CN110081895B - 一种智能导盲方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能导盲方法，包括步骤：S1、在接收语音信息时进行语音识别，判断该语音信息是否为预设语音信息，若是，则进入步骤S2；S2、解析所述语音信息以获取导盲基本信息，其中，所述导盲基本信息包括起始地、目的地、出行路线等；S3、根据所述导盲基本信息规划第一导盲路线，在前进时检测前方障碍物情况，分析障碍物距离、大小、形状等；S4、根据所述障碍物距离、大小、形状等规划第二导盲路线同时进行语音播报；S5、获取外界光亮度信息并分析光亮强度以决定是否启动照明辅助。本发明通过语音识别、故障物检测、路线规划、语音播报及感光照明等实现对盲人的智能导盲，大大优化了盲人的出行体验，同时方便家人为盲人进行更好的出行规划。

Description

一种智能导盲方法及系统

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种智能导盲方法及系统。

背景技术

随着社会的快速发展，科技技术的日益成熟，人们对生活质量提出了更高的要求，那么盲人作为这个社会不可分割的人，对于帮助盲人更好的生活和出行提出了新要求。盲人作为弱势群体我们不仅需要一个让其能自助的产品更需要一种能让其他人群注意到他们并提供帮助，因此，为盲人提供更好的资源，解决盲人出行难的问题，成为我们需要重视的问题，目前的为盲人导盲的方案主要通过辅助设备进行语音提示等，但该类似方案通常通过提示盲人前方情况，而在遇到前方有盲人时对行人没有相应提示，尤其在黑暗情况下容易造成事故。

例如公开号为CN102973395A的专利公开了一种多功能智能导盲方法，包括：接收语音指令，并进行导航；获取障碍物的图像数据；对所述数字图像数据识别处理，若所识别的障碍物为静态物体，判断该障碍物构成威胁，则产生超声波测距控制指令，若测距结果在预设的报警范围之内，则根据所述测距结果生成并输出语音报警信息或震动提示信息；若所识别的障碍物为动态物体，则产生超声波测距控制指令，根据所述测距结果进行威胁预判计算，若该障碍物在预设的报警范围之内，则生成并输出语音报警信息或震动提示信息。该发明可以更加安全、方便可靠地为盲人提供导盲服务，避免走更多的路程和遇到障碍物，进而能够快速安全到达目的地。但是，该方案仅进行前方障碍检测并对盲人进行提示，没有考虑到前方行人及黑暗状态下的盲人前进问题。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的缺陷，提供一种智能导盲方法及系统，可以通过语音识别、故障物检测、路线规划、语音播报及感光照明等多功能实现对盲人的智能导盲，大大优化了盲人的出行体验。

为了实现以上目的，本发明采用以下技术方案：

一种智能导盲方法，包括步骤：

S1、在接收语音信息时进行语音识别，判断该语音信息是否为预设语音信息，若是，则进入步骤S2；

S2、解析所述语音信息以获取导盲基本信息，其中，所述导盲基本信息包括起始地、目的地、出行路线等；

S3、根据所述导盲基本信息规划第一导盲路线，在前进时检测前方障碍物情况，分析障碍物距离、大小、形状等；

S4、根据所述障碍物距离、大小、形状等规划第二导盲路线同时进行语音播报；

S5、获取外界光亮度信息并分析光亮强度以决定是否启动照明辅助。

优选的，所述步骤S1包括步骤:

