CN205094948U - 智能视觉导盲手杖 - Google Patents
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Abstract
一种智能视觉导盲手杖，主要由手杖上杆（1）、手杖把套（2）、监测仓（3）、手杖下杆（5）、手杖端套（4）、手杖把头（21）组成。并且依靠导盲手杖的嵌入式MCU控制器、GPS导航系统、超声波探测器、CCD视觉系统、GPRS预置求助系统、蓝牙公交信息交互等内置设备掌握行进方向，导盲手杖采用可充电式设计，同时手杖还可以利用陀螺仪系统监测跌落状况，发生摔倒情况时可以发出声光报警，并通过GPRS网络向预设定的手机发送报警求助信息。
Description
技术领域
本实用新型涉及的是一种智能视觉导盲手杖，特别是一种CCD视觉识别并实时将路面信息采用语音形式提示的智能视觉导盲手杖，属于视障人士辅助出行工具，尤其适用于全盲人士的生活电子产品领域。
背景技术
盲人是一个特殊的群体，他们由于先天或者后天的原因丧失了视觉机能，日常生活特别是出行受到很大的制约。世界卫生组织估计全世界有盲人4000万到4500万，我国有视力残疾患者近1300万，其中盲人约550万，低视力约750万。现实生活中，大部分的盲人都是通过普通的竹、木杖或者普通盲杖来辅助行走，这种盲杖仅是一根普通的长杆，它只能通过探测局部的障碍、对路面及空中的危险障碍只能限制在盲杖所能触及的范围，即使目前普通盲杖通过夜视发光油漆等来提高被动识别能力，但盲人无法主动知晓是否被他人已经有效识别。
通过技术检索，涉及智能导盲杖的专利申请较多，但大部分均采用超声波探测方式来作为主要的智能技术，其中最具代表性的是专利申请号201520191324.8，一种智能导盲杖，该实用新型公开了采用2个不同高度的超声波测距模块，识别前方障碍物，能基于2个超声波测距模块测得的距离差值判断前方障碍物是楼梯还是普通墙壁，将识别结果进行语音提示。超声波测距是一项公知技术，探测角度对测距有非常大影响，让盲人在使用过程中要保持杖杆的倾斜角不变是非常困难的，所以该实用新型也仅是理论上的可行，在使用中不能保障探测结果稳定真实。
又，如专利CN201310711816公开了一种基于图像识别的智能导盲杖，智能导盲杖由手型杖柄、智能杖体、滚轮杖尖和蓝牙耳机四部分组成，在导盲杖内嵌入人机交互子系统、路况识别子系统、导航子系统和滚轮制动系统。为了配合导盲杖的图像识别，本发明对现有盲道加以改进。本发明采用图像识别处理的方法，有效识别盲道与公交信息，协助盲人安全独立的出行。视觉识别技术也非常普遍的应用在现代生活中，该专利也仅是把应用在智能车等方面的寻道技术引用到了导盲杖上，特别是需要配套的进行特殊盲道的设置，推广限制受市政环境的影响过于明显。在目前，各城市虽然对盲道有所改善，但人为占道情况仍然不容乐观。
发明内容
为了克服上述背景技术中涉及的不足，设计一款可以真实应用的导盲手杖，并使手杖本身就可以达到辅助行走的功能，本实用新型提供了一种智能视觉导盲手杖。
为了更好地帮助盲人克服行走及社交方面的困难，在导盲手杖中融入了诸多科技元素，让视障人士可以轻松掌握朋友的行踪，并且依靠导盲手杖的GPS导航系统、超声波探测器、CCD视觉、GPRS预置求助系统、蓝牙公交信息交互等内置设备掌握行进方向。
本实用新型主要由导盲手杖和蓝牙耳机两部分组成，耳机选择蓝牙4.0产品，兼容市面上绝大部分产品。耳机能够将信息如路面障碍物、运动的行人、汽车、约见朋友的位置等实时传达给使用者，帮助他们随时调整前进方向。在无耳机条件下导盲手杖也可以通过扬声器来传达讯息；导盲手杖不仅可以探测路面、空中障碍，同时也与GPS导航系统相连接，通过自动实时播报方向、距离信息将使用者带向正确的方向。导盲手杖采用可充电式设计，同时手杖还可以利用陀螺仪系统监测跌落状况，发生摔倒情况时可以发出声光报警，并通过GPRS网络向预设定的手机发送报警求助信息。可以帮助视障人士更好地找到目的地并实现与他人互动，按下求助键也可以启动报警求助系统，使用人可以通过语音方式发出求助内容，发出的信息包含使用人的当前地图位置、求助内容等，方便得到第一时间的救援。
本实用新型的有益效果：通过视觉和超声波结合的方式，通过自主调整的陀螺仪功能保持探测方向和探测角度不受使用人持杖状态的影响，GPS与GPRS的结合使报警求助得到完整体现。视觉图像与GPS地图的结合，使视觉完全脱离任何标定引导参考物，真正实现视觉导盲。
