CN113572942A - 一种具备视障人辅助功能的智能穿戴设备及其实现方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于智能穿戴设备技术领域，提供了一种具备视障人辅助功能的智能穿戴设备及其实现方法，包括镜架主体，设置在镜架主体前端的摄像头，镜架主体两侧均设置有安装部，在一侧的安装部内设置有电池模块和耳机接口模块，在另一侧的安装部内设置有集成电路模块；集成电路模块包括：单片机；远程通信模块；语音采集模块；语音识别模块；语音输出模块；USB接口模块。本发明通过远程通讯模块实现与云平台的互联，主动采集周围环境的影像数据，结合计算机视觉技术、云计算技术、语音识别技术等，以实现辅助视力障碍认识进行识人、辨物、导航、求助等多项功能，由此打通他们与社会之间的正常沟通和交互，填补了本领域的技术空白。

Description

一种具备视障人辅助功能的智能穿戴设备及其实现方法
技术领域
本发明属于智能穿戴设备技术领域，具体的说，是涉及一种具备视障人辅助功能的智能穿戴设备及其实现方法。
背景技术
目前，市面上的智能可穿戴设备主要包括智能手表、智能眼镜、智能腕表等，然而，该领域的研究方向基本聚焦于普通大众的消费娱乐方向，例如谷歌智能眼镜，亦或是基础健康数据监测方向，例如小米手环，由此导致现有智能穿戴设备对于视障人士的使用并不友好。
在我国视障人士约两千万，而在全球更是有两亿多视障人士，因为视觉方面的障碍给他们的工作和生活带来了很多不便，这一群体也是社会中的主要贫困群体，因此，研发一款针对视障人士的智能穿戴设备，打通他们与社会之间的正常沟通和交互，就成为了本领域的重要课题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种结构简单、实现方便且集成有导航、辨物、识人等功能的具备视障人辅助功能的智能穿戴设备，以解决现有智能穿戴设备对于视障人士的使用并不友好的技术问题。
为了实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：
一种具备视障人辅助功能的智能穿戴设备，包括镜架主体，设置在所述镜架主体前端的摄像头，所述所述镜架主体两侧均设置有安装部，在一侧的所述安装部内设置有电池模块和耳机接口模块，在另一侧的所述安装部内设置有集成电路模块；
所述集成电路模块包括：单片机，用于数据接收、处理、存储；远程通信模块，用于实现设备与云平台通讯；语音采集模块，用于采集环境声音；语音识别模块，对采用的环境声音进行识别处理，反馈识别结果至单片机；语音输出模块，通过语音将分析处理结果反馈至用户；USB接口模块，用于实现设备通过USB接口进行本地数据传输和充电，导航定位模块，用于为用户提供导航定位；所述集成电路模块由所述电池模块供电。
进一步的，所述集成电路模块还包括用于用户线上支付的支付模块。
进一步的，所述集成电路模块还包括用于存储联系人语音数据、图形数据的数据存储模块。
进一步的，所述集成电路模块还包括报警及求助模块。
进一步的，所述集成电路模块还包括蓝牙模块。
进一步的，在所述安装部的上端面设置有便于用户操作的实体功能按键。
本发明还提供了具备视障人辅助功能的智能穿戴设备的实现方法，包括互联的智能穿戴设备端和云平台，所述云平台用于对智能穿戴设备端的摄像头所采集的视频图像进行识别分析及处理，并通过所述智能穿戴设备端与用户实现交互，还包括以下工作模式：
导航定位模式：首先，用户语音输入目的地，云平台加载当前地图并根据用户当前定位计算规划出行径线路，然后通过语音将分析处理结果反馈至用户；其次，用户予以确认行径线路；摄像头实时采集当前画面，并反馈至云平台，云平台根据接收画面数据和用户当前定位数据，计算得出行走动作，并通过语音将分析处理结果反馈至用户；
识人模式：智能穿戴设备端的摄像头实时采集人像数据，语音采集模块实时采集环境声音并通过语音识别模块进行识别处理后，智能穿戴设备端将人像数据和语音数据上传至云平台，同时，调用数据存储模块中的联系人语音数据和图形数据，将采集的人像数据和语音数据与存储的人像数据和语音数据进行比对，然后通过语音将分析处理结果反馈至用户；
辨物模式：智能穿戴设备端的摄像头采集物品图形数据，智能穿戴设备端将采集的物品图形数据上传至云平台，云平台调用存储的物品图形数据与之进行配对，然后通过语音将分析处理结果反馈至用户。
