CN109199808B - 基于计算机视觉的盲人智能手杖 - Google Patents

Abstract

本发明公开了基于计算机视觉的盲人智能手杖，包括立杆、手柄和侧包，所述手柄固定连接在立杆的一端，所述立杆远离手柄的一端安装有压力发电机，所述立杆靠近压力发电机的位置且远离手柄的一侧安装有第一摄像头，所述立杆的内部设置有蓄电池，所述立杆位于设置有第一摄像头的一侧中部安装有红外测距传感器，所述立杆和手柄的连接处外侧壁安装有第二摄像头，所述立杆和手柄的连接处内侧壁安装有开关。本发明设计新颖，结构简单，使用便捷，使得盲人使用本装置时，能够更加安全的在路上行走，通过摄像头、红外传感器以及嵌入式处理设备，提高了盲人出行的安全性和便捷性，且本装置功能丰富，智能化程度高，适宜推广使用。

Description

基于计算机视觉的盲人智能手杖

技术领域

本发明涉及盲人手杖技术领域，尤其涉及基于计算机视觉的盲人智能手杖。

背景技术

我国是世界上盲人人口数量最多的国家，大概占全世界的百分之十八。与发达国家相比，我国的盲人独自出行率非常低。在盲人独自出行时，手杖和盲人是密不可分的，但对于盲人来说非常重要的物品，手杖的功能却是非常单一，它通常只由手柄和立杆组成，没有固定装置，很容易丢失。虽然现在市场中出现一些可通过红外线或者超声波感知远处障碍物功能的手杖，但质量参差不齐，功能不尽完善，存在以下缺点：(1)、使用效率低。(2)、质量参差不齐。(3)、无法解决盲人过十字路口问题。(4)、无法迅速解决盲人迷路的问题。(5)、无法带领盲人在路上没有车的时候过马路。为此我们设计出基于计算机视觉的盲人智能手杖，来解决上述问题。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的基于计算机视觉的盲人智能手杖。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

基于计算机视觉的盲人智能手杖，包括立杆、手柄和侧包，所述手柄固定连接在立杆的一端，所述立杆远离手柄的一端安装有压力发电机，所述立杆靠近压力发电机的位置且远离手柄的一侧安装有第一摄像头，所述立杆的内部设置有蓄电池，所述立杆位于设置有第一摄像头的一侧中部安装有红外测距传感器，所述立杆和手柄的连接处外侧壁安装有第二摄像头，所述立杆和手柄的连接处内侧壁安装有开关，所述手柄内安装有振动马达，所述手柄的外侧壁并排设置有第一按钮、第二按钮和第三按钮，所述手柄远离立杆的末端安装有第三摄像头，且第三摄像头的下方设置有麦克风，所述麦克风的下方设置有充电接口，所述侧包内设置有嵌入式处理设备，所述嵌入式处理设备与手柄内的处理芯片无线连接，当收到第三按钮的指令时，嵌入式处理设备对摄第一摄像头、第二摄像头和第三摄像头传输的图像进行存储和分析，经分析得到若马路前后50米内有正在开动的车，则嵌入式处理设备会使手杖内部的振动马达开始震动，直到马路前后50米内没有车或者长按第三按钮手杖停止震动。

优选的，所述手柄内安装有处理芯片，且处理芯片与压力发电机、第一摄像头、蓄电池、红外测距传感器、第二摄像头、开关、第一按钮、第二按钮、第三按钮、麦克风、第三摄像头、充电接口和振动马达电连接。

优选的，所述嵌入式处理设备通过蓝牙无线连接有无线耳机。

优选的，所述嵌入式处理设备内嵌入有处理器、蓝牙模块、4G模块和北斗定位模块。

优选的，所述立杆和手柄的具备防水性能，且防水等级为：IP67。

优选的，所述侧包的外部设置有绑紧带。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)、能够高效率地帮助盲人检测盲道以及检测盲道上是否有障碍物，并且通过蓝牙耳机进行语音传达。

