CN202236171U

CN202236171U - 一种图像超声波导盲系统装置

Info

Publication number: CN202236171U
Application number: CN2011202710990U
Authority: CN
Inventors: 张华昱; 邱立朋; 张向国; 王熙
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-07-28
Filing date: 2011-07-28
Publication date: 2012-05-30
Anticipated expiration: 2021-07-28

Abstract

本实用新型公开了一种图像-超声波导盲系统的装置，其结构为：包括CMOS小型摄像头，光强传感器，水平方向超声波传感器，ARM11处理系统，4.3英寸LCD触摸显示器。CMOS摄像头与ARM处理系统的端口JP1直接连接；水平方向超声波传感器的输入端口Trig与ARM处理系统的输出端口GPL1相连接，水平方向超声波传感器的输出口Echo与ARM处理系统的输入端口GPK9相连接；斜向下方向超声波传感器的输入口Echo与ARM处理系统的输出端口GPL0相连接，斜向下方向超声波传感器的输出口Echo与ARM处理系统的输入端口GPK8相连接；光强传感器的时钟信号线CLK与ARM处理系统的GPL7端口相连接，光强传感器的数据信号线DATA与ARM处理系统的端口GPK15相连接。本实用新型具有结构简单，操作灵活，制造成本低的优点。

Description

一种图像超声波导盲系统装置

技术领域

本实用新型涉及一种传感监测仪器，更具体的涉及一种图像超声波导盲系统装置。用检测盲道图像、用超声波测障的方式引导盲人行走装置，用于盲人在盲道导盲、避障；通过光强传感器驱动LED照明，即使在晚上和阴天自然光线较暗的复杂天候情况下也能引导盲人在盲道上行走；通过超声波定位结合颜色/字符识别，用于辨认日常生活基本用品（如食品、药品、存折种类与存款金额等）。

背景技术

众所周知，盲道是盲人出行的唯一通道。盲道有鲜艳的黄色、特殊的纹理、和明显的边缘。但现在许多盲道上存在纹理边缘磨损、还存在许多路障、凹坑等等安全隐患，不仅影响盲人出行的安全，还对盲人造成了很大的危害。

因此，有必要设计一种在上述恶劣环境的盲道上能引导盲人安全出行的导盲装置。

本实用新型用图像识别技术的CCD图象采集，能够探测盲道颜色、纹理和边缘，并用语音提示盲人不断修正前进的方向。还用超声波技术的测障，对8m以内盲道存在路障、凹坑进行探测。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种图像超声波导盲系统的装置。用于引导盲人在盲道上比较快速的行走。通过光强传感器驱动LED照明，使盲人在复杂天候情况下也能在盲道上行走。通过超声波定位结合颜色/字符识别，用于辨认日常生活基本用品（如食品、药品、存折种类与存款金额等）。此装置具有结构简单，操作灵活,制造成本低的优点。

为实现上述目的，本实用新型采用以下技术措施：

一种图像超声波导盲系统装置，包括CMOS小型摄像头，光强传感器，水平方向超声波传感器，ARM11处理系统，LCD触摸显示器，其特征在于：

CMOS摄像头与ARM11处理系统的端口JP1直接连接；水平方向超声波传感器的输入端口Trig与ARM11处理系统的输出端口GPL1相连接，水平方向超声波传感器的输出口Echo与ARM11处理系统的输入端口GPK9相连接；斜向下方向超声波传感器的输入口Echo与ARM11处理系统的输出端口GPL0相连接，斜向下方向超声波传感器的输出口Echo与ARM11处理系统的输入端口GPK8相连接；光强传感器的时钟信号线CLK与ARM11处理系统的GPL7端口相连接，光强传感器的数据信号线DATA与ARM11处理系统的端口GPK15相连接；

斜向下方向超声波屏蔽开关输出端直接与ARM11处理系统的输入端GPK0相连接；水平方向超声波屏蔽开关输出端直接与ARM11处理系统的输入端GPK1相连接；存折识别开关输出端直接与ARM处理系统11的输入端GPK2相连接；药品识别开关输出端直接与ARM11处理系统的输入端GPK3相连接；中英文转换开关输出端直接与ARM11处理系统的输入端GPK5相连接；