S11、对语音信息进行预处理后通过频谱分析进行语音特征参数提取；其中，所述特征包括声纹、声学参数等信息；

S12、将所述语音特征参数与预设声音参考数据库进行匹配，若匹配成功，则所述语音信息为预设语音信息。

优选的，所述语音播报具体为：

处理文字数据：以文字拼音与机内编码对应的方式创建数据表；

编码转换：将导盲路线的文字信息与所创建的数据表对应，并读取已创建好的数据表；

音频文件的建立：将预设文字录成语音信息导入至预设数据库中，并以文字拼音命名文件名；

声音编程：加载外部音频文件以及处理数据库中的音频文件，实现汉字的快速语音合成；

文本读取：读取文本文档，并将所述文本文档显示在文本语音转换命令框中；

语音输出与移植：通过预设发音模式将语音信息输出，并将预设程序通过交叉编译移植到开发板上，并将所述语音信息通过无线耳机播放出来。

优选的，所述步骤S5包括步骤：

S51、读取光亮度信息并进行光亮显示；

S52、判断所述光亮度信息是否低于第一预设光亮强度，若是，则启动照明元件进行照明；

S53、将所述光亮度信息上传至数据库以进行光亮数据的存储。

优选的，所述步骤S51包括步骤：

建立读取光亮度信息的循环函数并根据所述循环函数控制光亮显示。

优选的，还包括步骤：

通过SQLite数据库将上传的光亮数据进行处理并存储；

在接收到光亮数据调取信号后将对应光亮数据调出。

优选的，还包括步骤：

判断所述光亮度信息是否高于第三预设光亮强度，若是，则发出语音报警信号。

优选的，还包括步骤：

判断所述光亮度信息是否低于第二预设光亮强度，若是，则控制所述LED灯进行闪烁照明。

优选的，还包括步骤：

为不同光亮度信息分配对应的光亮等级；

根据所述光亮等级控制所述LED灯的闪烁程度。

相应的，还提供一种智能导盲系统，包括：

语音识别模块，用于在接收语音信息时进行语音识别，以判断该语音信息是否为预设语音信息；

导盲信息获取模块，用于解析所述语音信息以获取导盲基本信息，其中，所述导盲基本信息包括起始地、目的地、出行路线等；

第一路线规划模块，用于根据所述导盲基本信息规划第一导盲路线，在前进时检测前方障碍物情况，分析障碍物距离、大小、形状等；

第二路线规划模块，用于根据所述障碍物距离、大小、形状等规划第二导盲路线同时进行语音播报；

光亮辅助模块，用于获取外界光亮度信息并分析光亮强度以决定是否启动照明辅助。

与现有技术相比，本发明通过语音识别、故障物检测、路线规划、语音播报及感光照明等实现对盲人的智能导盲，大大优化了盲人的出行体验，其中实时采集光亮度信息并进行读取和显示，根据预先设定的光亮信息与实时采集的光亮信息进行判断比对，以控制照明元件的照明及闪烁，以在暗度条件下对行人进行前方盲人的提示，保障盲人在不同亮度条件下的安全出行；同时通过对盲人出行时光亮数据的采集和储存，方便其家人对该光亮数据进行调取分析，以便为盲人进行更好的出行规划，进一步的，设定进入语音报警信号的触发光亮度信息限值，避免盲人长期处于该光强状态下影响盲人的健康状态，有助于盲人身体的健康管理。

附图说明

图1为实施例一提供的一种智能导盲方法的流程图；

图2为实施例一提供的一种智能导盲方法部分步骤的流程图；

图3为实施例一提供的一种智能导盲方法部分步骤的流程图；

图4为实施例一提供的一种智能导盲方法部分步骤的流程图；

图5为实施例一提供的一种智能导盲系统的结构图。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

实施例一

本实施例提供一种智能导盲方法，如图1所示，包括步骤：

S1、在接收语音信息时进行语音识别，判断该语音信息是否为预设语音信息，若是，则进入步骤S2；

S2、解析所述语音信息以获取导盲基本信息，其中，所述导盲基本信息包括起始地、目的地、出行路线等；

S3、根据所述导盲基本信息规划第一导盲路线，在前进时检测前方障碍物情况，分析障碍物距离、大小、形状等；

S4、根据所述障碍物距离、大小、形状等规划第二导盲路线同时进行语音播报；

S5、获取外界光亮度信息并分析光亮强度以决定是否启动照明辅助。

为了方便盲人更好的出行，本实施例提供一种智能导盲方法，可运用于导盲杖第盲人导盲辅助器件上，通过步骤S1盲人用户发出语音信号启动导盲器件的运作，其中，导盲器件对接收到的语音信息进行语音识别，只有当该语音信息与预设语音信息即盲人本人发出的语音信息时，导盲器件开始进行导盲操作，优选的，如图2所示，所述步骤S1包括步骤:

