CN105662798A - 基于激光与图像处理的盲人导航装置及行走避障方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于激光与图像处理的盲人导航装置及行走避障方法，其中，所述导航装置包括：红外信息采集模块、微处理器、定位模块、语音提示模块；红外信息采集模块与微处理器进行信息传输，红外信息采集模块包括：红外激光发射器和红外摄像头，红外激光发射器发出覆盖空间区域范围的网格激光线，红外摄像头采集网格激光线的图像信息，并与微处理器进行图像信息传输；定位模块获取盲人的位置信息，并与微处理器进行位置信息传输；语音提示模块与微处理器进行信息传输，并对接收的信息进行语音播报。本发明能够克服现有技术中存在的缺陷，对盲人行进前方障碍物及路面情况等进行全面的检测，并及时将检测信息反馈给盲人，帮助盲人导航。

Description

基于激光与图像处理的盲人导航装置及行走避障方法

技术领域

本发明涉及盲人导航技术领域，具体地涉及一种基于激光与图像处理的盲人导航装置及行走避障方法。

背景技术

随着科学技术的进步，盲人导航技术得到了较快的发展。具体地，盲人导航需要考虑两方面的问题：一是大范围的路径导航，例如从一个社区走到另一个社区；二是小范围的行走避障，例如，避开前方道路上的障碍物。

其中，针对第一个问题，目前普遍采用GPS导航解决，其技术已较为成熟。针对第二个问题，多采用测距的方式，对盲人前方的障碍物进行测距，从而当障碍物距离小于一定阈值时给出警告信息。例如，可以采用超声测距或红外激光测距，但无论使用超声波还是红外激光，由于它们的定向性，只能测一个点的距离。

针对上述缺陷，可以通过同时使用若干个测距装置，或给一个测距装置添加扫描机构，从而达到线或面的扫描。另外，也可采用一字线红外激光器，如此，当前方有障碍物时，摄像头拍摄的一字激光线会发生形状变化，通过图像处理方法检测到该形状变化即可判断前方有障碍物，但是该方法只有在一字激光线直接照射到障碍物上时才有效，实际使用中作用有限。

因此，针对上述问题，有必要提出进一步的解决方案。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种基于激光与图像处理的盲人导航装置及行走避障方法，以克服现有技术中存在的不足。

为了实现上述目的之一，本发明提供一种基于激光与图像处理的盲人导航装置，其包括：红外信息采集模块、微处理器、定位模块、语音提示模块；

所述红外信息采集模块与所述微处理器进行信息传输，所述红外信息采集模块包括：红外激光发射器和红外摄像头，所述红外激光发射器发出覆盖空间区域范围的网格激光线，所述红外摄像头采集所述网格激光线的图像信息，并与所述微处理器进行图像信息传输；所述定位模块获取盲人的位置信息，并与所述微处理器进行位置信息传输；所述语音提示模块与微处理器进行信息传输，并对接收的信息进行语音播报。

作为本发明的基于激光与图像处理的盲人导航装置的改进，所述网格激光线对应的空间区域范围的水平尺寸为：1m×1m。

作为本发明的基于激光与图像处理的盲人导航装置的改进，所述微处理器包括障碍物检测分析单元和路面平坦性检测分析单元；

所述障碍物检测分析单元检测识别接收的图像信息中，反应障碍物形态的网格激光线的变化；所述路面平坦性检测分析单元检测识别接收的图像信息中，反应路面不平坦形态的网格激光线的变化。

作为本发明的基于激光与图像处理的盲人导航装置的改进，所述微处理器包括影响行走的特殊目标检测分析单元，所述特殊目标检测分析单元检测识别接收的图像信息中的台阶、斑马线、立柱的图像信息。

