CN202409427U

CN202409427U - 便携式智能电子导盲仪

Info

Publication number: CN202409427U
Application number: CN2011204911528U
Authority: CN
Inventors: 赵云云; 贠悦; 叶子青
Original assignee: Dalian Maritime University
Current assignee: Dalian Maritime University
Priority date: 2011-12-01
Filing date: 2011-12-01
Publication date: 2012-09-05
Anticipated expiration: 2021-12-01

Abstract

本实用新型主要解决的是盲人在出行和人际交往中遇到的问题，主要功能有：行进中的障碍物检测、识别与定位，其中包括移动的物体与静止的物体识别；测定障碍物的速度与距离；对周围的路线的特定环境标志进行环境辨认，检测出熟悉的地点，方便盲人了解情况，并同时也以此为信息主动控制导盲犬，实现人的主观控制；人性化的语音提示，能够根据信息重要程度主动提示当前情况，帮助盲人获取必要信息，帮助盲人决策；系统还可以对周边环境发生的特殊情况向家属发送短消息，必要时可以发送图片，实现进一步的安全性。

Description

便携式智能电子导盲仪

技术领域

本发明涉及导盲设备领域，具体涉及一种为给盲人使用者提供路况信息，保障盲人使用者行路安全的便携式智能电子导盲仪。

背景技术

目前导盲机器大致上可分为以下4类：（1）电子式行进辅具（electronic travel aids）：早期导盲机器的研究过半是设计一些装有传感器的小型电子装置，并以盲人可以接收的形式将传感器的侦测结果传达给盲人，让盲人在环境中具有比较安全及快速的行动能力；但只注重局部闪避障碍物而不考虑全面性导航。（2）移动式机器人（mobile robot）：移动式机器人一般都具备有多种传感器、计算能力强大的控制计算机及高度智能能力，使得机器人可以在复杂的环境中进行自主性的导航，只要加强人机接口设计，移动式机器人即可用于导盲。缺点制造成本高，不易携带。（3）穿戴式行进辅具：它直接将移动式机器人的障碍物闪避系统穿戴在盲人身上，盲人称为半被动的接受障碍物闪避系统命令的运动载具，并可提供比移动式机器人更灵活的运行能力。性能单一，不实用。（4）导引式手杖：导引式手杖是在拐杖的末梢接上许多传感器及小型控制计算机，并在下方装有导轮的移动式平台。它其实是将原有移动式机器人的动力系统移除，保留其智能感测的部分。制造精度高，元件复杂，加工困难。

发明内容

本发明主要解决的是盲人在出行和人际交往中遇到的问题，主要功能有：行进中的障碍物检测、识别与定位，其中包括移动的物体与静止的物体识别；测定障碍物的速度与距离；对周围的路线的特定环境标志进行环境辨认，检测出熟悉的地点，方便盲人了解情况，并同时也以此为信息主动控制导盲犬，实现人的主观控制；人性化的语音提示，能够根据信息重要程度主动提示当前情况，帮助盲人获取必要信息，帮助盲人决策；系统还可以对周边环境发生的特殊情况向家属发送短消息，必要时可以发送图片，实现进一步的安全性。

本产品的主体是一个电子平台，由红外探头、超声波探头和单片机（电脑）组成，安装在帽子上。当盲人外出时，红外探头和超声波探头分别向四周空间和地面发出红外线和超声波。如果前方（或左、右边）有障碍物，红外探头朝那个方向发射的红外信号就会被反射回来，接受器收到信号，经单片机处理后，由喇叭或耳机发出报警声音；同样，当地面出现凹凸不平，超声波探头收到的信号也会有所反映，盲人将听到另一种报警声。行进中的障碍物检测、识别与定位，其中包括移动的物体与静止的物体识别；测定障碍物的速度与距离；对周围的路线的特定环境标志进行环境辨认，检测出熟悉的地点，方便盲人了解情况，并同时也以此为信息主动控制导盲犬，实现人的主观控制；人性化的语音提示，能够根据信息重要程度主动提示当前情况，帮助盲人获取必要信息，帮助盲人决策。

本发明解决的技术问题包括：行进中的障碍物检测、识别与定位，其中包括移动的物体与静止的物体识别；测定障碍物的速度与距离；对周围的路线的特定环境标志进行环境辨认，检测出熟悉的地点，方便盲人了解情况，并同时也以此为信息主动控制导盲犬，实现人的主观控制；人性化的语音提示，能够根据信息重要程度主动提示当前情况，帮助盲人获取必要信息，帮助盲人决策；系统还可以对周边环境发生的特殊情况向家属发送短消息，必要时可以发送图片，实现进一步的安全性。

为了实现上述目地，达到应有的功能，我们对导盲仪做了如下技术处理：针对障碍物测距我们提出了基于超声波测距的语音提示系统。导盲器都是采用超声或激光原理。其中，超声导盲器价格较低也比较实用，因为超声波在空气中的传播速度较低，较易提取障碍距离信息和形成搜索障碍物要求的波扇面角，超声导盲器一般由换器（探头）信号处理器（电子盒）和信息输出器三部分。同时，我们提出了图像处理系统，为了针对特定的环境，我们白天采用数字图像系统，夜间采用红外图像系统。同时，为了提供给使用者更加人性化的服务，我们又增加了一套GPS定位系统，提供给使用者一个到达目的地的最优方案，并在大地图上给予定位提示。超声测距系统通过发射超声波，利用回声定位原理探测前方障碍物（包括透明物体）的具体位置，并通过语音模块发出语音提示，让盲人有了距离上的感知。红外图像系统和视频图像系统都具有图像识别功能，两个系统通过光控电路控制，当光照达到一定程度（通常指白天），启动视频图像系统（此时红外图像系统关闭）；当光照低于一定程度（通常指夜晚），启动红外图像系统（此时视频图像系统关闭），两个系统都是采集前方障碍物的图像信息，然后进行图像处理，并通过语音模块发出语音提示前方为何种障碍，让盲人有对物有整体感性认识。GPS定位系统给盲人提供了一条从出发地到目的地的最优路线，提高了盲人的生活品质。

