CN106236525A - 一种语音导盲方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种语音导盲方法，包括如下步骤：步骤S101所述定位装置定位当前的位置，所述路况采集装置采集当前路况信息并传输给所述中央处理器的所述路况信息处理单元，转入步骤S102；步骤S102所述中央处理器接收并识别所述语音设备输入的语音信息，所述语音信息包括目的地及出行方式信息，转入步骤S103；步骤S103所述中央处理器进行路径规划，转入步骤S104；步骤S104所述中央处理器制定实时导航信息并控制所述机械运动装置和所述语音设备进行语音播报提示信息。本发明还提出一种语音导盲系统，能够将规划路径信息与路况信息融合，并利用人机语音交互技术，安全便捷地引导视障人士出行。

Description

一种语音导盲方法及系统
技术领域
本发明涉及一种语音导盲方法及系统，属于导盲技术领域。
背景技术
目前，全世界共有视障人士3000万人左右，占总人数的千分之五，而中国就有500万视障人士，占世界总视障人士的18％。由于视力缺乏，视障人士迫切需要一种使用便捷、安全性高的导盲方法及系统。
导盲犬虽然可以很好地解决视障人士出行，但导盲犬不能引导视障人士去一个陌生的地方，且其训练周期长、价格昂贵。
如今普遍使用的传统盲杖不具备智能的特点，不能实现导航功能，更不能了解当前路况信息，无法确保视障人士出行的安全。尽管在最近几十年里，电子盲杖也逐渐发展成为很多视障人士最佳的出行导航工具，但电子盲杖不能为使用者提供当前的地理位置信息，更不能与视障人士建立直接沟通来解决视障人士的实际需求。
发明内容
本发明的目的在于，克服现有技术存在的缺陷，解决上述技术问题，提出一种语音导盲方法及系统，能够将导航信息与路况信息融合，并利用人机语音交互技术，安全便捷地引导视障人士出行。
本发明采用如下技术方案：一种语音导盲系统，其特征在于，包括定位装置、路况采集装置、中央处理器、语音设备、机械运动装置，所述中央处理器包括语音处理单元、路况信息处理单元、路径规划单元，所述路况信息处理单元分别与所述语音处理单元、所述路径规划单元相连接，所述定位装置与所述路径规划单元相连接，所述路况采集装置、所述机械运动装置分别与所述路况信息处理单元相连接，所述语音设备与所述语音处理单元相连接；
所述定位装置用于定位视障人士的当前位置，所述中央处理器用于语音处理、路径规划、信息融合及导航，所述路况采集装置用于当前路况信息的采集，所述语音设备用于语音的输入、输出，所述机械运动装置用于牵引视障人士；
所述语音处理单元用于实现在线或离线对语音信号与文字信息的转换，所述路径规划单元用于实现在线或离线根据起始地和目的地及出行方式进行路径规划，所述路况信息处理单元实现根据当前位置信息、规划路径上下一点的地理位置及属性信息、图像采集信息、当前航向、前方障碍物距离五种信息融合后产生实时导航信息。
优选地，所述路况采集装置包括电子指南针模块、测距模块、图像采集模块，所述电子指南针模块与所述测距模块相连接，所述测距模块与所述图像采集模块相连接，所述电子指南针模块、所述测距模块、所述图像采集模块分别与所述路况信息处理单元相连接。
优选地，所述电子指南针模块采用三轴磁场传感器，所述测距模块采用激光测距或超声波测距传感器，所述图像采集模块采用USB摄像头。
本发明还提出一种语音导盲方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤S101所述定位装置定位当前的位置，所述路况采集装置采集当前路况信息并传输给所述中央处理器的所述路况信息处理单元，转入步骤S102；
步骤S102所述中央处理器接收并识别所述语音设备输入的语音信息，所述语音信息包括目的地及出行方式信息，转入步骤S103；