S11、对语音信息进行预处理后通过频谱分析进行语音特征参数提取；其中，所述特征包括声纹、声学参数等信息；

S12、将所述语音特征参数与预设声音参考数据库进行匹配，若匹配成功，则所述语音信息为预设语音信息。

语音信号首先经过预处理变成满足要求的离散数字信号；接着对其进行频谱分析，提取出语音信号的参数化表示，一般是由特征矢量构成的特征矩阵，在进行识别时，将此模式和数据库里的参考模式相比较，并由识别决策来决定是否识别，给出结果。语音信号预处理的过程是把从麦克风录入的原始模拟语音信号进行采用量化，然后处理成能够被程序控制和处理的数字信号，这个过程称之为A/D转换，本实施例会对语音频谱进行加权处理，在实际应用过程中还得考虑到环境噪音的问题，如怎样抑制噪声，克服噪声对识别产生影响，而特征提取是通过对语音信号的预处理后，必须对其进行特征参数的提取。特征提取中对特征参数的要求有以下几点：首先，它能够有效代表语音特征，具有良好的区分性；其次，特征参数之间需有良好的独立性；最后，特征参数还需易于计算，以保证语音识别的实时实现，本实施例的特征包括声纹、声学等特征信息。而语音识别的决策是指在已知的参考模型数据库，按照一定的相似度法则，使未知模式与已知的参考模式库中的某一个参考模型获得最佳匹配的过程，可以采用动态时间规整(Dynamic Time Warping,DTW)；随机模型法，隐马可夫模型Hidden Markov Model,HMM)；人工神经网络(Artificial NeuralNetworks,ANN)的识别方法等。

在步骤S2中，导盲器件在获取盲人的语音信息后，对语音信息进行解析获得盲人用户的需求即导盲基本信息，例如盲人用户需要到达的目的地，再通过步骤S3根据该导盲基本信息规划第一导盲路线，在本实施例的一种优选方案中，可以利用GPS定位系统进行路线规划，在系统规划好后可以进行语音提示，盲人用户在接收到该语音提示信息后开始前行，系统实时监测前方障碍物情况，以保障盲人在前进过程中更加顺畅，实时监测前方障碍物情况可以采用红外线等方式，障碍物距离、大小、形状通常不是特定不变的，在某些情况下，因障碍物情况的不同，可能需要盲人用户变道而行，本实施例通过步骤S4根据障碍物不同情况进行第二导盲路线的规划同时进行语音播报，以提示盲人用户变道情况，优选的，所述语音播报具体为：

