CN113975109A - 视障智能识别的方法及应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了视障智能识别的方法及应用，属于视障识别技术领域，该视障智能识别的方法及应用，包括：近物识别模块，包括放置于用户正前方的超声传感器及光电传感器、左侧的光电传感器、右侧的光电传感器、前上方的光电传感器、前下方的光电传感器，用以对周围的障碍物进行全方位的检测识别，所述近物识别模块还包括声音传感器、湿度传感器。通过放置在正前方超声传感器和光电传感器及其他方位的光电传感器，对用户附近障碍物进行全面检测识别，因正前方两种传感器的优势互补，克服了单一传感器功能缺陷，从而对前方障碍物在各种环境条件下的准确识别，避免了错误识别或遗漏，帮助盲人或其他视障人员更加安全的出行。

Description

视障智能识别的方法及应用

技术领域

本发明属于视障识别技术领域，具体涉及视障智能识别的方法及应用。

背景技术

我国是视障患者的重灾区，是世界上视障人数最多的国家。视力的限制使得视障者行走时无法观察路面的情况，因而视障者是所有残障群体中出行最不便的人群之一。对于大多数的盲人朋友来说出行依然是他们所面临的最大问题与挑战。盲人在出行过程中会遇到各种各样的不便和危险，因此近年来就不断出现了各种帮助盲人或严重视障人员出行的解决方法和技术。目前的现有技术基本都是通过各种传感器(包含雷达波传感器)、摄像头等对障碍物进行信息收集、反馈及处理，其中传感器主要是对近物的识别，摄像头拍照摄像主要是对远景环境的识别，这点毋庸置疑，但他们对相关技术功能的应用都比较单一，以及对识别的方位不够全面等，因此对于识别的效果和准确性都存在严重不足。

由于超声传感器和光电传感器及雷达波等在识别功能上都各自存在不同缺陷，其中光电传感器难以对透明物体进行识别如玻璃等，或雨天及雾霾天气严重情况下，也无法对物体进行准确识别，而超声传感器在遇到周围环境非常嘈杂的情况下、同样也会造对障碍物无法进行准确识别或产生错误识别等各类问题，另外雷达波同样也受天气环境的影响较大，特别是下雨天气就会对障碍物无法达到准确识别，因此现有技术中对障碍物的识别均不够全面具体和精准，尤其是近物识别对盲人或其他视障人员的安全性非常重要，目前的识别技术很明显存在着严重的识别缺陷，严重影响了盲人及其他视障人员的出行安全。

发明内容

本发明的目的在于提供视障智能识别的方法及应用，以切实解决上述背景技术在使用过程中对障碍物的识别均不够全面具体和精准，目前的识别技术很明显存在着严重的识别缺陷。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：视障智能识别的方法及应用，包括：

近物识别模块，包括放置于用户正前方的超声传感器及光电传感器、左侧的光电传感器、右侧的光电传感器、前上方的光电传感器、前下方的光电传感器，用以对周围的障碍物进行全方位的检测识别，所述近物识别模块还包括声音传感器、湿度传感器，用以切换光电传感器、超声传感器；

场景识别模块，包括放置用户于正前方的红外摄像头及移动设备，用以采集当前场景的图像，对公交站点、红绿灯、十字路口进行识别，获取周围场景信息，所述移动设备内部装载场景识别数据库或连接云端数据库；

主控模块，用以获取所述近物识别模块、所述场景识别模块采集的环境信息，根据检测到的环境信息输出操作信息，所述主控模块还通过所述移动设备中的数据库获取当前天气信息，结合所述湿度传感器获取的湿度值，所述主控模块获取相应的所述超声传感器和或光电传感器的数值，所述主控模块还经由装载在移动设备上的语音识别系统，通过语音自动调用导航模块进行路径导航；

提示信息输出模块，用以获取所述操作信息，并转换输出相应的提示信息。

优选的，所述主控模块获取移动设备中数据库的天气信息，若天气信息显示为阴雨或雾霾天气，则启用所述湿度传感器，所述湿度传感器检测到环境湿度值大于预设阈值，则所述主控模块调整所述超声传感器、所述光电传感器的信号。