步骤S103所述中央处理器进行路径规划，转入步骤S104；
步骤S104所述中央处理器制定实时导航信息并控制所述机械运动装置和所述语音设备进行语音播报提示信息。
优选地，所述步骤S102具体包括：所述中央处理器的所述语音处理单元接收到视障人士通过所述语音设备输入的语音信号后，将输入的语音信号转换成文字信息，再提取出目的地和出行方式。
优选地，所述步骤S103具体包括：所述中央处理器的所述路径规划单元根据所述步骤S101中的当前位置信息、所述路况信息处理单元的当前路况信息和所述步骤S102所述的目的地及出行方式信息进行路径规划，并将规划路径中步行部分分为n个点，且将所述n个点的地理位置及属性信息存入数据库。
优选地，所述步骤S103中的将规划路径中步行部分分为n个点的具体方法为：将每段步行部分中的起始点、终点及斑马线部分起始点、终点地理位置信息均储存在数据库中，并标注其备注属性；然后将其余步行部分按一定的规律分为多个点分别储存至数据库中；最后根据每个点在规划路径中的位置，给其赋予一个编号属性。
优选地，所述步骤S104具体包括如下步骤：
步骤S1041所述中央处理器每次制定实时导航信息之前通过所述定位装置定位当前位置信息，由当前位置信息确定视障人士及所述机械运动装置在规划路径上的位置，即C点的位置；
步骤S1042所述中央处理器读取规划路径上下一点的地理位置及属性信息，由所述C点位置，找到规划路径上与所述C点距离最近的两个点，设为A点及B点；由A点及B点的编号可知B点应为导航下一目的地，因此读取B点的位置信息及属性；
步骤S1043所述中央处理器判断当前航向是否正确；
步骤S1044所述中央处理器判断路口信号灯是否为红灯；
步骤S1045所述中央处理器判断前方障碍物距离是否小于阈值，由所述路况采集装置可测出前方障碍物的距离，若障碍物距离大于所设阈值，则所述语音设备不进行语音提示或语音提示继续前行，并控制所述机械运动装置前行；否则通过语音设备提示视障人士转向，并控制所述机械运动装置转向。
优选地，所述步骤S1043具体包括：先使用所述路况信息处理单元判断所述路况采集装置采集的图像中是否含有人行道上的盲道部分，若有则小范围转向机械运动装置，使盲道位于图像正中央，即盲道位于所述机械运动装置的正前方；否则大范围转动所述机械运动装置，使盲道位于所述机械运动装置的正前方；再由当前所述C点位置及规划路径上下一点B点的地理位置信息可获得预设航向，再由所述电子指南针模块测得当前视障人士及所述机械运动装置的航向，若两航向一致，则执行下一步骤S1044；否则通过语音设备提示视障人士转向，并控制所述机械运动装置转向180°。
优选地，所述步骤S1044具体包括：当B点备注属性为斑马线起点时，控制所述机械运动装置上下转动旋转云台，直至旋转云台上的摄像头能拍摄到路口对面的信号灯，然后由所述路况信息处理单元通过所述路况采集装置的采集信息判断前方信号灯是否为红灯，若不为红灯，则执行下一步骤S1045；否则通过语音设备提示视障人士“前方红灯，请耐心等待！”，并禁止所述机械运动装置前行。
本发明所达到的有益效果：本发明通过提供一种语音导盲方法及系统，能够将规划路径信息与路况信息融合，并利用人机语音交互技术，安全便捷地引导视障人士出行。
附图说明
图1是本发明的一种语音导盲方法的具体流程图。
图2是本发明的一种语音导盲方法的第一实施例的步骤S104的流程图。
图3是本发明的一种语音导盲方法的路径规划与导航的示意图。
图4是本发明的一种语音导盲方法的第二实施例的步骤S104的流程图。