处理文字数据：以文字拼音与机内编码对应的方式创建数据表；

编码转换：将导盲路线的文字信息与所创建的数据表对应，并读取已创建好的数据表；

音频文件的建立：将预设文字录成语音信息导入至预设数据库中，并以文字拼音命名文件名；

声音编程：加载外部音频文件以及处理数据库中的音频文件，实现汉字的快速语音合成；

文本读取：读取文本文档，并将所述文本文档显示在文本语音转换命令框中；

语音输出与移植：通过预设发音模式将语音信息输出，并将预设程序通过交叉编译移植到开发板上，并将所述语音信息通过无线耳机播放出来。

本实施例将系统检测到的文字通过无线耳机播报给盲人用户，方便盲人用户实时听取，主要用到Linux操作系统，QT软件，最后通过和pcDuino开发板的桥接，交叉编译后在开发板上实现，该系统主要从文字数据处理、语音播报、移植到开发板进行研究：第一点：实现文字数据的处理，(1)创建数据表文字拼音与机内码是有一种对应的关系，每一个JB2313编码对应一个拼音的，将这样的对应方式创建sqlite表格，为进行检索该数据表做好前提准备，做好文字与拼音的串联工作，也是整个项目的基础。(2)编码转换，编码转换作为方案较为重要的一面，在接收其他模块传送来信息中，都是以国标gb2312格式，而所使用的开发软件QT默认的格式是UTF-8,这就要在qt中设置编码格式，将传送的文字识别读取，最后要实现在qt软件中把一些文字数据转化为gb2312，与所创建的数据表对应，即一个汉字对应一个gb2312编码，才能实现在qt软件中去读取已创建好的数据表；第二点：实现语音播报功能，(1)音频文件的建立，将常用的一个个文字以录成声音导入到建立好数据库中，并以每个拼音为文件名。(2)声音编程，加载外部音频文件以及处理数据库中的音频文件，实现120-150个汉字/秒的快速语音合成。(3)文本读取，要用C语言读取某个文本文档，并将其显示在命令框中，要能读取无规律的字符串等等。(4)语音输出，通过预设发音模式将语音信息输出，例如所有声音采用真人普通话为标准发音，朗读速度达3-4个汉字/秒，使用户可以听到清晰悦耳的音质和连贯流畅的语调；第三点：实现项目在开发板上的移植：将编辑好的程序通过交叉编译最后移植到开发板上，使用implay函数将语音通过无线耳机播放出来，最终实现整个项目文字转语音的功能。

在盲人出行过程中，光亮情况对盲人安全至关重要，这也是大部分人所忽略的地方，本实施例通过步骤S5实时获取外界光亮度信息并根据外界光亮度信息以决定是否启动辅助照明，以防止盲人用户在昏暗条件下前行出现突发状况。

优选的，如图3所示，所述步骤S5包括步骤：

S51、读取光亮度信息并进行光亮显示；

S52、判断所述光亮度信息是否低于第一预设光亮强度，若是，则启动照明元件进行照明；

S53、将所述光亮度信息上传至数据库以进行光亮数据的存储。

经统计，盲人在黑暗情况下的前行更加难于光明状态下，其主要原因在于光明条件下行人可以观测到前方是否有盲人，当有盲人出现通常会进行让道、扶助等关爱措施，在黑暗条件下行人难以识别前方是否有盲人，因此导致盲人在黑暗条件较白天更为艰难，且人体接收光照时间及强度对人的健康是有影响的，平常人们对光亮度没有一个明确的感知，虽然盲人看不见，但是本方案显示光强度，那么可以通过周围人群及家人朋友们相互交流告知，并不仅仅对盲人起到作用。因此让盲人“感知”到光亮强度信息是十分有必要的，不仅仅更加方便其出行，同时有助于亲人对盲人身体的健康管理。

在步骤S51中，主要完成的是光亮度的读取与显示。为了实现亮度的实时性，本实施例实时读取光敏传感器的光亮度信息并在控件上进行显示，建立了读取亮度的循环函数，使程序不断从传感器中读取光亮度，并定时传输到系统的图形界面LED控件上进行刷新显示。优选的，如图4所示，还包括步骤：

S511、建立读取光亮度信息的循环函数；

S512、根据所述循环函数控制光亮显示，其中，所述循环函数包括：

在步骤S52中，为了避免在黑暗情况下，行人难以识别前方是否有盲人，导致盲人在暗度情况下出行较白天更加艰难，本实施例设定第一预设光亮强度，通过将实时读取的光亮强度与所述第一预设光亮强度进行判断比对，当该读取的光亮强度低于第一预设光亮强度时，启动照明元件进行照明，行人看到前方有照明可以快速识别前方有盲人，方便进行让道等盲人关爱措施。

优选的，所述照明元件采用LED灯，还包括步骤：

判断所述光亮度信息是否低于第二预设光亮强度，若是，则控制所述LED灯进行闪烁照明。

本实施例提供当亮度低于设定的强度后使LED灯自动闪烁。建立循环函数使设定的数值一直在与实时光亮度相比较，当满足条件后触发该模块，当外界光线非常暗的情况下，仅仅是LED灯亮着可能并不显眼，为了更好的凸显出盲人的位子，也是为大家行走提供便利，因此采用LED闪烁的方式来提高行人注意。其中，所述循环函数还包括：