作为本发明的基于激光与图像处理的盲人导航装置的改进，所述定位模块为GPS定位模块或北斗定位模块或二者的集成。

作为本发明的基于激光与图像处理的盲人导航装置的改进，所述微处理器与各模块之间通过有线或无线的方式进行信息传输。

作为本发明的基于激光与图像处理的盲人导航装置的改进，所述无线的方式包括红外、蓝牙、zigbee。

为了实现盲人行走避障目的，本发明还提供一种基于激光与图像处理的盲人行走避障方法，其包括如下步骤：

S1、发出网格状的激光线，所述网格状的激光线的投射范围覆盖盲人行进前方的路面区域；

S2、采集发出的网格状的激光线的图像信息；

S3、对图像信息进行分析和处理；

S4、根据图像信息分析和处理的结果，语音提示路面状况。

作为本发明的盲人行走避障方法的改进，所述步骤S3具体包括：

S31、检测识别图像信息中，反应障碍物形态的网格激光线的变化；

S32、检测识别图像信息中，反应路面不平坦形态的网格激光线的变化。

作为本发明的盲人行走避障方法的改进，所述步骤S3具体包括：

S33、检测识别图像信息中，网格激光线信息之外的台阶、斑马线、立柱的图像信息。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明的基于激光与图像处理的盲人导航装置及方法，能够克服现有技术中存在的缺陷，对盲人行进前方障碍物及路面情况等进行全面的检测，并及时将检测信息反馈给盲人，帮助盲人导航。本发明的基于激光与图像处理的盲人导航装置无外观和设备穿戴方式上的限制，其使用方便，有效保障了盲人的人身安全。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1本发明的基于激光与图像处理的盲人导航装置一具体实施方式的模块示意图；

图2为红外激光发射器发出的覆盖一定空间区域范围的网格激光线的示意图；

图3为图2中网格激光线因障碍物或路面不平坦等情况发生变化时的示意图。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行详细的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明的基于激光与图像处理的盲人导航装置包括：红外信息采集模块10、微处理器20、定位模块30、语音提示模块40。

所述红外信息采集模块10用于采集障碍物及路面的红外信息，并将采集的红外信息发送至所述微处理器20。具体地，为了实现上述目的，所述红外信息采集模块10与所述微处理器20进行信息传输，其中，二者之间可以通过有线或无线的方式进行信息传输，传输的信息即包括所述采集的障碍物及路面的红外信息。优选地，所述无线的方式包括红外、蓝牙、zigbee等。

配合参照图2、3所示，所述红外信息采集模块10包括：红外激光发射器11和红外摄像头12。其中，所述红外激光发射器11发出覆盖一定空间区域范围的网格激光线110，从而以便获得盲人行进前方路况的完整信息。因此，当空间区域范围内存在障碍物或者路面不平坦时，网格激光线会发生变化200，破坏原始的规则排列形态。

所述红外摄像头12采集所述网格激光线的图像信息，并与所述微处理器20进行图像信息传输。从而，传输的图像信息中即包括了网格激光线因障碍物或路面不平坦等发生的形态上的变化，微处理器20可进一步对上述变化进行分析，并生成实际的路况信息。

进一步地，所述红外激光发射器11和红外摄像头12按照如下方式设置：所述红外激光发射器11将网格激光线投射到盲人前方路面，并覆盖前方路面一定范围内的空间区域，同时，红外摄像头12可以完整捕捉网格激光线对应的图像信息。优选地，所述网格激光线对应的空间区域范围的水平尺寸为：1m×1m，同时，根据实际需求，可对上述空间区域范围的水平尺寸进行调节。

所述定位模块30用于获取盲人的位置信息，并提供路径规划和导航功能。具体地，所述定位模块30与所述微处理器20进行位置信息传输。相类似地，所述定位模块30与所述微处理器20通过有线或无线的方式进行信息传输，传输的信息即包括所述位置信息。优选地，所述无线的方式包括红外、蓝牙、zigbee等。所述定位模块30可以为GPS定位模块或北斗定位模块或二者的集成。

所述语音提示模块40用于播报语音信息，该语音信息可以包括：所述定位模块30规划的路径和导航信息，以及所述微处理器20分析生成的路况信息。具体地，所述语音提示模块40与微处理器20进行信息传输，并对接收的信息进行语音播报。相类似地，所述语音提示模块40与所述微处理器20通过有线或无线的方式进行信息传输，传输的信息即包括所述语音信息。优选地，所述无线的方式包括红外、蓝牙、zigbee等。

所述微处理器20用于与各模块进行信息传输，实现信息的处理和分析等。下面针对微处理器20对图像信息的处理和分析，对微处理器20进行详细介绍。所述微处理器20包括障碍物检测分析单元、路面平坦性检测分析单元以及影响行走的特殊目标检测分析单元。