优选的，所述主控模块根据天气信息，如果是阴雨或雾霾天气，因所述光电传感器的识别敏感度及准确度就会大为下降或无法识别，则自动以所述超声传感器获取信息作为识别信号，屏蔽所述光电传感器的信息，若为正常天气所述超声传感器和所述光电传感器同时工作，通过提取识别的共同信息作为一种输出信息。

优选的，所述超声传感器易受到周围环境声音的干扰，当环境声音强度达到一定的分贝时，无法对障碍物进行准确识别，所述主控模块接收到所述声音传感器检测的分贝值达到阈值时，从而屏蔽或关闭所述超声传感器，以所述光电传感器的采集数据作为识别信号。

优选的，所述红外摄像头用于拍摄周围场景，并将其反馈至所述主控模块，所述主控模块再读取装载在所述移动设备或云端中的场景数据库来识别场景环境，用以判断十字路口、红绿灯、公交站点。

优选的，所述主控模块与所述导航模块通信连接，所述导航模块利用所述移动设备中自带的各类导航系统中的一种，并通过所述装载在所述移动设备中的所述语音识别系统，自行设置目的地并调用路径导航，所述导航模块还能够经所述移动设备获取当前定位。

优选的，所述语音识别系统内部还设置了声纹识别，以识别区分使用人员，防止在使用过程中外界的声音的干扰。

优选的，所述主控模块接收所述近物识别模块的信息，并在检测距离内控制所述提示信息输出模块，输出提示信息，提示停止前进或改变方向避让。

优选的，所述提示信息输出信息的形式包括振动提示、语音提示，通过所述语音提示和/或所述振动提示改变前进方向。

本发明提供一种视障智能识别设备，用于视障人士进行障碍识别，其特征在于：包括超声传感器、光电传感器、红外摄像头、处理器，所述处理器调用所述超声传感器、光电传感器、红外摄像头中的数据，以执行上述任一方法。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

通过设置在正前方超声传感器和光电传感器及其他各个方位的光电传感器，同时对用户附近障碍物进行全面检测，保证了对障碍物的全面的识别，特别是通过正前方的超声传感器、光电传感器进行优势互补，克服了单一传感器功能缺陷，从而在各种环境条件下对前方障碍物的准确识别，减少了错误识别或遗漏，同时更结合了通过语音识别功能自动调用移动设备中的导航系统及场景识别功能，自动的调用和设置路径导航，遇到行进过程中的十字路口、公交站点、红绿灯等实际场景做出及时提醒，切实解决将现有视觉识别的应用技术中存在的一系列问题，真正实现了帮助盲人或其他视障人员安全出行。

由于光电传感器在雨天及雾霾天气严重情况下对物体也无法进行准确识别，若天气信息显示为阴雨或雾霾天气，则启用湿度传感器，湿度传感器检测到环境湿度值大于预设阈值，主控模块则会根据天气信息切换成只接收超声传感器的接收信号，同时屏蔽或关闭光电传感器的，如遇到声音强度分贝值超过预设阈值时，则将超声传感器信号关闭，仅保留光电传感器识别信号，一般正常情况下超声传感器和光电传感器同时工作，确保了对前方障碍物的准确识别，根据当前的天气信息及外在的声音强度信息、湿度信息，对超声传感器和光电传感器的识别信号随时进行灵活切换处理。

通过设置扬声器、振动器，以语音和逐步加强振动的方式提醒视障及失明人员，及时停止前进或改变方向和避让，帮助盲人或其他视障人员更加安全的出行。

附图说明

图1为本发明的流程图；

图2为本发明的近物识别模块示意图；

图3为本发明的场景识别模块示意图。

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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。

请参阅图1-3，本发明提供一种技术方案：视障智能识别的方法，包括：

近物识别模块，包括放置于用户正前方的超声传感器及光电传感器、左侧的光电传感器、右侧的光电传感器、前上方的光电传感器、前下方的光电传感器，用以对周围的障碍物进行全方位的检测识别，近物识别模块还包括声音传感器、湿度传感器，用以切换光电传感器、超声传感器；