图5是本发明的一种语音导盲系统的结构框图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。附图均为简化的示意图，仅以示意方式表示了与本发明相关的部分，因此并不代表作为产品的实际结构此外，为了使图便于理解，在有些图中的具有相同功能或结构的部件，仅以示意方式绘制了其中一个，或仅标示了其中一个。在本文中，“一个”不仅表示“仅此一个”，也可表示“多于一个”的情形。
实施例一
图1是本发明的一种语音导盲方法的具体流程图。本发明提出一种语音导盲方法，包括如下步骤：
步骤S101所述定位装置定位当前的位置，所述路况采集装置采集当前路况信息并传输给所述中央处理器的所述路况信息处理单元，转入步骤S102。
步骤S102所述中央处理器接收并识别所述语音设备输入的语音信息，所述语音信息包括目的地及出行方式信息，转入步骤S103；视障人士在出行前会首先利用语音导盲系统上安装的语音处理单元以及语音设备设置导盲目的地及出行方式，当接收到视障人士输入的语音信号后，语音处理单元会将输入的语音信号转换成文字信息，再从文字信息中提取出目的地和出行方式的关键词；然后语音处理单元使语音设备输出提取到的目的地和出行方式信息以使视障人士用户判断语音识别出来的目的地及出行方式是否正确，若正确则视障人士用户进一步确认输入即可完成目的地及出行方式设置，否则视障人士用户需重新语音输入目的地及出行方式。例如：若视障人士用户需要坐公交车前往常州火车站，则视障人士用户即可在启动语音导盲系统后，说出“我要坐公交车去常州火车站”，然后语音导盲系统对语音进行识别后，提取出“常州火车站”、“公交车”关键词作为目的地及出行方式的输入信息，并通过语音设备输出目的地及出行方式信息，若信息输入正确，则视障人士向语音设备输入语音“确认”完成设置；否则视障人士重新语音输入目的地及出行方式。
步骤S103所述中央处理器进行路径规划，转入步骤S104；当目的地及出行方式设置完成后，语音导盲系统则会将获取到的当前位置信息设置为起始地，根据所述起始地和目的地及出行方式进行路径规划，从路径规划中选出用时最短、路径最近的最优路线作为规划路径，并将路程及耗时通过语音设备输出给视障人士用户，待视障人士语音确认导航后，将规划路径中步行部分分为n个点，并将n个点的地理位置及属性信息存入数据库，然后开始为视障人士导航。规划路径中步行部分分为n个点的具体分法为：将每段步行部分中的起始点和终点地理位置信息均储存在数据库中，并标注其备注属性为步行起始点和终点；再将步行部分中斑马线部分的起始点和终点地理位置信息储存在数据库中，并标注其备注属性为斑马线起点和终点；然后将其余步行部分按一定的规律分为多个点分别储存至数据库中，例如以间隔1米的方式分为多个点；最后根据每个点在规划路径中的位置，给其赋予一个编号属性，在规划路径上相邻两点的编号相差为1，且靠近终点的编号较大。
步骤S104所述中央处理器制定实时导航信息并控制所述机械运动装置和所述语音设备进行语音播报提示信息。如图2所示，根据所述当前位置信息、规划路径下一点位置及属性信息、当前航向、前方障碍物距离四种信息融合后产生实时导航信息，然后再根据所述实时导航信息控制导盲机器人和语音播报提示信息。具体实现步骤如下：
步骤S1041如图3所示，所述中央处理器每次制定实时导航信息之前通过所述定位装置定位当前位置信息，由当前位置信息确定视障人士及所述机械运动装置在规划路径上的位置，即C点的位置；
步骤S1042所述中央处理器读取规划路径上下一点的地理位置及属性信息，由所述C点位置，找到规划路径上与所述C点距离最近的两个点，设为A点及B点；由A点及B点的编号可知B点应为导航下一目的地，因此读取B点的位置信息及属性；