其中，所述障碍物检测分析单元用于检测识别接收的图像信息中，反应障碍物形态的网格激光线的变化。所述变化可反映障碍物的位置、尺寸信息等。所述路面平坦性检测分析单元用于检测识别接收的图像信息中，反应路面不平坦形态的网格激光线的变化。所述变化可以反映路面的凸起、坑洼以及凸起和坑洼的大小。所述特殊目标检测分析单元不利用激光网格线，而仅通过一般的图像处理和模式识别对图像信息进行分析处理。具体地，所述特殊目标检测分析单元可检测识别接收的图像信息中，台阶、斑马线、立柱等的图像信息。需要说明的是，所述特殊目标检测分析单元的检测对象并不限定于所列的台阶、斑马线、立柱，根据需要，可预设多种检测对象。

基于相同的技术构思，本发明还提供一种基于激光与图像处理的盲人行走避障方法，其包括如下步骤：

S1、发出网格状的激光线，所述网格状的激光线的投射范围覆盖盲人行进前方的路面区域；

S2、采集发出的网格状的激光线的图像信息；

S3、对图像信息进行分析和处理；

S4、根据图像信息分析和处理的结果，语音提示路面状况。

其中，所述步骤S3具体包括：

S31、检测识别图像信息中，反应障碍物形态的网格激光线的变化；

S32、检测识别图像信息中，反应路面不平坦形态的网格激光线的变化。

所述步骤S3还具体包括：

S33、检测识别图像信息中，网格激光线信息之外的台阶、斑马线、立柱的图像信息。

需要说明的是，上述步骤S31、S32、S33之间顺序可以互换，本发明并不对其顺序进行限定。

综上所述，本发明的基于激光与图像处理的盲人导航装置及方法，能够克服现有技术中存在的缺陷，对盲人行进前方障碍物及路面情况等进行全面的检测，并及时将检测信息反馈给盲人，帮助盲人导航。本发明的基于激光与图像处理的盲人导航装置无外观和设备穿戴方式上的限制，其使用方便，有效保障了盲人的人身安全。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (9)

1.一种基于激光与图像处理的盲人导航装置，其特征在于，所述导航装置包括：红外信息采集模块、微处理器、定位模块、语音提示模块；

所述红外信息采集模块与所述微处理器进行信息传输，所述红外信息采集模块包括：红外激光发射器和红外摄像头，所述红外激光发射器发出覆盖空间区域范围的网格激光线，所述红外摄像头采集所述网格激光线的图像信息，并与所述微处理器进行图像信息传输；所述定位模块获取盲人的位置信息，并与所述微处理器进行位置信息传输；所述语音提示模块与微处理器进行信息传输，并对接收的信息进行语音播报。

2.根据权利要求1所述的基于激光与图像处理的盲人导航装置，其特征在于，所述微处理器包括障碍物检测分析单元和路面平坦性检测分析单元；

所述障碍物检测分析单元检测识别接收的图像信息中，反应障碍物形态的网格激光线的变化；所述路面平坦性检测分析单元检测识别接收的图像信息中，反应路面不平坦形态的网格激光线的变化。

3.根据权利要求1所述的基于激光与图像处理的盲人导航装置，其特征在于，所述微处理器包括影响行走的特殊目标检测分析单元，所述特殊目标检测分析单元检测识别接收的图像信息中的台阶、斑马线、立柱的图像信息。

4.根据权利要求1所述的基于激光与图像处理的盲人导航装置，其特征在于，所述定位模块为GPS定位模块或北斗定位模块或二者的集成。

5.根据权利要求1所述的基于激光与图像处理的盲人导航装置，其特征在于，所述微处理器与各模块之间通过有线或无线的方式进行信息传输。

6.根据权利要求5所述的基于激光与图像处理的盲人导航装置，其特征在于，所述无线的方式包括红外、蓝牙、zigbee。

7.一种基于激光与图像处理的盲人行走避障方法，其特征在于，所述行走避障方法包括如下步骤：

S1、发出网格状的激光线，所述网格状的激光线的投射范围覆盖盲人行进前方的路面区域；

S2、采集发出的网格状的激光线的图像信息；

S3、对图像信息进行分析和处理；

S4、根据图像信息分析和处理的结果，语音提示路面状况。

8.根据权利要求7所述的盲人行走避障方法，其特征在于，所述步骤S3具体包括：

S31、检测识别图像信息中，反应障碍物形态的网格激光线的变化；

S32、检测识别图像信息中，反应路面不平坦形态的网格激光线的变化。

9.根据权利要求7所述的盲人行走避障方法，其特征在于，所述步骤S3具体包括：

S33、检测识别图像信息中，网格激光线信息之外的台阶、斑马线、立柱的图像信息。