进一步的，还包括：支付模式：智能穿戴设备端的摄像头扫描支付二维码，然后反馈扫描结果至云平台，云平台根据扫描结果，访问用户的线上支付端，并反馈支付确认或取消动作至用户，用户根据情况选择支付确认或取消。
进一步的，还包括：报警求助模式：用户通过智能穿戴设备端主动激活报警及求助模块，报警及求助模块通过声光及语音输出向周围人群进行报警及求助，同时，反馈报警及求助信息至云平台；智能穿戴设备端检测用户姿态，当用户姿态异常时，通过语音输出模块进行询问，在设定的时间范围内，未得到应答或用户主动激活报警及求助模块，则激活报警及求助模块，报警及求助模块通过声光及语音输出向周围人群进行报警及求助，同时，反馈报警及求助信息至云平台。
与现有技术相比，本发明具备以下有益效果：
本发明基于智能穿戴眼镜，集成有语音采集模块、语音识别模块、导航定位模块、语音输出模块、支付模块、报警及求助模块等多功能模块，设备通过远程通讯模块实现与云平台的互联，主动采集周围环境的影像数据，结合计算机视觉技术、云计算技术、语音识别技术等，以实现辅助视力障碍认识进行识人、辨物、导航、求助等多项功能，由此打通他们与社会之间的正常沟通和交互，填补了本领域的技术空白。
附图说明
图1为本发明的结构示意图一。
图2为本发明的结构示意图二。
图3为本发明的工作原理框图。
其中，附图标记所对应的名称如下：1-镜架主体；2-摄像头；3-安装部；31-实体功能按键；4-镜片。
具体实施方式
为了使得本领域技术人员对本发明有更清晰的认知和了解，以下结合实施例对本发明进行进一步的详细说明。应当知晓的，下述所描述的具体实施例只是用于解释本发明，方便理解，本发明所提供的技术方案并不局限于下述实施例所提供的技术方案，实施例所提供的技术方案也不应当限制本发明的保护范围。
除非另外定义，本申请公开使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本申请使用的“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。位置关系词“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等是依据说明书附图的布局方向确定，其仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
实施例1
如图1～3所示，本实施例提供了一种具备视障人辅助功能的智能穿戴设备，该穿戴设备以智能眼镜为主体结构，其主体结构为一镜架主体，镜架主体的前端为镜框和鼻托部分，两侧为左右镜架，本实施例在镜架主体的前端、位于鼻托的上端部设置有一摄像头，摄像头以480P～1080P为宜，通过摄像头用于采集实时图像数据，摄像头的位置以中间为宜，即两个镜框之间的中部位置，其基本与用户的平视相当，镜框上可以选择安装或不安装镜片，根据用户需要进行选择即可。
镜架主体两侧的镜架上均设置有安装部，安装部为凸出于镜架的一个凸出结构，其内部中空，中空的内部即为安装腔，本实施例在一侧的安装部内设置有电池模块和耳机接口模块，用于内置电池和耳机接口的电路板，电池优选500毫安锂电池，耳机接口采用3.5mm，以适配市面绝大部分的耳机，二者结构均为现有成熟结构，故在此不作赘述。另一侧的安装部内设置有该智能穿戴设备的集成电路模块，其为集成电路，主要复杂完成本设备的绝大部分功能，集成电路模块的供电及摄像头均由电池模块进行供电。
本实施例中，集成电路模块主要包括如下功能模块：
单片机，其型号为ISSC，用于数据接收、处理、存储，是智能穿戴设备的本地中央处理器；
远程通信模块，优选4G通讯模块或5G通讯模块，其主要用于实现设备与云平台通讯，实现设备与云平台之间的数据传输及交互；
语音采集模块，用于采集环境声音，语音识别模块，对采用的环境声音进行识别处理，反馈识别结果至单片机，语音采集模块和语音识别模块为匹配模块，二者的工作运行相辅相成，且二者的型号选择可以选用目前市面上的成熟模块结构，其中，语音采集模块适配有麦克风，以提高采集效果；
语音输出模块，语音输出模块为语音播放器的结构，其可适配耳机，语音输出模块主要为设备输出语音，通过语音将设备的分析处理结果反馈至用户，然后用户根据语音进行相应的操作或行动；
USB接口模块，通过USB接口连接数据线，可以实现设备的本地数据传输，以及为设备充电；
导航定位模块，用于为用户提供导航定位，其可以选目前成熟的GPS导航定位模块，或者北斗导航定位模块；