如上述所述图像-超声波导盲系统的装置，其特征在于：ARM11处理系统的输出端口GPL2与蜂鸣器驱动电路的输入端相连；蜂鸣器驱动电路的输出端与蜂鸣器相连接；ARM11处理系统的输出端口GPL3与LED报警灯驱动电路的输入端相连；LED报警灯驱动电路的输出端与红色LED报警灯相连接；ARM11处理系统的输出端口GPL4与LED照明灯驱动电路的输入端相连；LED照明灯驱动电路的输出端与LED照明灯恒流驱动器的输入端相连接；LED照明灯恒流驱动器的输出端与LED照明灯相连接；ARM处理系统的输出端口GPL5与LED闪光灯驱动电路的输入端相连；LED闪光灯驱动电路的输出端与LED闪光灯相连接；

ARM11处理系统的Audio端口与音频放大器输入端相连接，音频放大器输出端与扬声器相连接；ARM11处理系统的LCD端口CON1与LCD触摸显示器通过40芯软排线相连接；

整个电路置于装置外壳内，由3.7V锂电池供电；3.7V锂电池与DC_DC升压电路板输入端相连，DC_DC升压电路板+5V输出端与音频放大器、红色LED报警灯、斜向下方向超声波屏蔽开关、水平方向超声波屏蔽开关、存折识别开关、药品识别开关、中英文转换开关、蜂鸣器、光强传感器、ARM11处理系统、斜向下方向超声波传感器、散热风扇、LED照明灯恒流驱动器相连接，为其提供5V电源；DC_DC升压电路板+12V输出端与LED闪光灯、水平方向超声波传感器相连，为其提供12V电源。

本实用新型的技术方案由ARM微处理器的中央控制器的主程序决定实现，主程序的指令存储压栈在电可擦除可编程只读存储器里（1-3分钟信息）。在微处理器ARM单片机中央控制器接收到图像、超声波信号后，便执行语音提示和声音报警任务功能，以达到提示预警的目的；在中央控制器接收到图像的信号后，便执行显示记录任务功能；在中央控制器接收到图像、光强传感器的信号后，便执行CCD图像采集和拍照功能。

本实用新型以ARM中央控制器为核心，实现盲道主动导航、自动测控预警盲道的凹凸和障碍物、辨识物品等多重功能。

本实用新型与现有单一的图像识别或超声波测距避障导盲系统相比，具有以下优点和效果：

现有导盲装置大多用超声波或红外测距，导向不准；还有些系统是用图像识别，但终因不能同时识别盲道颜色、纹理、边缘，以至于导向不准，且无法快速识别大范围的多种路障。本实用新型和其它单一的传感器相比，克服了单一的图像识别或测距避障导盲系统的局限，发挥两者的的优势，弥补了两者的缺陷；适应复杂路况和全天候，具有盲道导航、辨别药品和存折的复合功能。

本实用新型检测数据准确、工作稳定可靠、性价比较高、实际应用前景好等特点，为解决盲人出行难、辨别药品和存折难等日常生活急需问题提供便携的机器视觉装备。

附图说明

图1为图像超声波导盲系统的装置结构示意图

图2为图像超声波导盲系统的电路结构示意图

其中：1-装置外壳（F200），2- LCD触摸显示器（4.3英寸WXCAT43-TG3#001），3-达林顿管驱动电路（TIP122），31-LED闪光灯驱动电路（TIP122），32-LED照明灯驱动电路（TIP122），33-LED报警灯驱动电路（TIP122），34-蜂鸣器驱动电路（TIP122），4-LED闪光灯（12V），5-CMOS小型摄像头（OV9650/130W像素），6-音频放大器（M2822），7-扬声器（0.5W），8-红色LED报警灯，9控制量输入开关组，91-斜向下方向超声波屏蔽开关，92-水平方向超声波屏蔽开关，93-存折识别开关，94-药品识别开关，95-中英文转换开关，10-蜂鸣器（SFM-27/5V），11-DC_DC升压电路板（3.7V—>5V），12-光强传感器（GY-30），13-水平方向超声波传感器（URM05），14-3.7V锂电池（4000mAh），15-LED照明灯（CREE_R2），16-ARM11处理系统（S3C6410），17-斜向下方向超声波传感器（5V），18-散热风扇（0.3W），19-LED照明灯恒流驱动器（350mA）。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本实用新型的具体实施方式