场景识别模块，包括放置用户于正前方的红外摄像头及移动设备，用以采集当前场景的图像，对公交站点、红绿灯、十字路口进行识别，获取周围场景信息，移动设备内部装载场景识别数据库或连接云端数据库；

主控模块，用以获取近物识别模块、场景识别模块采集的环境信息，根据检测到的环境信息输出操作信息，主控模块还通过移动设备中的数据库获取当前天气信息，结合湿度传感器获取的湿度值，主控模块获取相应的超声传感器和或光电传感器的数值，主控模块还经由装载在移动设备上的语音识别系统，通过语音自动调用导航模块进行路径导航；

提示信息输出模块，用以获取操作信息，并转换输出相应的提示信息。

本实施方案中，通过设置在正前方超声传感器和光电传感器及其他各个方位的光电传感器，对用户附近障碍物进行全面检测，对周围障碍物进行全面的识别，特别是通过设置于用户正前方的超声传感器及光电传感器两种传感器，进行优势互补，克服了单一传感器功能缺陷，还能够通过湿度传感器、超声传感器检测的环境数值，控制光电传感器和超声传感器启闭，或切换数据调用状态，从而对前方障碍物在各种环境条件下的准确识别，避免了错误识别或遗漏，同时更结合了通过语音识别功能自动调用移动设备中的导航系统及场景识别功能，自动的调用和设置路径导航，遇到行进过程中的十字路口、公交站点、红绿灯等实际场景做出及时提醒，真正实现了帮助盲人或其他视障人员安全出行。

移动设备常规指的是我们日常用的智能手机，光电传感器包含红外光电传感器，用以对各方位障碍物的检测识别，还包括激光测距传感器，用以检测脚部前方的台阶凹坑等，导航模块为移动设备中自带的导航系统的任意一种。

光电传感器利用物体对近红外线光束的反射原理，由同步回路感应反射回来的光，据其强弱来检测周围物体的存在与否，从而得出反馈信号，再通过逻辑运算控制器分析得出物体距离的远近，进而判断用户附近是否有障碍物，脚部周围是否有高低落差，前方是否有台阶，但其检测目标物受材质及颜色的影响，对透明物体及雾霾阴雨天气无法准确识别。

本发明中，各个光电传感器分别设置在多个不同方位，包括用户的前上方、前下方、正前方、左右两侧，其中前方光电传感器对前方障碍物的检测距离为1m～3m，左侧光电传感器和右侧光电传感器的检测半径为30cm～40cm，当在检测半径内检测到任意一侧有障碍物时，会语音提醒对应位置有障碍，如左侧或右侧有障碍、或两侧都有障碍，注意不要碰撞和避让。

而超声传感器利用声波介质对被检测物进行非接触式无磨损的检测，对透明或有色物体，金属或非金属物体，固体、液体、粉状物质均能检测，检测性能几乎不受任何环境条件的影响，包括烟尘环境和雨天，但超声波传感器在非常嘈杂环境下，易受外来声波造成非常严重的干扰，从而导致对物体无法进行准确的识别。

由此，在设备的正前方同时设置光电传感器和超声传感器，就能够很好的实现两种传感器的优势互补，克服了单一传感器功能缺陷，从而对前方障碍物在各种环境条件下的准确识别，避免了错误识别或遗漏。

此外，主控模块还根据声音传感器、湿度传感器获取的环境数值，对光电传感器和超声传感器进行控制。

具体的，主控模块获取移动设备中数据库的天气信息，若天气信息显示为阴雨或雾霾天气，则启用湿度传感器，湿度传感器检测到环境湿度值大于预设阈值，则主控模块调整超声传感器、光电传感器的信号。

本实施例中，根据当前的天气信息对超声传感器和光电传感器的识别信息进行调整切换，由于光电传感器在阴雨及雾霾天气严重情况下对物体也无法准确识别，经过主控模块控制根据从移动设备中获取的天气信息，若显示为阴雨或雾霾天气，启用湿度传感器，湿度传感器检测到环境湿度值大于预设阈值，切换成只接收超声传感器的识别信号，同时关闭光电传感器的识别信号，确保了对前方障碍物的准确识别。

