CN106726380A - 电子导盲鞋 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例公开了一种电子导盲鞋。所述电子导盲鞋包括:超声测距模块,设置于所述电子导盲鞋的鞋底中,能够所述电子导盲鞋与前方障碍物之间的距离;视觉传感模块,设置于所述电子导盲鞋的鞋底中,能够采集前方交通灯和障碍物的图像,对所述交通灯和障碍物的图像进行图像分析;定位模块,设置于所述电子导盲鞋的鞋底中,能够确定所述电子导盲鞋所在的位置;以及语音模块,设置于鞋底中,与所述超声测距模块、所述视觉传感模块,以及所述定位模块电连接,能够根据所述超声测距模块、所述视觉传感模块,以及所述定位模块各自的测量参数,通过蓝牙耳机向用户发出导盲语音。本发明实施例提供的电子导盲鞋能够利用盲人的日用鞋类完成导盲功能。

Description

电子导盲鞋
技术领域
本发明实施例涉及日常用品技术领域,尤其涉及一种电子导盲鞋。
背景技术
盲人和常人一样也需要学习,工作和生活,那么怎样才能确保他们在黑暗的环境中安全出行?多年以来,研究人员和工程师通过不懈努力,开发了各式各样的导盲仪器、助盲器材。但是,这些导盲仪器、助盲器材普遍存在着携带不便的弊端。
发明内容
针对上述技术问题,本发明实施例提供了一种电子导盲鞋,以利用盲人的日用鞋类完成导盲功能。
本发明实施例提供了一种电子导盲鞋,所述电子导盲鞋包括:
超声测距模块,设置于所述电子导盲鞋的鞋底中,能够测量所述电子导盲鞋与前方障碍物之间的距离;
视觉传感模块,设置于所述电子导盲鞋的鞋底中,能够采集前方交通灯以及障碍物的图像,对所述交通灯和障碍物的图像进行图像分析;
定位模块,设置于所述电子导盲鞋的鞋底中,能够确定所述电子导盲鞋所在的位置;以及
语音模块,设置于所述电子导盲鞋的鞋底中,分别与所述超声测距模块、所述视觉传感模块,以及所述定位模块电连接,能够根据所述超声测距模块、所述视觉传感模块,以及所述定位模块各自的测量参数,通过与之连接的蓝牙耳机向用户发出导盲语音。
本发明实施例提供的电子导盲鞋,通过在鞋底内分别设置超声测距模块、视觉传感模块、定位模块,以及与它们电连接的语音模块,实现了利用盲人的日用鞋类完成导盲功能。
附图说明
通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述,本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显:
图1是本发明实施例提供的电子导盲鞋的立体图;
图2是本发明实施例提供的超声测距模块的内部结构图;
图3是本发明实施例提供的鞋底的底面视图;
图4A是本发明实施例提供的行走发电装置的部分原理图;
图4B是本发明实施例提供的行走发电装置的部分原理图;
图5是本发明实施例提供的鞋底的顶面视图;
图6是本发明实施例提供的电子导盲鞋的信号处理过程的示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是,此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明,而非对本发明的限定。另外还需要说明的是,为了便于描述,附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
本发明实施例提供了电子导盲鞋的一种技术方案。参见图1,电子导盲鞋包括:鞋面11和鞋底12。在穿着状态下,鞋面中靠近用户脚背的部分设置有可拆卸鞋面111。可拆卸鞋面111与鞋面11的其他部分通过拉锁连接成整体。备用的可拆卸鞋面有不同的质地、色彩和面料。这样一来,在穿着电子导盲鞋时,可以根据自己的喜好,或者穿着时的天气情况,更换不同的鞋面。
鞋底12是电子导盲鞋的特色部分。之所以说它是电子导盲鞋的特色部分,因为电子导盲鞋中大部分与导盲的功能实现相关的电路功能模块,都设置在鞋底12中,或者鞋底12上。