步骤S1043所述中央处理器判断当前航向是否正确；所述步骤S1043具体包括：由所述当前位置C点及规划路径上下一点B点的地理位置信息可获得预设航向，再由三轴电子磁场感应器可测得当前视障人士及导盲机器人的航向，若两航向一致，则执行下一步骤S1044；否则通过语音设备提示视障人士转向，并控制导盲机器人转向直至两航向一致后，执行下一步骤S1044；
步骤S1044所述中央处理器判断路口信号灯是否为红灯；所述步骤S1044具体包括：当B点备注属性为斑马线起点时，需通过语音设备输出提示视障人士“前方需横穿马路，请确认安全后通行！”，若前方无危险，则执行下一步骤S1045；否则视障人士需通过开关或通过语音设备输入命令使语音导盲系统暂停导航，并使机械运动装置停下来，直至红灯结束后执行下一步骤S1045；
步骤S1045所述中央处理器判断前方障碍物距离是否小于阈值，由所述路况采集装置可测出前方障碍物的距离，若障碍物距离大于所设阈值，则所述语音设备不进行语音提示或语音提示继续前行，并控制所述机械运动装置前行；否则通过语音设备提示视障人士转向，并控制所述机械运动装置转向。
实施例二
在本实施例中，步骤S101、步骤S102及步骤S103与实施例一中的完全相同，因此在此不做累述。
在S104中，所述中央处理器制定实时导航信息并控制所述机械运动装置和所述语音设备进行语音播报提示信息。在本实施例中，如图4所示，根据所述当前位置信息、规划路径上下一点的地理位置及属性信息、图像采集信息、当前航向、前方障碍物距离五种信息融合后产生实时导航信息，然后再根据所述实时导航信息控制机械运动装置和语音设备播报提示信息。具体实现步骤如下：
步骤S1041如图3所示，所述中央处理器每次制定实时导航信息之前通过所述定位装置定位当前位置信息，由当前位置信息确定视障人士及所述机械运动装置在规划路径上的位置，即C点的位置；
步骤S1042所述中央处理器读取规划路径上下一点的地理位置及属性信息，由所述C点位置，找到规划路径上与所述C点距离最近的两个点，设为A点及B点；由A点及B点的编号可知B点应为导航下一目的地，因此读取B点的位置信息及属性；
步骤S1043所述中央处理器判断当前航向是否正确；所述步骤S1043具体包括：先使用所述路况信息处理单元判断所述路况采集装置采集的图像中是否含有人行道上的盲道部分，若有则小范围转向机械运动装置，使盲道位于图像正中央，即盲道位于所述机械运动装置的正前方；否则大范围转动所述机械运动装置，使盲道位于所述机械运动装置的正前方；再由当前所述C点位置及规划路径上下一点B点的地理位置信息可获得预设航向，再由所述电子指南针模块测得当前视障人士及所述机械运动装置的航向，若两航向一致，则执行下一步骤S1044；否则通过语音设备提示视障人士转向，并控制所述机械运动装置转向180°；
步骤S1044所述中央处理器判断路口信号灯是否为红灯；所述步骤S1044具体包括：当B点备注属性为斑马线起点时，控制所述机械运动装置上下转动旋转云台，直至旋转云台上的摄像头能拍摄到路口对面的信号灯，然后由所述路况信息处理单元通过所述路况采集装置的采集信息判断前方信号灯是否为红灯，若不为红灯，则执行下一步骤S1045；否则通过语音设备提示视障人士“前方红灯，请耐心等待！”，并禁止所述机械运动装置前行；
步骤S1045所述中央处理器判断前方障碍物距离是否小于阈值，由所述路况采集装置可测出前方障碍物的距离，若障碍物距离大于所设阈值，则所述语音设备不进行语音提示或语音提示继续前行，并控制所述机械运动装置前行；否则通过语音设备提示视障人士转向，并控制所述机械运动装置转向。
本发明还提出一种语音导盲系统，下面给出两个实施例：
实施例一
如图5所示，一种语音导盲系统，包括定位装置、路况采集装置、中央处理器、语音设备、机械运动装置，所述中央处理器包括语音处理单元、路况信息处理单元、路径规划单元，所述路况信息处理单元分别与所述语音处理单元、所述路径规划单元相连接，所述定位装置与所述路径规划单元相连接，所述路况采集装置、所述机械运动装置分别与所述路况信息处理单元相连接，所述语音设备与所述语音处理单元相连接；