本实施例对传感器采集的光亮度信息进行数据存储并通过步骤S53中实现，该步骤主要考虑到便于家人分析盲人一天中接收光照的情况以免盲人一天都处于昏暗的地方，同时方便家人能对盲人的出行做一个更好的规划和管理，旨在为盲人提供更好的出行方式。优选的，还包括步骤：

通过SQLite数据库将上传的光亮数据进行处理并存储；

在接收到光亮数据调取信号后将对应光亮数据调出。

SQLite，是一款轻型的数据库，是遵守ACID的关系型数据库管理系统，它包含在一个相对小的C库中。该数据库适用于本实施例所提供的系统，传感器实时的读取亮度并通过无线传输到智能导盲系统，智能导盲系统在分析该实时光亮度信息后将该光亮度信息上传至SQLite数据库，SQLite数据库可以对该数据进行数据处理并存储，其中数据处理可以包括数据的增删改查；当用户需要获取特定时间段的光亮数据时可以申请系统进行数据调出，系统将用户所需要的光亮数据呈现于界面上，用户可以快速读取该特定时间段内盲人所处的光亮情况。

优选的，还包括步骤：

为不同光亮度信息分配对应的光亮等级；

根据所述光亮等级控制所述LED灯的闪烁程度。

通过对光亮度信息进行等级分配，在传感器采集到光亮度信息后系统可以快速的将该光亮度信息进行等级区域匹配，根据该光亮等级控制LED灯的闪烁程度，根据不同的光亮度信息进行不同程度的LED灯闪烁，不仅可以为盲人提供更加智能安全的出行方式，同时可以很好的调节LED灯的耗能问题，避免LED灯在不必要的情况下高能量闪烁。

优选的，还包括步骤：

判断所述光亮度信息是否高于第三预设光亮强度，若是，则发出语音报警信号。

为了防止盲人在光强度过高情况下进行活动导致盲人健康状况不合理，本实施例通过设定第三预设光亮强度，通过将实时读取的光亮强度与该第三预设光亮强度进行判断比对，当光亮度信息高于该第三预设光亮强度时，发出语音报警信号以提示盲人及其家人，方便进行更好的健康管理。

相应的，本实施例还提供一种智能导盲系统，如图5所示，包括：

语音识别模块1，用于在接收语音信息时进行语音识别，以判断该语音信息是否为预设语音信息；

导盲信息获取模块2，用于解析所述语音信息以获取导盲基本信息，其中，所述导盲基本信息包括起始地、目的地、出行路线等；

第一路线规划模块3，用于根据所述导盲基本信息规划第一导盲路线，在前进时检测前方障碍物情况，分析障碍物距离、大小、形状等；

第二路线规划模块4，用于根据所述障碍物距离、大小、形状等规划第二导盲路线同时进行语音播报；

光亮辅助模块5，用于获取外界光亮度信息并分析光亮强度以决定是否启动照明辅助。

本实施例本发明通过语音识别、故障物检测、路线规划、语音播报及感光照明等实现对盲人的智能导盲，大大优化了盲人的出行体验，其中通过实时采集光亮度信息并进行读取和显示，根据预先设定的光亮信息与实时采集的光亮信息进行判断比对，以控制照明元件的照明及闪烁，方便在不同光亮条件下对行人进行前方盲人的提示，保障盲人在不同亮度条件下的安全出行；同时通过对盲人出行时光亮数据的采集和储存，方便其家人对该光亮数据进行调取分析，以便为盲人进行更好的出行规划，进一步的，设定进入语音报警信号的触发光亮度信息限值，避免盲人长期处于该光强状态下影响盲人的健康状态，有助于盲人身体的健康管理。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (4)

