CN110021141A - 导盲预警方法、装置及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种导盲预警方法，该导盲预警方法包括：持续获取用户的位置信息；根据所述位置信息判断用户是否处于预设的危险区域；若处于预设的危险区域，则向用户发出预警提示；若没有处于预设的危险区域，则持续采集用户周围的声音信息，并对所述声音信息进行分析处理，以获得声音模型；将所述声音模型与第一参考模型作比对，以获得第一比对结果；在所述第一比对结果满足触发预警提示的条件时，向用户发出预警提示。本发明导盲预警方法能够有效提高导盲过程中的安全性。此外，本发明还公开一种导盲预警装置及系统。
Description
技术领域
本发明涉及导盲技术领域，具体涉及一种导盲预警方法、装置及系统。
背景技术
盲人是指具有视觉障碍的人，又称之为视障人士或失明人士。由于视觉障碍导致盲人无法获知前方路况，因此，其在外出时需专人陪同或借助导盲工具进行导盲，如导盲犬或导盲杖等，以指引盲人行进。
然而，在实际生活中，盲人大部分时间都是单独出行的，即无专人陪同的状态。在此状态下，一般通过导盲犬或导盲杖以指引盲人沿着固定的行进方向前进。
虽然导盲犬或导盲杖能够起到指引盲人前进的作用，但是存在如下缺陷：由于外界环境较为复杂，其存在较多的不安全因素，如快速行驶的机动车辆等，而导盲犬或导盲杖无法预测该潜在危险；同时，当盲人行进至危险区域时，如事故多发路段或红绿灯路口时，导盲犬或导盲杖亦无法提醒盲人注意；因此，盲人仅借助导盲犬或导盲杖出行时存在一定的安全风险。
发明内容
本发明的主要目的在于提出一种导盲预警方法，旨在解决传统的导盲方式存在的安全性不高的技术问题。
为解决上述技术问题，本发明提出一种导盲预警方法，该导盲预警方法包括：持续获取用户的位置信息；根据所述位置信息判断用户是否处于预设的危险区域；若处于预设的危险区域，则向用户发出预警提示；若没有处于预设的危险区域，则持续采集用户周围的声音信息，并对所述声音信息进行分析处理，以获得声音模型；将所述声音模型与第一参考模型作比对，以获得第一比对结果；在所述第一比对结果满足触发预警提示的条件时，向用户发出预警提示。
优选地，所述导盲预警方法还包括：根据用户的当前位置信息和时间信息查询声音记录，以获得历史声音信息；根据所述历史声音信息判断用户周围的环境是否发生变化；若发生变化，则对所述声音信息进行分析处理，以获得声音模型。
优选地，在所述根据用户的当前位置信息和时间信息查询声音记录，以获得历史声音信息的步骤之前，所述导盲预警方法还包括：获取用户的第一足底压力数据组；对所述第一足底压力数据组中离散的压力值作连续化处理，以获得第一足底压力变化模型；将所述第一足底压力变化模型与第二参考模型作比对，以获得第二比对结果；在所述第二比对结果满足触发声音查询的条件时，生成声音查询指令。
优选地，所述对所述声音信息进行分析处理，以获得声音模型的步骤包括：对所述声音信息做傅里叶变换，以获得声音频谱；提取所述声音频谱中的频谱特征，并根据所述频谱特征判断音源的类别；根据所述音源的类别生成声音模型。
优选地，所述对所述声音信息进行分析处理，以生成声音模型的步骤还包括：提取所述声音信息中的声强特征，并根据所述声强的大小变化，生成声音模型。
优选地，在所述向用户发出预警提示的步骤之后，所述导盲预警方法还包括：获取用户的第二足底压力数据组；对所述第二足底压力数据组中离散的压力值作连续化处理，以获得第二足底压力变化模型；将所述第二足底压力变化模型与第三参考模型作比对，以获得第三比对结果；在所述第三比对结果满足触发停止预警的条件时，停止向用户发出预警提示。
本发明进一步提出一种导盲预警装置，该导盲预警装置包括位置获取模块、位置比对模块、声音采集模块、声音处理模块、第一声音比对模块和预警启动模块，其中：所述位置获取模块，用于持续获取行人的当前位置信息；所述位置比对模块，用于根据所述位置信息判断用户是否处于预设的危险区域；所述预警启动模块，用于在所述用户处于预设的危险区域时向用户发出预警提示；所述声音采集模块，用于在所述用户处于安全区域时采集用户周围的声音信息；所述声音处理模块，用于对所述声音信息进行分析处理，以获得声音模型；所述第一声音比对模块，用于将所述声音模型与第一参考模型作比对，以获得第一比对结果；所述预警启动模块，还用于在所述第一比对结果满足触发预警提示的条件时向用户发出预警提示。