具体的，主控模块根据天气信息，如果是阴雨或雾霾天气，因光电传感器的识别敏感度及准确度就会大为下降或无法识别，则自动以超声传感器获取信息作为识别信号，屏蔽光电传感器的信息，若为正常天气超声传感器和光电传感器同时工作，通过提取识别的共同信息作为一种输出信息。

本实施例中，如果是阴雨或雾霾天气，则自动以超声传感器获取信息作为识别信号，屏蔽光电传感器的信息，或关闭光电传感器，若为正常天气超声传感器和光电传感器同时工作。

具体的，超声传感器易受到周围环境声音的干扰，当环境声音强度达到一定的分贝时，无法对障碍物进行准确识别，主控模块接收到声音传感器检测的分贝值达到阈值时，从而屏蔽或关闭超声传感器，以光电传感器的采集数据作为识别信号。

本实施例中，在声音强度分贝值过预设阈值时，主控模块则将超声传感器信号关闭，仅保留光电传感器识别信号，确保了对前方障碍物的准确识别。

具体的，红外摄像头用于拍摄周围场景，并将其反馈至主控模块，主控模块再读取装载在移动设备或云端中的场景数据库来识别场景环境，用以判断十字路口、红绿灯、公交站点。

本实施例中，经过摄像头获取用户附近的场景，以便对用户提前获知到达路口、红绿灯、公交站点，选用红外摄像头，其可在晚上或夜里以及光线不足的环境下，准确识别周围的场景。

通过移动设备中装载的语音识别系统，自动调用和设置移动设备中的导航系统及场景识别功能，在遇到行进过程中的十字路口、公交站点、红绿灯等实际场景做出及时提醒。

具体的，主控模块与导航模块通信连接，导航模块利用移动设备中自带的各类导航系统中的一种，并通过装载在移动设备中的语音识别系统，自行设置目的地并调用路径导航，导航模块还能够经移动设备获取当前定位。

本实施例中，导航模块是采用移动设备上搭载的现有导航系统中的任意一种，通过语音识别系统，自行设置路径并调用路径导航。

具体的，语音识别系统内部还设置了声纹识别，以识别区分使用人员，防止在使用过程中外界的声音的干扰。

本实施例中，通过声纹识别防止外界杂音的干扰，防止除本系统的使用控制者以外的人员，发出语音指令干扰识别，进一步提高本系统的使用安全性。

具体的，主控模块接收近物识别模块的信息，并在检测距离内控制提示信息输出模块，输出提示信息，提示停止前进或改变方向避让。

本实施例中，主控模块接收环境信息，在检测距离内检测到前方障碍物控制提示信息输出模块通过语音和逐渐加强震动，提示停止前进或改变方向避让。

具体的，提示信息输出信息的形式包括振动提示、语音提示，通过语音提示和/或振动提示改变前进方向。

本实施例中，通过设置扬声器、振动器，以语音和振动方式提醒视障及失明人员提前感知和避开障碍物或危险环境，让他们能够自由放心的在外行走，当在检测距离内检测到前方障碍物会通过语音和逐渐加强震动来告知用户停止前进或改变方向和避让。

本发明提供一种视障智能识别设备，用于视障人士进行障碍识别，其特征在于：包括超声传感器、光电传感器、红外摄像头、处理器，处理器调用超声传感器、光电传感器、红外摄像头中的数据，以执行如权利要求1至9 任一的方法。

本发明的工作原理及使用流程：通过设置在正前方超声传感器和光电传感器及其他各个方位的光电传感器，对用户附近障碍物进行全面检测，对周围障碍物进行全面的识别，特别是通过设置于用户正前方的超声传感器及光电传感器两种传感器，进行优势互补，克服了单一传感器功能缺陷，还能够通过湿度传感器、声音传感器检测的环境数值，控制光电传感器和超声传感器启闭，或切换数据调用状态，从而对前方障碍物在各种环境条件下的准确识别，避免了错误识别或遗漏，同时更结合了通过语音识别功能自动调用移动设备中的导航系统及场景识别功能，自动的调用和设置路径导航，遇到行进过程中的十字路口、公交站点、红绿灯等实际场景做出及时提醒，真正实现了帮助盲人或其他视障人员安全出行。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.视障智能识别的方法，其特征在于：包括：