首先在鞋底12外侧面的中部,设置有一个导盲功能开关13。用户可以通过波动这个导盲功能开关13,控制电子导盲鞋中的各个导盲相关的功能模块的运行与否。
在鞋底12的后根部,也就是电子导盲鞋的后鞋帮上,设置有鞋灯14。鞋灯14由多个相互并联的LED共同组成。之所以采用数量较多的LED,主要考虑在于为了增强鞋灯14的发光亮度。典型的,鞋灯14内部包括有24个不同的LED灯珠。
超声测距模块15设置在鞋底12的前端。超声测距模块15能够向外发出超声波,并通过检测由前方障碍物导致的超声回波,测量电子导盲鞋与前方障碍物之间的距离。完成了上述距离的测量之后,超声测距模块15通过串行接口将测量得到的与障碍物之间的距离传输至语音模块18,以便语音模块18能够使用语音播报测量得到的距离给用户。
图2示出了超声测距模块15的内部结构。参见图2,超声测距模块15包括:晶体或陶瓷振荡器21、超声传感器22、选频放大器23、延迟时间检测单元24、时间-电压转换单元25、电压-频率转换单元26、调制单元27。
晶体或陶瓷振荡器21用于产生稳定的时钟信号。超声传感器22向外界发送,以及从外界接收超声波。选频放大器23用于对有超声传感器22接收到的超声回波进行选频放大。延迟时间检测单元24用于超声回波信号的延迟时间检测。时间-电压转换单元25用于将延迟时间检测单元24检测到的延迟时间转换为电压信号。电压-频率转换单元26再将上述电压信号转换为频率信号。最后,由调制单元27对上述频率信号进行调制,完成对测量距离参数的传输。上述传输是通过串行接口完成的。
同超声测距模块15相同,视觉传感模块16也设置在鞋底的前端。视觉传感模块16的功能在于交通灯识别及障碍物大小识别。在进行交通灯识别时,视觉传感模块16采集交通灯的图像,然后通过图像分割及模板匹配,识别当前交通灯的显示状态,并将识别到的显示状态传输给语音模块18,以便语音模块18告知用户当前通过路口是否会存在安全方面的隐患。
在进行障碍物大小的识别是,视觉传感模块16采集障碍物的图像,并通过图像分割及模板匹配,识别到前方障碍物的大小。
具体的,视觉传感模块16首先将采集图像从RGB色彩空间变换至HSV色彩空间。然后,视觉传感模块16通过运行图像分割算法,去除采集图像中的树木、天空等非目标区域部分。经过图像分割处理之后,采集图像中只保留了交通灯的图像部分,或者障碍物的图像部分。此时,通过模板匹配精确确定交通灯或者障碍物的图像区域,再通过对色彩的模板匹配确定当前点亮的交通灯的色彩,或者是前方障碍物的大小。
与超声测距模块15相同,视觉传感模块16在完成了对交通灯的色彩识别,以及障碍物带下识别之后,通过串行接口将上述识别结果传输至语音模块18,以便语音模块18能够根据交通灯的识别结果向用户播报交通灯的显示情况。
定位模块17和语音模块18被设置在鞋底的底面上。图3示出了定位模块17及语音模块18的具体设置位置。
定位模块17通过全球定位系统(Global positioning system,GPS)实现对电子导盲鞋的精确定位。定位模块17通过GPS OEM板实现。
语音模块18分别与上述超声测距模块15、视觉传感模块16、定位模块17连接,能够将各自的测量结果信号转换为对应的语音,向用户播报。语音模块18内部集成有SYN6288语音合成芯片,通过SYN6288语音合成芯片,语音模块18能够完成中文语音的合成和输出。
语音模块18内置有蓝牙通讯电路,通过内置的蓝牙通讯电路,语音模块18能够将转换得到的语音发送至用户佩戴的蓝牙耳机,完成语音信号的输出。
除了上述模块以外,鞋底12内还设置有行走发电装置19。行走发电装置19设置在鞋底12内的后跟部。
图4A及图4B共同示出了行走发电装置的原理。行走发电装置19包括:踏板41、线圈42、永磁铁43、蓄电单元44。
踏板41设置在电子导盲鞋内部鞋底的顶面上。图5示出了踏板41在鞋底12顶面上的设置位置。由于踏板41的设置位置靠近用户的足跟部,用户每次迈步时,会踩踏所述踏板41。