优选地，所述导盲预警装置还包括：声音查询模块，用于根据用户的当前位置信息和时间信息，查询声音记录，以获得历史声音信息；第二声音比对模块，用于根据所述历史声音信息判断用户周围的环境是否发生变化。
优选地，所述导盲预警装置还包括：压力获取模块，用于获取用户的足底压力数据组；压力处理模块，用于对所述足底压力数据组中离散的压力值作连续化处理，以获得第二足底压力变化模型；压力比对模块，用于将所述第二足底压力变化模型与第三参考模型作比对，以获得第三比对结果；预警停止模块，用于在所述第三比对结果满足触发停止预警的条件时，停止向用户发出预警提示。
本发明还提出一种导盲预警系统，该导盲预警系统包括耳机及与所述耳机通讯连接的智能穿戴设备，所述智能穿戴设备包括处理器和存储器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述方法权利要求中任一项所述方法的步骤。
本发明技术方案的有益效果在于：当用户行走至预设的危险区域时，根据位置信息的比对结果向用户发出预警提示，以提醒用户注意前方的潜在危险，从而降低用户的安全风险；当用户行走至安全区域时，持续采集用户周围的声音信息并对该声音信息作分析和计算处理，以判断用户的周围环境是否安，若周围环境不安全，则向用户发出预警提示。
附图说明
图1为本发明导盲预警方法一实施例的流程图；
图2为本发明导盲预警方法另一实施例的流程图；
图3为本发明导盲预警方法又一实施例的流程图；
图4为本发明导盲预警方法再一实施例的流程图；
图5为本发明导盲预警方法再一实施例的流程图；
图6为本发明导盲预警装置一实施例的结构示意图；
图7为本发明导盲预警系统一实施例的结构示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动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。
为解决上述技术问题，本发明提出一种导盲预警方法，参见图1，该导盲预警方法包括以下步骤：
步骤S10，持续获取用户的位置信息；
本实施例中，对用户所处区域进行实时的定位，以获取用户的实时位置信息。
可以理解的是，用户位置信息的获取可以采用GPS定位，也可以采用BDS定位，还可以采用基站定位，包括但不限于此，本领域技术人员可根据实际情况进行选择，其只要能实现上述的定位功能，均适用于本发明技术方案。
步骤S20，根据位置信息判断用户是否处于预设的危险区域；
需要说明的是，危险区域是指发生过多次安全事故的某一地理位置，或红绿灯路口等事故多发路段，再或正在进行施工的施工路段，即在某一地理位置处具有对用户安全造成威胁的“危险因素”的区域均可被设定为上述的危险区域。
由于用户的位置信息可被实时获取，因此，可通过将用户的当前位置信息与预设的危险位置信息进行比对，以判断用户是否处于预设的危险区域。若两者的位置信息相同，则判断用户当前正处于预设的危险区域内，并存在一定的安全风险；若两者的位置信息不同，则判断用户当前所处区域为安全区域。
步骤S30，若处于预设的危险区域，则向用户发出预警提示；
当用户处于预设的危险区域时，通过发声、振动或轻微电刺激的方式向用户传达预警信息，以提醒用户注意。
步骤S40，若没有处于预设的危险区域，则持续采集用户周围的声音信息；
当用户处于安全区域时，则启动声音采集程序，以持续采集用户周围的声音信息。
可以理解的是，声音信息是由声音采集设备采集得到的，声音采集设备主要包括有用于拾取模拟信号(声音)的拾音器(麦克风)和用于将模拟信号转成数字信号的声音采集卡。声音信息的采集过程大致如下：拾音器采集外界声音，该声音由模数转换器(Analogto Digital Converter，ADC)转换成对应的数字信号，即由二进制代码0和1组合形成的音频数据，以供计算机设备进行分析和计算等处理。
步骤S50，对声音信息进行分析处理，以生成声音模型；
在采集到用户处于危险区域内的声音信息后，对该声音信息进行数字化处理，以从该声音信息中提取各声音成分以及各声音成分所包含的声学特征参数，如声强、频率、振幅及相位等。在对声音信息分析处理完成后，则对应生成声音模型。