所述定位装置用于定位视障人士的当前位置，定位装置可以是GPS或其它定位系统；所述中央处理器用于语音处理、路径规划、信息融合及导航，所述路况采集装置用于当前路况信息的采集，所述语音设备用于语音的输入、输出，所述机械运动装置用于牵引视障人士；
所述语音处理单元用于实现在线或离线对语音信号与文字信息的转换，所述路径规划单元用于实现在线或离线根据起始地和目的地及出行方式进行路径规划，所述路况信息处理单元实现根据当前位置信息、规划路径上下一点的地理位置及属性信息、当前航向、前方障碍物距离四种信息融合后产生实时导航信息。
优选地，所述路况采集装置包括电子指南针模块、测距模块，所述电子指南针模块与所述测距模块相连接，所述电子指南针模块、所述测距模块分别与所述路况信息处理单元相连接。
优选地，所述电子指南针模块采用三轴磁场传感器，所述测距模块采用激光测距或超声波测距传感器。语音设备可以是可以输入、输出语音信息的耳麦，其与中央处理器之间可以通过有线或无线方式发送信息，二者优先选择无线方式。机械运动装置可以选择轮式或履带式运动装置，二者优先选择履带式。
实施例二
在本实施例中，定位装置、语音设备、机械运动装置与实施例一中完全相同，因此在此不做累述。
在本实施例中，中央处理器中语音处理单元、路径规划单元与实施例一中完全相同，而信息融合及导航单元实现根据当前位置信息、规划路径上下一点的地理位置及属性信息、图像采集信息、当前航向、前方障碍物距离五种信息融合后产生实时导航信息。路况信息采集装置包括电子指南针模块、测距模块及图像采集模块，电子指南针模块、测距模块与实施例一中完全一致，图像采集模块可以使用USB摄像头采集。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种语音导盲系统，其特征在于，包括定位装置、路况采集装置、中央处理器、语音设备、机械运动装置，所述中央处理器包括语音处理单元、路况信息处理单元、路径规划单元，所述路况信息处理单元分别与所述语音处理单元、所述路径规划单元相连接，所述定位装置与所述路径规划单元相连接，所述路况采集装置、所述机械运动装置分别与所述路况信息处理单元相连接，所述语音设备与所述语音处理单元相连接；
所述定位装置用于定位视障人士的当前位置，所述中央处理器用于语音处理、路径规划、信息融合及导航，所述路况采集装置用于当前路况信息的采集，所述语音设备用于语音的输入、输出，所述机械运动装置用于牵引视障人士；
所述语音处理单元用于实现在线或离线对语音信号与文字信息的转换，所述路径规划单元用于实现在线或离线根据起始地和目的地及出行方式进行路径规划，所述路况信息处理单元实现根据当前位置信息、规划路径上下一点的地理位置及属性信息、图像采集信息、当前航向、前方障碍物距离五种信息融合后产生实时导航信息。
2.根据权利要求1所述的一种语音导盲系统，其特征在于，所述路况采集装置包括电子指南针模块、测距模块、图像采集模块，所述电子指南针模块与所述测距模块相连接，所述测距模块与所述图像采集模块相连接，所述电子指南针模块、所述测距模块、所述图像采集模块分别与所述路况信息处理单元相连接。
3.根据权利要求2所述的一种语音导盲系统，其特征在于，所述电子指南针模块采用三轴磁场传感器，所述测距模块采用激光测距或超声波测距传感器，所述图像采集模块采用USB摄像头。
4.一种采用权利要求1所述的语音导盲系统的方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤S101所述定位装置定位当前的位置，所述路况采集装置采集当前路况信息并传输给所述中央处理器的所述路况信息处理单元，转入步骤S102；