(2)、在经过十字路口时，能够识别红绿灯，并且通过蓝牙耳机进行语音实时传达红绿灯剩余秒数，然后带领使用者从人行横道通过十字路口。

(3)、提供定位和导航的功能，帮助迷路的盲人找到正确的道路，也可以发短信给家人，家人也可以实时监控。

(4)、当识别到马路上没有车的时候，可以带领盲人过马路。

本发明设计新颖，结构简单，使用便捷，使得盲人使用本装置时，能够更加安全的在路上行走，通过摄像头、红外传感器以及嵌入式处理设备，提高了盲人出行的安全性和便捷性，且本装置功能丰富，智能化程度高，适宜推广使用。

附图说明

图1为本发明提出的基于计算机视觉的盲人智能手杖的结构示意图；

图2为本发明提出的基于计算机视觉的盲人智能手杖的使用流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，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。

参照图1-2，基于计算机视觉的盲人智能手杖，包括立杆1、手柄2和侧包16，侧包16的外部设置有绑紧带，侧包16内设置有嵌入式处理设备，嵌入式处理设备与手柄2内的处理芯片无线连接，嵌入式处理设备通过蓝牙无线连接有无线耳机，嵌入式处理设备内嵌入有处理器、蓝牙模块、4G模块和北斗定位模块，手柄2固定连接在立杆1的一端，立杆1和手柄2的具备防水性能，且防水等级为：IP67，立杆1远离手柄2的一端安装有压力发电机3，立杆1靠近压力发电机3的位置且远离手柄2的一侧安装有第一摄像头4，立杆1的内部设置有蓄电池5，立杆1位于设置有第一摄像头4的一侧中部安装有红外测距传感器6，立杆1和手柄2的连接处外侧壁安装有第二摄像头7，立杆1和手柄2的连接处内侧壁安装有开关8，手柄2内安装有振动马达15，手柄2的外侧壁并排设置有第一按钮9、第二按钮10和第三按钮11，手柄2远离立杆1的末端安装有第三摄像头13，且第三摄像头13的下方设置有麦克风12，麦克风12的下方设置有充电接口14，手柄2内安装有处理芯片，且处理芯片与压力发电机3、第一摄像头4、蓄电池5、红外测距传感器6、第二摄像头7、开关8、第一按钮9、第二按钮10、第三按钮11、麦克风12、第三摄像头13、充电接口14和振动马达15电连接。