步骤S60，将声音模型与第一参考模型作比对，以获得第一比对结果；
需要说明的是，第一参考模型为预先设定的参考声音模型，该参考声音模型包括多种带有“危险因素”的声音信号，如机动车辆快速行驶的声音信号，或者机动车辆的鸣笛声音信号，再或者施工路段上的声音信号等。
步骤S70，在第一比对结果满足触发预警提示的条件时，向用户发出预警提示。
本实施例中，在第一比对结果满足触发预警提示的条件时，即用户所处区域的声音信号为危险声音信号，其对用户的生命安全存在潜在威胁，此时，向用户发出预警提示，该预警提示可通过发声、振动及轻微电刺激的方式传达至用户，包括但不限于此。
在由上述步骤S10～S70形成的技术方案中，预警提示由用户佩戴的耳机发出，如蓝牙耳机或骨传导耳机等。为减少耳机的电能损耗，以保证耳机的音频播放质量和持续时间，用户位置信息的获取及处理、声音信息的获取及处理的步骤通过用户穿戴的智能穿戴设备执行。
进一步的，本发明技术方案所选取的智能穿戴设备为智能鞋，该智能鞋为具有通信和计算能力的电子产品，其主要包括鞋和设置在鞋内的电子智能系统。该电子智能系统即可包括上述提及的声音采集设备以及用于与耳机建立通信连接以传输数据的通信模块，如BLE蓝牙模块等。当然，智能穿戴设备还可以是其它具有通信和计算能力的电子产品，如智能手环或智能手表等智能移动终端。
在一较佳实施例中，参见图2，本发明所提出的导盲预警方法还包括以下步骤：
步骤S80，根据用户的当前位置信息和时间信息查询声音记录，以获得历史声音信息；
在上述步骤S10和步骤S40中，用户的位置信息及周围的声音信息被实时采集，并保存至数据库。当用户在经常行走的路段上感知到陌生声音时，可输入声音查询指令，以根据用户的当前位置信息和时间信息查询声音记录，以获得历史声音信息。其中，声音查询指令可通过按键输入，还可通过语音的方式输入，包括但不限于此。
步骤S90，根据历史声音信息判断用户周围的环境是否发生变化；
本实施例中，在查询到历史声音信息后，将其与当前声音信息重叠并同时播放，以根据两者的声音信息是否相同，判断用户周围的环境是否发生变化。若两者的声音信息完全相同，则表明用户周围的环境并未发生变化，仅是用户的错觉，用户可继续按照之前的行进方向前进；若两者的声音信息不同，则表明用户周围的环境发生了变化，可能存在对用户安全造成威胁的“危险因素”。
步骤S100，若发生变化，则对声音信息进行分析处理，以获得声音模型
若用户周围的环境确实发生了变化，则需对其周围的声音信息进行分析处理，以从该声音信息中提取各声音成分以及各声音成分所包含的声学特征参数，如声强、频率、振幅及相位等。在对声音信息分析处理完成后，则对应生成声音模型。
在上述步骤S80之前，本发明所提出的导盲预警方法还包括以下步骤：
步骤S200，获取用户的第一足底压力数据组；
步骤S300，对第一足底压力数据组中离散的压力值作连续化处理，以获得第一足底压力变化模型；
步骤S400，将第一足底压力变化模型与第二参考模型作比对，以获得第二比对结果；
步骤S500，在第二比对结果满足触发声音查询的条件时，生成声音查询指令。
在本实施例中，当用户在经常行走的路段上感知到陌生声音时，需通过完成预设的足底压力变化程序，如抬起左脚并连续踏地多次，以生成声音查询指令。
参见图3，步骤S50包括以下步骤：
步骤S51，对声音信息做傅里叶变换，以获得声音频谱；
步骤S52，提取声音频谱中的频谱特征，并根据频谱特征判断音源的类别；
步骤S53，根据音源的类别生成声音模型。
众所周知，通过傅里叶算法，并以累加的方式可计算出声音信息中不同正弦波信号的频率、振幅及相位。通过声音信息的频率、振幅及相位等声学特征参数，可对音源的类别作出判断，并根据该音源的类别生成特定到的声音模型。
由于采集到的用户周围的声音信息，可通过傅里叶变换获知该声音信息中各声音成分的类别，因此，由各声音成分对应生成的声音模型是可知的，可直接根据该声音成分的音源类别查找其对应的第一参考模型，而无需一一匹配，可加快计算机的处理程序，节省时间。
参见图4，步骤S50还包括以下步骤：
步骤S54，提取声音信息中的声强特征，并根据声强的大小变化，生成声音模型。