CMOS摄像头5与ARM11处理系统16的端口JP1相连接，用于盲道信息的检测；水平方向超声波传感器13的输入端口Trig与ARM11处理系统16的输出端口GPL1相连接，输出口Echo与ARM11处理系统16的GPK9端口相连接，用于测量前方障碍与装置之间的距离；斜向下方向超声波传感器17的输入口Trig与ARM11处理系统16的GPL0端口相连接，输出口Echo与ARM11处理系统16的GPK8端口相连接，用于接侧前方障碍与装置之间的距离；光强传感器12的时钟信号线CLK和数据信号线DATA分别与ARM11处理系统16的GPL7和GPK15相连接，用于测量环境的光照强度。

CMOS摄像头5为OV9650，有效像素为130W；水平方向超声波传感器13为URM05，有效探测距离可达8M，斜向下方向超声波传感器17探测范围为5M，光强传感器12为GY-30，其光强探测范围为0~65537拉克斯。音频放大器6，其输入端与ARM11处理系统16的Audio端口相连接，输出端与扬声器7相连接，将由ARM11处理系统16输入的音频信号放大驱动扬声器发音。

LED闪光灯驱动电路31输入端与ARM11处理系统16的输出口GPL5相连接，输出端与LED闪光灯4相连接，将ARM11处理系统16输出的控制信号放大，驱动LED闪光灯4发光；LED照明灯驱动电路32输入端与ARM11处理系统16的输出口GPL4相连接，输出端与LED闪光灯恒流驱动器19相连，将ARM11处理系统16输出的控制信号放大，控制LED照明灯15是否发光；LED闪光灯恒流驱动器19输出端直接与LED照明灯15相连接，为LED提供350mA恒定电流；LED报警灯驱动电路33输入端与ARM11处理系统16的输出口GPL3相连接，输出端与LED报警灯8相连接，将，ARM11处理系统16输出的控制信号放大，驱动LED报警灯8发光；；蜂鸣器驱动电路34输入端与ARM11处理系统16的输出口GPL2相连接，输出端与蜂鸣器10相连接，将ARM11处理系统16输出的控制信号放大，驱动蜂鸣器10蜂鸣报警。LED闪关灯4接12V直流电源，LED照明灯恒流驱动器19、LED报警灯8与蜂鸣器19接5V直流电源。

斜向下方向超声波屏蔽开关91左端直接与ARM11处理系统16的输入端GPK0相连接，右端上侧信号线经电阻R1与+5V电源相连接，下侧直接与GND相连接；水平方向超声波屏蔽开关92左端直接与ARM11处理系统16的输入端GPK1相连接，右端上侧信号线经电阻R2与+5V电源相连接，下侧直接与GND相连接；存折识别开关93左端直接与ARM11处理系统16的输入端GPK2相连接，右端上侧信号线经电阻R3与+5V电源相连接，下侧直接与GND相连接；药品识别开关94左端直接与ARM11处理系统16的输入端GPK3相连接，右端上侧信号线经电阻R4与+5V电源相连接，下侧直接与GND相连接；中英文转换开关95左端直接与ARM11处理系统16的输入端GPK5相连接，右端上侧信号线经电阻R5与+5V电源相连接，下侧直接与GND相连接。

4.3英寸LCD触摸显示器2为WXCAT43-TG3#001，通过40芯软排线与ARM11处理系统16的LCD端口CON1直接相连，用于显示程序运行状态及进行相关操作。