支付模块，其为扫码支付模块，通过支付模块扫码支付二维码，然后传输至互联的云平台，云平台再访问线上支付端，以实现支付；
数据存储模块，数据存储模块主要用于存储用户常用的联系人数据，包括但不限于联系人的语音数据、图形数据(人像)，通过数据存储模块实现设备的本地数据存储，方便及时调用；
报警及求助模块，主要用于实现用户的报警及求助，其可以包括闪烁光报警求助装置、语音报警求助装置，其中，闪烁光报警求助配置外设硬件为LED灯，安装在镜架上，当用户按下报警求助按钮后，LED灯闪烁，提示用户所在位置，适用于夜间或光线较暗的应用场景；语音报警求助则通过语音外放，配置外设硬件为喇叭，其设置为镜架的前端、位于鼻托部分，避免外放喇叭对用户耳朵造成影响，当用户按下报警求助按钮后，喇叭播放提前录制好的求助语音；外设硬件均由电池模块进行供电；报警及求助模块为执行功能模块，由单片机进行控制；蓝牙模块，用于设备与其他智能设备的短距离无线连接。
与上述集成电路模块中各功能模块对应的，本实施例在安装部的上端面设置有便于用户操作的实体功能按键，这些功能按键可以根据设备实现功能进行设置，例如：与支付和导航匹配的确认功能按键，辨物功能按键，识人功能按键，求助报警功能按键等。
本设备通过远程通讯模块实现与云平台的互联，用户的关键动作或者设定动作(根据需求进行自定义)均实现上传云平台进行存储，用户的联系人(监护人或亲人)采用智能设备(如：智能手机、电脑)访问云平台，关联用户的智能穿戴设备后，可以主动调取这些数据，对于核心关键数据，例如：报警求助数据、定位数据等，可以实时反馈至用户的联系人(监护人或亲人)。
实施例2
本实施例提供了实施例1所述的具备视障人辅助功能的智能穿戴设备的实现方法，实现该方法，需要配置云平台，智能穿戴设备端通过远程通讯模块实现与云平台的通讯互联，云平台用于对智能眼镜的摄像头所采集的视频图像进行识别分析及处理，并通过智能眼镜与用户实现交互，且云平台至少存储有物品图形数据、地图数据等常用数据。本实施例提供了五种工作模式或工作方法，具体如下：
一、导航定位模式：该模式为常规模式，即通过智能穿戴设备端实现为用户进行导航定位，在本实施例中，导航定位模式的实现如下：首先，用户语音输入目的地，云平台加载当前地图并根据用户当前定位计算规划出行径线路，然后通过语音将分析处理结果反馈至用户；其次，用户予以确认行径线路，确认路线通过实体功能按键进行确认，也可以通过语音输出确认，用户也可以要求重新规划路线；摄像头实时采集当前画面，并反馈至云平台，云平台根据接收画面数据和用户当前定位数据，计算得出行走动作，例如：直线前进，躲避障碍物，左转弯，右转弯，等待红灯等，并通过语音将分析处理结果反馈至用户，用户根据导航指示进行相应的动作。
二、识人模式：识人模式主要为识别用户遇见的联系人，其包括主动识别和被动识别两种工作模式，识别内容包括人像识别和声音识别两种，二者可相结合提高识别的成功率；智能穿戴设备端的摄像头实时采集人像数据，语音采集模块实时采集环境声音并通过语音识别模块进行识别处理后，智能穿戴设备端将人像数据和语音数据上传至云平台，同时，调用数据存储模块中的联系人语音数据和图形数据，将采集的人像数据和语音数据与存储的人像数据和语音数据进行比对，然后通过语音将分析处理结果反馈至用户。
三、辨物模式：辨物模式主要为用户提供购买物品时的辨别，其为主动识别，用户通过实体功能按键激活辨物模式即可；用户激活辨物模式后，智能穿戴设备端的摄像头采集物品图形数据，智能穿戴设备端将采集的物品图形数据上传至云平台，云平台调用存储的物品图形数据与之进行配对，然后通过语音将分析处理结果(物品信息)反馈至用户。
四、支付模式：支付模式主要为用户提供线上支付服务，云平台接入线上支付平台，例如支付宝、微信支付等，用户通过实体功能按键激活支付模式；在应用时，智能穿戴设备端的摄像头扫描支付二维码，然后反馈扫描结果至云平台，云平台根据扫描结果，访问用户的线上支付端，并反馈支付确认或取消动作至用户，用户根据情况选择支付确认或取消，完成或取消支付。
五、报警求助模式：该模式主要为用户提高报警求助服务，以保证用户的人生安全；报警求助模式分为主动和被动两种模式，在主动模式下，用户通过智能穿戴设备端(实体功能按键)主动激活报警及求助模块，报警及求助模块通过声光及语音输出向周围人群进行报警及求助，同时，单片机反馈报警及求助信息至云平台；在被动模式下，智能穿戴设备端检测用户姿态(配置姿态传感器)，当用户姿态异常时，通过语音输出模块进行询问，例如：语音输出内容检测到您姿态异常，请问是否需要报警求助，在设定的时间范围内(例如：5秒、10秒、30秒等)，未得到应答(是或否)或用户主动激活报警及求助模块，则激活报警及求助模块，报警及求助模块通过声光及语音输出向周围人群进行报警及求助，同时，反馈报警及求助信息至云平台。