声强的大小变化对应于音源与用户的距离变化，若声强的大小不变，则表明该音源为静止状态；若声强的大小持续变化，如若声强越来越大，则表明该移动物体与用户之间的距离越来越近，如若声强越来越小，则表明该移动物体与用户之间的距离越来越远。在声强持续增大的状态下，该移动物体可能对用户的生命安全造成威胁，因此，可根据该声强的大小变化向用户提出安全预警提示，以提示用户注意避让，如停止前进以等待该移动物体通过。
在由上述步骤S10～S70形成的技术方案的基础之上，申请人对该技术方案再做进一步的补充，以控制预警提示的继续发出或停止。
具体的，在步骤S70之后，参见图5，本发明所提出的导盲预警方法还包括以下步骤：
步骤S600，获取用户的第二足底压力数据组；
可以理解的是，足底压力是由设置在智能鞋鞋底的压力传感器检测获得的，由于使用者在移动中的压力变化和使用者做出避让动作时的压力变化不同，因此，可通过使用者的足底压力变化以判断使用者的当前状态，即移动状态或避让状态。故，需获取用户在预设时间段内的足底压力并形成足底压力数据组。
步骤S700，对第二足底压力数据组中离散的压力值作连续化处理，以获得第二足底压力变化模型；
本实施例中，将各个时间点对应的足底压力数值作连续化处理，以得到足底压力在预设时间段内的压力变化曲线图；再从该压力变化曲线图中提取压力变化趋势特征，以用于生成足底压力变化模型。
步骤S800，将第二足底压力变化模型与第三参考模型作比对，以获得第三比对结果；
本实施例中，在数据库中预先存储有多种场景下的压力变化模型，如“回避来往车辆”的足底压力变化模型，即上述提及的第三参考模型。根据实际压力变化模型与第三参考模型的比对结果，判断用户是否就发出的预警信息做出相应的避让措施。
步骤S900，在第三比对结果满足触发停止预警的条件时，停止向用户发出预警提示。
根据用户在预设时间段内的压力变化模型与第三参考模型的比对结果，判断用户是否采取了相应的避让措施。若用户采取了相应的避让措施，则立即停止发出预警提示。
基于上述导盲预警方法，本发明进一步提出一种用于实现上述方法步骤的导盲预警装置，参见图6，该导盲预警装置包括位置获取模块1、位置比对模块2、声音采集模块3、声音处理模块4、第一声音比对模块5和预警启动模块6，其中：
位置获取模块1，用于持续获取行人的当前位置信息；
位置比对模块2，用于根据位置信息判断用户是否处于预设的危险区域；
预警启动模块6，用于在用户处于预设的危险区域时向用户发出预警提示；
声音采集模块3，用于在用户处于安全区域时采集用户周围的声音信息；
声音处理模块4，用于对声音信息进行分析处理，以获得声音模型；
第一声音比对模块5，用于将声音模型与第一参考模型作比对，以获得第一比对结果；
预警启动模块6，还用于在第一比对结果满足触发预警提示的条件时向用户发出预警提示。
在一较佳实施例中，本发明所提出的导盲预警装置还包括：
声音查询模块7，用于根据用户的当前位置信息和时间信息，查询声音记录，以获得历史声音信息；
第二声音比对模块8，用于根据历史声音信息判断用户周围的环境是否发生变化。
在另一较佳实施例中，本发明所提出的导盲预警装置还包括：
压力获取模块9，用于获取用户的第二足底压力数据组；
压力处理模块10，用于对第二足底压力数据组中离散的压力值作连续化处理，以获得第二足底压力变化模型；
压力比对模块20，用于将第二足底压力变化模型与第三参考模型作比对，以获得第三比对结果；
预警停止模块30，用于在第三比对结果满足触发停止预警的条件时，停止向用户发出预警提示。
上述记载的导盲预警装置中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于计算机设备中，也可以以软件形式存储于存储器中，以便于计算机设备调用并执行以上各个模块对应的功能。上述各功能模块的工作原理及其所起作用可参见图1、图2及图5中所示的导盲预警方法的实现过程，在此不再赘述。
参见图7，本发明还提出一种导盲预警系统，该导盲预警系统包括耳机100和与耳机100通讯连接的智能穿戴设备200，智能穿戴设备200包括处理器210和存储器220，存储器220存储有计算机程序，处理器210执行计算机程序时实现步骤S10～S900中任一项方法的步骤，具体可参见上述图1至图5对应实施例的说明，申请人在此不再赘述。