在踏板41的下面连接有线圈42,在线圈42的中间设置有永磁铁43。由于用户踩踏所述踏板41时,线圈42会被压紧,而用户不再踩踏所述踏板41时,线圈会被松开。在压紧、松开的往复运动中,线圈42会切割磁力线,产生电流。
将线圈42的两端连接至一个蓄电单元44,可以将产生的电能存储起来。
蓄电单元44内存储的电能还可以提供给其他的电路单元。参见图5,在鞋底12的顶面上开有一个配电槽51。通过上述配电槽51,两根导线52可以穿出,以实现对其他电路模块的供电。
图6示出了电子导盲鞋的内部信号处理流程。参见图6,首先,由超声测距模块15、视觉传感模块16,以及定位模块17采集原始的环境数据。上述环境数据包括:与障碍物之间的距离、交通灯和障碍物的视觉图像、当前电子导盲鞋所在的位置。然后根据上述环境信息,分别进行避障处理、交通灯识别以及定位处理,并根据三者的处理结果进行状态逻辑分析。最终,根据状态逻辑分析的分析结果,有语音模块18给出用来导盲的提示语音。
以上所述仅为本发明的优选实施例,并不用于限制本发明,对于本领域技术人员而言,本发明可以有各种改动和变化。凡在本发明的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电子导盲鞋,其特征在于,包括:
超声测距模块,设置于所述电子导盲鞋的鞋底中,能够测量所述电子导盲鞋与前方障碍物之间的距离;
视觉传感模块,设置于所述电子导盲鞋的鞋底中,能够采集前方交通灯以及障碍物的图像,对所述交通灯和障碍物的图像进行图像分析;
定位模块,设置于所述电子导盲鞋的鞋底中,能够确定所述电子导盲鞋所在的位置;以及
语音模块,设置于所述电子导盲鞋的鞋底中,分别与所述超声测距模块、所述视觉传感模块,以及所述定位模块电连接,能够根据所述超声测距模块、所述视觉传感模块,以及所述定位模块各自的测量参数,通过与之连接的蓝牙耳机向用户发出导盲语音。
2.根据权利要求1所述的电子导盲鞋,其特征在于,所述超声测距模块包括:
超声测距传感器,能够释放超声波,并接收由于前方障碍物造成的超声回波;
时间延迟检测单元,与所述超声测距传感器连接,能够检测所述超声回波的时间延迟;
频率转换单元,与所述时间延迟检测单元连接,能够将用来表示时间延迟大小的原始信号转换为对应的变频信号;
调制单元,将所述变频信号进行调制,以完成对测距结果的传输。
3.根据权利要求1所述的电子导盲鞋,其特征在于,所述视觉传感模块通过运行图像分割算法及模板匹配算法,识别所述交通灯当前的显示状态以及障碍物的形状大小。
4.根据权利要求1所述的电子导盲鞋,其特征在于,所述语音模块内部集成有SYN6288语音合成芯片,通过所述SYN6288语音合成芯片完成所述导盲语音的合成及输出。
5.根据权利要求1至4任一所述的电子导盲鞋,其特征在于,还包括:
行走发电装置,设置于所述电子导盲鞋的鞋底中,能够由用户穿着所述电子导盲鞋行走时的踩踏动作产生电能,并将所产生的电能供给至所述超声测距模块、所述视觉传感模块、所述定位模块,以及所述语音模块。
6.根据权利要求5所述的电子导盲鞋,其特征在于,所述行走发电装置包括:
踏板,设置在鞋内与足跟部紧贴的位置;
线圈,与所述踏板的底部连接,在用户踩踏时被压紧,在用户未踩踏时被松开;
永磁铁,设置在所述线圈的内部;
蓄电单元,与所述微型发电机连接,将所述电能储存。
7.根据权利要求6所述的电子导盲鞋,其特征在于,还包括:
鞋灯,设置在所述电子导盲鞋的后鞋帮上。
8.根据权利要求7所述的电子导盲鞋,其特征在于,还包括:
可拆卸鞋面,通过与鞋底之间的拉链,实现鞋面的更换。
9.根据权利要求8所述的电子导盲鞋,其特征在于,所述超声测距模块及所述定位模块均通过串行接口与所述语音模块连接。
10.根据权利要求9所述的电子导盲鞋,其特征在于,所述鞋底中设置有气垫。
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