近物识别模块，包括放置于用户正前方的超声传感器及光电传感器、左侧的光电传感器、右侧的光电传感器、前上方的光电传感器、前下方的光电传感器，用以对周围的障碍物进行全方位的检测识别，所述近物识别模块还包括声音传感器、湿度传感器，用以切换光电传感器、超声传感器；

场景识别模块，包括放置用户于正前方的红外摄像头及移动设备，用以采集当前场景的图像，对公交站点、红绿灯、十字路口进行识别，获取周围场景信息，所述移动设备内部装载场景识别数据库或连接云端数据库；

主控模块，用以获取所述近物识别模块、所述场景识别模块采集的环境信息，根据检测到的环境信息输出操作信息，所述主控模块还通过所述移动设备中的数据库获取当前天气信息，结合所述湿度传感器获取的湿度值，所述主控模块获取相应的所述超声传感器和或光电传感器的数值，所述主控模块还经由装载在移动设备上的语音识别系统，通过语音自动调用导航模块进行路径导航；

提示信息输出模块，用以获取所述操作信息，并转换输出相应的提示信息。

2.根据权利要求1所述的视障智能识别的方法，其特征在于：所述主控模块获取移动设备中数据库的天气信息，若天气信息显示为阴雨或雾霾天气，则启用所述湿度传感器，所述湿度传感器检测到环境湿度值大于预设阈值，则所述主控模块调整所述超声传感器、所述光电传感器的信号。

3.根据权利要求2所述的视障智能识别的方法，其特征在于：所述主控模块根据天气信息，如果是阴雨或雾霾天气，因所述光电传感器的识别敏感度及准确度就会大为下降或无法识别，则自动以所述超声传感器获取信息作为识别信号，屏蔽所述光电传感器的信息，若为正常天气所述超声传感器和所述光电传感器同时工作，通过提取识别的共同信息作为一种输出信息。

4.根据权利要求3所述的视障智能识别的方法，其特征在于：所述超声传感器易受到周围环境声音的干扰，当环境声音强度达到一定的分贝时，无法对障碍物进行准确识别，所述主控模块接收到所述声音传感器检测的分贝值达到阈值时，从而屏蔽或关闭所述超声传感器，以所述光电传感器的采集数据作为识别信号。

5.根据权利要求1所述的视障智能识别的方法，其特征在于：所述红外摄像头用于拍摄周围场景，并将其反馈至所述主控模块，所述主控模块再读取装载在所述移动设备或云端中的场景数据库来识别场景环境，用以判断十字路口、红绿灯、公交站点。

6.根据权利要求2所述的视障智能识别的方法，其特征在于：所述主控模块与所述导航模块通信连接，所述导航模块利用所述移动设备中自带的各类导航系统中的一种，并通过所述装载在所述移动设备中的所述语音识别系统，自行设置目的地并调用路径导航，所述导航模块还能够经所述移动设备获取当前定位。

7.根据权利要求6所述的视障智能识别的方法，其特征在于：所述语音识别系统内部还设置了声纹识别，以识别区分使用人员，防止在使用过程中外界的声音的干扰。

8.根据权利要求1所述的视障智能识别的方法，其特征在于：所述主控模块接收所述近物识别模块的信息，并在检测距离内控制所述提示信息输出模块，输出提示信息，提示停止前进或改变方向避让。

9.根据权利要求8所述的视障智能识别的方法，其特征在于：所述提示信息输出信息的形式包括振动提示、语音提示，通过所述语音提示和/或所述振动提示改变前进方向。

10.一种视障智能识别设备，用于视障人士进行障碍识别，其特征在于：包括超声传感器、光电传感器、红外摄像头、处理器，所述处理器调用所述超声传感器、光电传感器、红外摄像头中的数据，以执行如权利要求1至9任一所述的方法。

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