以上所述的仅为本发明的部分或优选实施例，无论是文字还是附图都不能因此限制本发明保护的范围，凡是在与本发明一个整体的构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明保护的范围内。
Claims (10)
1.一种导盲预警方法，其特征在于，包括：
持续获取用户的位置信息；
根据所述位置信息判断用户是否处于预设的危险区域；
若处于预设的危险区域，则向用户发出预警提示；
若没有处于预设的危险区域，则持续采集用户周围的声音信息；
对所述声音信息进行分析处理，以获得声音模型；
将所述声音模型与第一参考模型作比对，以获得第一比对结果；
在所述第一比对结果满足触发预警提示的条件时，向用户发出预警提示。
2.根据权利要求1所述的导盲预警方法，其特征在于，还包括：
根据用户的当前位置信息和时间信息查询声音记录，以获得历史声音信息；
根据所述历史声音信息判断用户周围的环境是否发生变化；
若发生变化，则对所述声音信息进行分析处理，以获得声音模型。
3.根据权利要求2所述的导盲预警方法，其特征在于，在所述根据用户的当前位置信息和时间信息查询声音记录，以获得历史声音信息的步骤之前，所述导盲预警方法还包括：
获取用户的第一足底压力数据组；
对所述第一足底压力数据组中离散的压力值作连续化处理，以获得第一足底压力变化模型；
将所述第一足底压力变化模型与第二参考模型作比对，以获得第二比对结果；
在所述第二比对结果满足触发声音查询的条件时，生成声音查询指令。
4.根据权利要求1所述的导盲预警方法，其特征在于，所述对所述声音信息进行分析处理，以获得声音模型的步骤包括：
对所述声音信息做傅里叶变换，以获得声音频谱；
提取所述声音频谱中的频谱特征，并根据所述频谱特征判断音源的类别；
根据所述音源的类别生成声音模型。
5.根据权利要求1所述的导盲预警方法，其特征在于，所述对所述声音信息进行分析处理，以生成声音模型的步骤还包括：
提取所述声音信息中的声强特征，并根据所述声强的大小变化，生成声音模型。
6.根据权利要求1所述的导盲预警方法，其特征在于，在所述向用户发出预警提示的步骤之后，所述导盲预警方法还包括：
获取用户的第二足底压力数据组；
对所述第二足底压力数据组中离散的压力值作连续化处理，以获得第二足底压力变化模型；
将所述第二足底压力变化模型与第三参考模型作比对，以获得第三比对结果；
在所述第三比对结果满足触发停止预警的条件时，停止向用户发出预警提示。
7.一种导盲预警装置，其特征在于，包括位置获取模块、位置比对模块、声音采集模块、声音处理模块、第一声音比对模块和预警启动模块，其中：
所述位置获取模块，用于持续获取行人的当前位置信息；
所述位置比对模块，用于根据所述位置信息判断用户是否处于预设的危险区域；
所述预警启动模块，用于在所述用户处于预设的危险区域时向用户发出预警提示；
所述声音采集模块，用于在所述用户处于安全区域时采集用户周围的声音信息；
所述声音处理模块，用于对所述声音信息进行分析处理，以获得声音模型；
所述第一声音比对模块，用于将所述声音模型与第一参考模型作比对，以获得第一比对结果；
所述预警启动模块，还用于在所述第一比对结果满足触发预警提示的条件时向用户发出预警提示。
8.根据权利要求7所述的导盲预警装置，其特征在于，还包括：
声音查询模块，用于根据用户的当前位置信息和时间信息，查询声音记录，以获得历史声音信息；
第二声音比对模块，用于根据所述历史声音信息判断用户周围的环境是否发生变化。
9.根据权利要求7所述的导盲预警装置，其特征在于，还包括：
压力获取模块，用于获取用户的第二足底压力数据组；
压力处理模块，用于对所述第二足底压力数据组中离散的压力值作连续化处理，以获得第二足底压力变化模型；
压力比对模块，用于将所述第二足底压力变化模型与第三参考模型作比对，以获得第三比对结果；
预警停止模块，用于在所述第三比对结果满足触发停止预警的条件时，停止向用户发出预警提示。
10.一种导盲预警系统，其特征在于，包括耳机及与所述耳机通讯连接的智能穿戴设备，所述智能穿戴设备包括处理器和存储器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至6中任一项所述方法的步骤。
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