附图说明
图1为智能视觉导盲手杖外形示意图。
图2为探测模块陀螺仪调整机构示意图。
图3为智能视觉导盲手杖功能框图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1为智能视觉导盲手杖外形示意图，手杖把套2安装在手杖上杆1的顶部，在手杖把套2上设有SOS键8，手杖把头21安装在手杖把套2的顶部并设置有语音设置键9；手杖上杆1与手杖下杆5通过监测仓3连接，手杖端套4安装在手杖下杆5的尾部。监测仓3内部设置有CCD摄像机7、超声波探测模块6。CCD摄像机7实时采集当前路况、运动物、障碍物信息，通过MCU运行系统将信息转化为三类信号，一是具有运动特征的物体（人、动物、车辆）；二是具有固定特征的物体（障碍物、台阶/梯、树木/电杆、停放的车辆）；三是具有路口交通信号灯的视觉识别处理功能，按照信号灯的变化把当前信号灯状态反馈给路线提示系统；系统按照先左后右的通行计算规则进行行进路线规划，结合超声波测距系统进行语音指引。
图2为探测模块陀螺仪调整机构示意图，CCD摄像机7安装在CCD安装座11上，超声波探测模块6安装在超声波探测头安装座12上，两组监测器件均安装在监测器件摆架13上，安装在监测器件摆架13中部的陀螺仪模块14对监测器件进行倾斜度检测，陀螺仪模块14连接微型电机15驱动微型丝杆副17，监测器件摆架13进行大地水平调整，保持CCD摄像机7及超声波探测模块6视角不受手杖倾斜影响，始终保持水平向前。3D陀螺仪芯片构建的陀螺仪模块14姿态调整系统，实时的调整CCD及超声波探测系统的水平监测，手杖的直立和倾斜都可以保障视觉监测器件保持水平向前的视野。结合陀螺仪的跌落监测功能，用跌落发生状态下的触发来启动报警系统。
图3为智能视觉导盲手杖功能框图，MCU主控电路板集成了GPS导航模块、GPRS信息交互模块、蓝牙交互模块、语音交互模块。MCU引导GPS模块进行实时定位，内部运行TF卡地图文件，实现语音导航功能，导航目的地依靠语音输入。导航提示按照地图路线结合视觉路线进行拟合。GPS位置信息数据在报警触发时自动反馈给软件，正常情况下不进行存储。
内置GPRS通讯，报警触发时主动进行预留机主通信。报警分二类情况，一是主动报警求助，按触SOS键后可以进行求助内容的语音录入，发出信息内容为GPS地图位置及语音内容；二是被动报警求助，陀螺仪发生的跌落触发后，发出的信息内容为GPS地图位置及跌落前5秒时间的前方状况描述信息。在跌落报警发生时，手杖自动进入求救模式，发出声光报警信号，播报预留机主号码利于周围行人帮助。
蓝牙4.0模块，实时搜索蓝牙耳机，自动连接并传递语音信息；在社会化助盲条件成熟后，接收如公共汽车等交通工具的蓝牙信息，提示使用者车辆线路号信息，完善社会化建设，实现盲人自主乘坐公共汽车的目标。
通过以上实施例的具体说明，基本再现了本实用新型的机械与系统结构，通过智能视觉导盲手杖本体与控制分析软件的交互配合，可以实现本实用新型的功能需要。
Claims (2)
1.一种智能视觉导盲手杖，主要由手杖上杆、手杖把套、监测仓、手杖下杆、手杖端套、手杖把头组成，其特征在于：手杖把套2安装在手杖上杆1的顶部，在手杖把套2上设有SOS键8，手杖把头21安装在手杖把套2的顶部并设置有语音设置键9；手杖上杆1与手杖下杆5通过监测仓3连接，手杖端套4安装在手杖下杆5的尾部，监测仓3内部设置有CCD摄像机7、超声波探测模块6；又，CCD摄像机7安装在CCD安装座11上，超声波探测模块6安装在超声波探测头安装座12上，两组监测器件均安装在监测器件摆架13上，安装在监测器件摆架13中部的陀螺仪模块14对监测器件进行倾斜度检测，陀螺仪模块14连接微型电机15驱动微型丝杆副17，监测器件摆架13进行大地水平调整，保持CCD摄像机7及超声波探测模块6视角不受手杖倾斜影响，始终保持水平向前。
2.一种如权利要求1所述的智能视觉导盲手杖，其特征在于：智能视觉导盲手杖由嵌入式MCU控制器、GPS导航模块、超声波探测器、CCD视觉模块、GPRS预置求助模块、蓝牙公交信息交互模块内置设备组成，利用陀螺仪模块监测跌落状况，发生摔倒情况时发出声光报警，并通过GPRS网络向预设定的手机发送报警求助信息。
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