12V电源分别与LED闪光灯4、水平方向超声波传感器13相连，12V电源由3.7V锂电池经DC_DC升压电路板11提供。

5V电源分别与音频放大器、红色LED报警灯8、斜向下方向超声波屏蔽开关91、水平方向超声波屏蔽开关92、存折识别开关93、药品识别开关94、中英文转换开关95、蜂鸣器10、光强传感器12、ARM11处理系统16、斜向下方向超声波传感器17、散热风扇18、LED照明灯恒流驱动器19相连接。5V直流电源由3.7V锂电池经DC_DC升压电路板11提供。

Claims

1.一种图像超声波导盲系统装置，包括CMOS小型摄像头(5)，光强传感器（12），水平方向超声波传感器（13），ARM11处理系统(16)，LCD触摸显示器（2），其特征在于：

CMOS摄像头（5）与ARM11处理系统（16）的端口JP1直接连接；水平方向超声波传感器（13）的输入端口Trig与ARM11处理系统（16）的输出端口GPL1相连接，水平方向超声波传感器（13）的输出口Echo与ARM11处理系统（16）的输入端口GPK9相连接；斜向下方向超声波传感器（17）的输入口Echo与ARM11处理系统（16）的输出端口GPL0相连接，斜向下方向超声波传感器（17）的输出口Echo与ARM11处理系统（16）的输入端口GPK8相连接；光强传感器（12）的时钟信号线CLK与ARM11处理系统（16）的GPL7端口相连接，光强传感器（12）的数据信号线DATA与ARM11处理系统（16）的端口GPK15相连接；

斜向下方向超声波屏蔽开关（91）输出端直接与ARM11处理系统（16）的输入端GPK0相连接；水平方向超声波屏蔽开关（92）输出端直接与ARM11处理系统（16）的输入端GPK1相连接；存折识别开关（93）输出端直接与ARM处理系统11（16）的输入端GPK2相连接；药品识别开关（94）输出端直接与ARM11处理系统（16）的输入端GPK3相连接；中英文转换开关（95）输出端直接与ARM11处理系统（16）的输入端GPK5相连接；

如上述所述图像-超声波导盲系统的装置，其特征在于：ARM11处理系统（16）的输出端口GPL2与蜂鸣器驱动电路（34）的输入端相连；蜂鸣器驱动电路（34）的输出端与蜂鸣器（10）相连接；ARM11处理系统（16）的输出端口GPL3与LED报警灯驱动电路（33）的输入端相连；LED报警灯驱动电路（33）的输出端与红色LED报警灯(8)相连接；ARM11处理系统（16）的输出端口GPL4与LED照明灯驱动电路（32）的输入端相连；LED照明灯驱动电路（32）的输出端与LED照明灯恒流驱动器（19）的输入端相连接；LED照明灯恒流驱动器（19）的输出端与LED照明灯（15）相连接；ARM处理系统（16）的输出端口GPL5与LED闪光灯驱动电路（31）的输入端相连；LED闪光灯驱动电路（31）的输出端与LED闪光灯（4）相连接；

ARM11处理系统（16）的Audio端口与音频放大器(6) 输入端相连接，音频放大器(6) 输出端与扬声器(7)相连接；ARM11处理系统（16）的LCD端口CON1与LCD触摸显示器（2）通过40芯软排线相连接；

整个电路置于装置外壳（1）内，由3.7V锂电池（14）供电；3.7V锂电池（14）与DC_DC升压电路板（11）输入端相连，DC_DC升压电路板（11）+5V输出端与音频放大器（6）、红色LED报警灯（8）、斜向下方向超声波屏蔽开关（91）、水平方向超声波屏蔽开关（92）、存折识别开关（93）、药品识别开关（94）、中英文转换开关（95）、蜂鸣器（10）、光强传感器（12）、ARM11处理系统（16）、斜向下方向超声波传感器（17）、散热风扇（18）、LED照明灯恒流驱动器（19）相连接，为其提供5V电源；DC_DC升压电路板（11）+12V输出端与LED闪光灯（4）、水平方向超声波传感器（13）相连，为其提供12V电源。