附图说明

下面结合附图和实施案例进一步阐述本发明。

图1为本发明的体系结构图；

图2 为本发明的软件流程结构。

具体实施方式

以下结合实施例来说明本发明所述的便携式智能电子导盲仪。

实施例1。

本设计运用其强大的扩展及处理功能，将数字图像处理技术、超声波测距定位技术、智能控制技术协调的组合在一起，构成一个既功能强大又非常人性化的“导盲犬”。以下为各模块的设计特点及方法：

1. 德州仪器 dm642处理器：德州仪器 dm642处理器运算速度快，能满足对图像检测与处理的要求；具有完善的软件开发套件开发者能够完全定制CPU和外设，获得恰好满足需求的处理器；

2. 图像采集模块：利用的地貌比对是对被检测到的环境特征在环境图像库中进行目标搜索以及进行地点的确认。实际上，将采样到的环境图像与库存的图像依次进行比对，并找出最佳的匹配对象。所以，环境的描述决定了环境识别的具体方法与性能。该应用的核心是“图形识别算法”，这种算法是利用了环境中的各主要特点及一些特征部分而形成的方法；

3. 超声波测距模块：利用超声波测距模块可实现多障碍物的定位及运动状态的跟踪，可以精确地测出物体距离盲人的距离、物体相对于盲人的运动方向及运动速度。由于超声波测距误差是由超声波的传播速度误差和测量距离传播的时间误差引起的。而超声波的传播速度的误差影响最大，且其与环境的温度有关，故本设计中采用了带温度补偿的超声测距，通过高精度的温度传感器实时跟踪外界温度的变换，能很好地补偿超声波在不同温度的传播速度；

4. 电机控制模块：本设计中用到的电机为直流电机，控制着导盲仪超声波传感器的循环扫描和摄像头的动态摄取，运用工程整定方法，通过试验，然后按照工程经验公式对控制器参数进行整定，由控制器输出控制各个电机协调运动，可以实现导盲仪的自动运动及多个超声波测量仪的平面覆盖式扫描，消除扫描中的死角。测速电路用于测量车的速度，反馈电路输出控制调速系统可控制预先设定的速度。

智能电子导盲仪的结构比较复杂，它主要包括以下机构：

1. 能源系统由3000毫安锂离子电池提供能源：续航时间大致为6~10 小时。

2. 所使用芯片为德州仪器 dm642：运算速度快，可靠性高；负责统一处理信息，发送指令。

3. 红外线摄像头、普通摄像头、超声波探头：负责检测前方障碍物体。

4.超声波接收器：负责回收探头发出的探测障碍物的超声波。 5.控制机构有手控、声控等。

6.语音提示系统。

7.电动机系统：负责驱动导盲仪摄像头和超声波谈探头。

8.外壳及主板。

如图1所示，针对障碍物测距我们提出了基于超声波测距的语音提示系统3。导盲器都是采用超声4或激光原理。其中，超声导盲器价格较低也比较实用，因为超声波在空气中的传播速度较低，较易提取障碍距离信息和形成搜索障碍物要求的波扇面角，超声导盲器一般由换器（探头）信号处理器（电子盒）和信息输出器三部分。

同时，我们提出了图像处理系统，为了针对特定的环境，我们白天采用数字图像系统6，夜间采用红外图像系统5。

同时，为了提供给使用者更加人性化的服务，我们又增加了一套GPS定位系统7，提供给使用者一个到达目的地的最优方案，并在大地图上给予定位提示。

超声测距系统8通过发射超声波，利用回声定位原理探测前方障碍物（包括透明物体）的具体位置，并通过语音模块3发出语音提示，让盲人有了距离上的感知。

红外图像系统9和视频图像系统10都具有图像识别功能，两个系统通过光控电路控制，当光照达到一定程度（通常指白天），启动视频图像系统（此时红外图像系统关闭）；当光照低于一定程度（通常指夜晚），启动红外图像系统（此时视频图像系统关闭），两个系统都是采集前方障碍物的图像信息，然后进行图像处理，并通过语音模块3发出语音提示前方为何种障碍，让盲人有对物有整体感性认识。

GPS定位系统11给盲人提供了一条从出发地到目的地的最优路线，提高了盲人的生活品质。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims

1.便携式智能电子导盲仪，其特征在于：主体是一个电子平台，由红外探头、超声波探头和单片机组成，安装在帽子上。

2.根据权利要求1所述的便携式智能电子导盲仪，其特征在于：其中，导盲器一般由换器、信号处理器和信息输出器三部分。

3.根据权利要求1所述的便携式智能电子导盲仪，其特征在于：还包括图像处理系统，白天采用数字图像系统（6），夜间采用红外图像系统（5）。

4.根据权利要求1所述的便携式智能电子导盲仪，其特征在于：还包括GPS定位系统（7）给予定位提示；超声测距系统（8）通过语音模块（3）发出语音提示，让盲人有了距离上的感知。

5.根据权利要求3所述的便携式智能电子导盲仪，其特征在于：红外图像系统（9）和视频图像系统（10）都具有图像识别功能，两个系统通过光控电路控制，当光照达到一定程度，启动视频图像系统；当光照低于一定程度，启动红外图像系统，两个系统都是采集前方障碍物的图像信息，然后进行图像处理，并通过语音模块（3）发出语音提示前方为何种障碍，让盲人有对物有整体感性认识。