步骤S102所述中央处理器接收并识别所述语音设备输入的语音信息，所述语音信息包括目的地及出行方式信息，转入步骤S103；
步骤S103所述中央处理器进行路径规划，转入步骤S104；
步骤S104所述中央处理器制定实时导航信息并控制所述机械运动装置和所述语音设备进行语音播报提示信息。
5.根据权利要求4所述的一种语音导盲方法，其特征在于，所述步骤S102具体包括：所述中央处理器的所述语音处理单元接收到视障人士通过所述语音设备输入的语音信号后，将输入的语音信号转换成文字信息，再提取出目的地和出行方式。
6.根据权利要求4或5任一所述的一种语音导盲方法，其特征在于，所述步骤S103具体包括：所述中央处理器的所述路径规划单元根据所述步骤S101中的当前位置信息、所述路况信息处理单元的当前路况信息和所述步骤S102所述的目的地及出行方式信息进行路径规划，并将规划路径中步行部分分为n个点，且将所述n个点的地理位置及属性信息存入数据库。
7.根据权利要求6所述的一种语音导盲方法，其特征在于，所述步骤S103中的将规划路径中步行部分分为n个点的具体方法为：将每段步行部分中的起始点、终点及斑马线部分起始点、终点地理位置信息均储存在数据库中，并标注其备注属性；然后将其余步行部分按一定的规律分为多个点分别储存至数据库中；最后根据每个点在规划路径中的位置，给其赋予一个编号属性。
8.根据权利要求4至7任一所述的一种语音导盲方法，其特征在于，所述步骤S104具体包括如下步骤：
步骤S1041所述中央处理器每次制定实时导航信息之前通过所述定位装置定位当前位置信息，由当前位置信息确定视障人士及所述机械运动装置在规划路径上的位置，即C点的位置；
步骤S1042所述中央处理器读取规划路径上下一点的地理位置及属性信息，由所述C点位置，找到规划路径上与所述C点距离最近的两个点，设为A点及B点；由A点及B点的编号可知B点应为导航下一目的地，因此读取B点的位置信息及属性；
步骤S1043所述中央处理器判断当前航向是否正确；
步骤S1044所述中央处理器判断路口信号灯是否为红灯；
步骤S1045所述中央处理器判断前方障碍物距离是否小于阈值，由所述路况采集装置可测出前方障碍物的距离，若障碍物距离大于所设阈值，则所述语音设备不进行语音提示或语音提示继续前行，并控制所述机械运动装置前行；否则通过语音设备提示视障人士转向，并控制所述机械运动装置转向。
9.根据权利要求8所述的一种语音导盲方法，其特征在于，所述步骤S1043具体包括：先使用所述路况信息处理单元判断所述路况采集装置采集的图像中是否含有人行道上的盲道部分，若有则小范围转向机械运动装置，使盲道位于图像正中央，即盲道位于所述机械运动装置的正前方；否则大范围转动所述机械运动装置，使盲道位于所述机械运动装置的正前方；再由当前所述C点位置及规划路径上下一点B点的地理位置信息可获得预设航向，再由所述电子指南针模块测得当前视障人士及所述机械运动装置的航向，若两航向一致，则执行下一步骤S1044；否则通过语音设备提示视障人士转向，并控制所述机械运动装置转向180°。
10.根据权利要求8或9任一所述的一种语音导盲方法，其特征在于，所述步骤S1044具体包括：当B点备注属性为斑马线起点时，控制所述机械运动装置上下转动旋转云台，直至旋转云台上的摄像头能拍摄到路口对面的信号灯，然后由所述路况信息处理单元通过所述路况采集装置的采集信息判断前方信号灯是否为红灯，若不为红灯，则执行下一步骤S1045；否则通过语音设备提示视障人士“前方红灯，请耐心等待！”，并禁止所述机械运动装置前行。
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