1.一种智能导盲方法，其特征在于，包括步骤：

S1、在接收语音信息时进行语音识别，判断该语音信息是否为预设语音信息，若是，则进入步骤S2；

S2、解析所述语音信息以获取导盲基本信息，其中，所述导盲基本信息包括起始地、目的地与出行路线；

S3、根据所述导盲基本信息规划第一导盲路线，在前进时检测前方障碍物情况，分析障碍物距离、大小、形状；

S4、根据所述障碍物距离、大小、形状规划第二导盲路线同时进行语音播报；

S5、获取外界光亮度信息并分析光亮强度以决定是否启动照明辅助；

所述步骤S5包括步骤：

S51、读取光亮度信息并进行光亮显示；

所述步骤S51包括步骤：

建立读取光亮度信息的循环函数并根据所述循环函数控制光亮显示；

S52、判断所述光亮度信息是否低于第一预设光亮强度，若是，则启动照明元件进行照明；

S53、将所述光亮度信息上传至数据库以进行光亮数据的存储；

还包括步骤：

通过SQLite 数据库将上传的光亮数据进行处理并存储；

在接收到光亮数据调取信号后将对应光亮数据调出；

还包括步骤：

判断所述光亮度信息是否高于第三预设光亮强度，若是，则发出语音报警信号；

还包括步骤：

判断所述光亮度信息是否低于第二预设光亮强度，若是，则控制所述LED灯进行闪烁照明；

还包括步骤：

为不同光亮度信息分配对应的光亮等级；

根据所述光亮等级控制所述LED灯的闪烁程度。

2.如权利要求1所述的一种智能导盲方法，其特征在于，所述步骤S1包括步骤:

S11、对语音信息进行预处理后通过频谱分析进行语音特征参数提取；其中，所述特征包括声纹、声学参数信息；

S12、将所述语音特征参数与预设声音参考数据库进行匹配，若匹配成功，则所述语音信息为预设语音信息。

3.如权利要求1所述的一种智能导盲方法，其特征在于，所述语音播报具体为：

处理文字数据：以文字拼音与机内编码对应的方式创建数据表；

编码转换：将导盲路线的文字信息与所创建的数据表对应，并读取已创建好的数据表；

音频文件的建立：将预设文字录成语音信息导入至预设数据库中，并以文字拼音命名文件名；

声音编程：加载外部音频文件以及处理数据库中的音频文件，实现汉字的快速语音合成；

文本读取：读取文本文档，并将所述文本文档显示在文本语音转换命令框中；

语音输出与移植：通过预设发音模式将语音信息输出，并将预设程序通过交叉编译移植到开发板上，并将所述语音信息通过无线耳机播放出来。

4.一种智能导盲系统，其特征在于，包括：

语音识别模块，用于在接收语音信息时进行语音识别，以判断该语音信息是否为预设语音信息；

导盲信息获取模块，用于解析所述语音信息以获取导盲基本信息，其中，所述导盲基本信息包括起始地、目的地与出行路线；

第一路线规划模块，用于根据所述导盲基本信息规划第一导盲路线，在前进时检测前方障碍物情况，分析障碍物距离、大小、形状；

第二路线规划模块，用于根据所述障碍物距离、大小、形状规划第二导盲路线同时进行语音播报；

光亮辅助模块，用于获取外界光亮度信息并分析光亮强度以决定是否启动照明辅助，具体为：

读取光亮度信息并进行光亮显示：建立读取光亮度信息的循环函数并根据所述循环函数控制光亮显示；

判断所述光亮度信息是否低于第一预设光亮强度，若是，则启动照明元件进行照明；

将所述光亮度信息上传至数据库以进行光亮数据的存储；

通过SQLite 数据库将上传的光亮数据进行处理并存储；

在接收到光亮数据调取信号后将对应光亮数据调出；

判断所述光亮度信息是否高于第三预设光亮强度，若是，则发出语音报警信号；

判断所述光亮度信息是否低于第二预设光亮强度，若是，则控制所述LED灯进行闪烁照明；

为不同光亮度信息分配对应的光亮等级；

根据所述光亮等级控制所述LED灯的闪烁程度。

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