本发明在使用时，使用者通过束缚带将装有嵌入式处理设备的侧包16绑在手臂处，握住手杖的手柄，并按下开关8，此时第一摄像头4和第二摄像头7工作，进行视频监控，把图像数据传输给嵌入式处理设备，嵌入式处理设备通过计算机视觉的深度学习算法和盲道线检测的算法进行分析、识别盲道及障碍物，当识别到盲道上有障碍物时，调取红外线激光测距，并根据两个摄像头的距离来计算出盲道以外的障碍物的距离，然后通过嵌入式处理设备内置的蓝牙与盲人的无线耳机相连，进行实时的语音播报；计算机视觉是一门研究如何使机器“看”的科学，更进一步的说，就是指用摄影机和计算机代替人眼对目标进行识别、跟踪和测量等机器视觉，并进一步做图像处理，用计算机处理成为更适合人眼观察或传送给仪器检测的图像。计算机视觉同样可以被看作是生物视觉的一个补充。在生物视觉领域中，人类和各种动物的视觉都得到了研究，从而创建了这些视觉系统感知信息过程中所使用的物理模型。另一方面，在计算机视觉中，靠软件和硬件实现的人工智能系统得到了研究与描述。计算机视觉包含如下一些分支：画面重建，事件监测，目标跟踪，目标识别，机器学习，索引建立，图像恢复等。当嵌入式处理设备识别出红绿灯时，第三摄像头13也开始工作，嵌入式处理设备对第一摄像头4和第二摄像头7传输的图像进行存储和分析，找出红绿灯并语音提醒使用者，在收到第一按钮9的指令后，嵌入式处理设备先识别出是红灯还是绿灯，若为红灯则语音播报在路口等待，若为绿灯，则识别剩余秒数，若秒数小于10秒，则语音播报在路口等待，若绿灯大于十秒，则语音通知可以通过，嵌入式处理设备通过深度学习算法和人行横道线检测的算法进行分析、识别人行横道，带领使用者在人行横道通过十字路口；当收到第二按钮10的指令时，使用者可以对麦克12风说出目的地，嵌入式处理设备识别麦克风13传输的语音并转换为文字，通过结合内置的4G模块、北斗定位模块对该文字所代表的目的地进行路径规划和语音导航，并通过无线耳机语音播报；嵌入式处理设备会把位置信息实时传到云端服务器，家人可以登录app或者pc端进行查看，长按第二按钮10，嵌入式处理设备会把当前位置制作成短信发送给存储过的家人；当收到第三按钮11的指令时，嵌入式处理设备对摄第一摄像头4、第二摄像头7和第三摄像头13传输的图像进行存储和分析，经分析得到若马路前后50米内有正在开动的车，则嵌入式处理设备会使手杖内部的振动马达15开始震动，直到马路前后50米内没有车或者长按第三按钮11手杖才会停止震动，盲人行走时，手杖受到压力，压迫压力发电机3，压力发电机3将压力转化为电能存储在蓄电池5中，为其余负载供电，且蓄电池5可通过充电接口14进行充电。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.基于计算机视觉的盲人智能手杖，包括立杆(1)、手柄(2)和侧包(16)，其特征在于，所述手柄(2)固定连接在立杆(1)的一端，所述立杆(1)远离手柄(2)的一端安装有压力发电机(3)，所述立杆(1)靠近压力发电机(3)的位置且远离手柄(2)的一侧安装有第一摄像头(4)，所述立杆(1)的内部设置有蓄电池(5)，所述立杆(1)位于设置有第一摄像头(4)的一侧中部安装有红外测距传感器(6)，所述立杆(1)和手柄(2)的连接处外侧壁安装有第二摄像头(7)，所述立杆(1)和手柄(2)的连接处内侧壁安装有开关(8)，所述手柄(2)内安装有振动马达(15)，所述手柄(2)的外侧壁并排设置有第一按钮(9)、第二按钮(10)和第三按钮(11)，所述手柄(2)远离立杆(1)的末端安装有第三摄像头(13)，且第三摄像头(13)的下方设置有麦克风(12)，所述麦克风(12)的下方设置有充电接口(14)，所述侧包(16)内设置有嵌入式处理设备，所述嵌入式处理设备与手柄(2)内的处理芯片无线连接，当收到第三按钮(11)的指令时，嵌入式处理设备对摄第一摄像头(4)、第二摄像头(7)和第三摄像头(13)传输的图像进行存储和分析，经分析得到若马路前后50米内有正在开动的车，则嵌入式处理设备会使手杖内部的振动马达(15)开始震动，直到马路前后50米内没有车或者长按第三按钮(11)手杖停止震动。

2.根据权利要求1所述的基于计算机视觉的盲人智能手杖，其特征在于，所述手柄(2)内安装有处理芯片，且处理芯片与压力发电机(3)、第一摄像头(4)、蓄电池(5)、红外测距传感器(6)、第二摄像头(7)、开关(8)、第一按钮(9)、第二按钮(10)、第三按钮(11)、麦克风(12)、第三摄像头(13)、充电接口(14)和振动马达(15)电连接。

3.根据权利要求1所述的基于计算机视觉的盲人智能手杖，其特征在于，所述嵌入式处理设备通过蓝牙无线连接有无线耳机。

4.根据权利要求3所述的基于计算机视觉的盲人智能手杖，其特征在于，所述嵌入式处理设备内嵌入有处理器、蓝牙模块、4G模块和北斗定位模块。

5.根据权利要求1所述的基于计算机视觉的盲人智能手杖，其特征在于，所述立杆(1)和手柄(2)的具备防水性能，且防水等级为：IP67。

6.根据权利要求1所述的基于计算机视觉的盲人智能手杖，其特征在于，所述侧包(16)的外部设置有绑紧带。

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