以上所述即为本发明的优选实施方案。应当说明的是，本领域技术人员，在不脱离本发明的设计原理及技术方案的前提下，还可以作出若干的改进，而这些改进也应当视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种具备视障人辅助功能的智能穿戴设备，其特征在于：包括镜架主体(1)，设置在所述镜架主体(1)前端的摄像头(2)，所述所述镜架主体(1)两侧均设置有安装部(3)，在一侧的所述安装部(3)内设置有电池模块和耳机接口模块，在另一侧的所述安装部(3)内设置有集成电路模块；
所述集成电路模块包括：单片机，用于数据接收、处理、存储；远程通信模块，用于实现设备与云平台通讯；语音采集模块，用于采集环境声音；语音识别模块，对采用的环境声音进行识别处理，反馈识别结果至单片机；语音输出模块，通过语音将分析处理结果反馈至用户；USB接口模块，用于实现设备通过USB接口进行本地数据传输和充电，导航定位模块，用于为用户提供导航定位；所述集成电路模块由所述电池模块供电。
2.根据权利要求1所述的具备视障人辅助功能的智能穿戴设备，其特征在于：所述集成电路模块还包括用于用户线上支付的支付模块。
3.根据权利要求2所述的具备视障人辅助功能的智能穿戴设备，其特征在于：所述集成电路模块还包括用于存储联系人语音数据、图形数据的数据存储模块。
4.根据权利要求3所述的具备视障人辅助功能的智能穿戴设备，其特征在于：所述集成电路模块还包括报警及求助模块。
5.根据权利要求4所述的具备视障人辅助功能的智能穿戴设备，其特征在于：所述集成电路模块还包括蓝牙模块。
6.根据权利要求5所述的具备视障人辅助功能的智能穿戴设备，其特征在于：在所述安装部(3)的上端面设置有便于用户操作的实体功能按键(31)。
7.如权利要求1～6任一项所述的具备视障人辅助功能的智能穿戴设备的实现方法，其特征在于，包括互联的智能穿戴设备端和云平台，所述云平台用于对智能穿戴设备端的摄像头所采集的视频图像进行识别分析及处理，并通过所述智能穿戴设备端与用户实现交互，还包括以下工作模式：
导航定位模式：首先，用户语音输入目的地，云平台加载当前地图并根据用户当前定位计算规划出行径线路，然后通过语音将分析处理结果反馈至用户；其次，用户予以确认行径线路；摄像头实时采集当前画面，并反馈至云平台，云平台根据接收画面数据和用户当前定位数据，计算得出行走动作，并通过语音将分析处理结果反馈至用户；
识人模式：智能穿戴设备端的摄像头实时采集人像数据，语音采集模块实时采集环境声音并通过语音识别模块进行识别处理后，智能穿戴设备端将人像数据和语音数据上传至云平台，同时，调用数据存储模块中的联系人语音数据和图形数据，将采集的人像数据和语音数据与存储的人像数据和语音数据进行比对，然后通过语音将分析处理结果反馈至用户；
辨物模式：智能穿戴设备端的摄像头采集物品图形数据，智能穿戴设备端将采集的物品图形数据上传至云平台，云平台调用存储的物品图形数据与之进行配对，然后通过语音将分析处理结果反馈至用户。
8.根据权利要求7所述的具备视障人辅助功能的智能穿戴设备的实现方法，其特征在于，还包括：
支付模式：智能穿戴设备端的摄像头扫描支付二维码，然后反馈扫描结果至云平台，云平台根据扫描结果，访问用户的线上支付端，并反馈支付确认或取消动作至用户，用户根据情况选择支付确认或取消。
9.根据权利要求8所述的具备视障人辅助功能的智能穿戴设备的实现方法，其特征在于，还包括：
报警求助模式：用户通过智能穿戴设备端主动激活报警及求助模块，报警及求助模块通过声光及语音输出向周围人群进行报警及求助，同时，反馈报警及求助信息至云平台；智能穿戴设备端检测用户姿态，当用户姿态异常时，通过语音输出模块进行询问，在设定的时间范围内，未得到应答或用户主动激活报警及求助模块，则激活报警及求助模块，报警及求助模块通过声光及语音输出向周围人群进行报警及求助，同时，反馈报警及求助信息至云平台。
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