CN208511466U - 一种导盲拐杖 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种导盲拐杖，包括把手和杖体，所述把手设置于杖体的顶部，还包括处理器、提醒模块和摄像头，所述摄像头和提醒模块均与处理器电性连接；所述摄像头用于将获取到的图像信息传输至处理器，所述处理器根据接收到的图像信息以得到控制信号以控制提醒模块进行工作。本实用新型的导盲拐杖通过对获取到的图像进行判断当前周围的环境状况，并对使用者进行相应的提示操作，从而得到导盲的目的。

Description

一种导盲拐杖

技术领域

本实用新型涉及一种导盲技术领域，尤其涉及一种导盲拐杖。

背景技术

目前，根据世界卫生组织(WHO)和《2006年中国第二次残疾人调查资料》统计数据显示，中国约有1233万盲人，是全世界盲人最多的国家，占整个世界盲人数的百分之20，并且以每年45万的速度增加。目前，大多数盲人群体出行都是借助导盲拐杖、导盲犬、盲道、公共导盲设施来辅助行走。由于城市建设和经济的飞速发展，大部分城市的交通状况、街道、十字路口、红绿灯路口等路况都变得十分复杂；而现有市场上的导盲拐杖结构简单、功能单一，且大部分导盲拐杖只能探测到距离身体0.5米左右的的障碍物，尤其在一些有红绿灯的路口和阶梯、环境恶劣的泥洼道路，无法对道路环境进行预判提醒，导致盲人行进时十分被动受限，因此现有的导盲拐杖辅助效果并不理想，远不能满足让盲人群体更好出行的需求。导盲犬和盲人沟通更加主动，但局限为仅仅对熟悉的单一线路能够进行主动引导判断，且导盲犬数量有限、训练成本极高，无法满足我国庞大的盲人群体需求。目前许多城市为盲人配备了盲道和语音提示装置等导盲设施，但无法短时间内全面建设覆盖，可以为盲人提供的帮助极为有限。

因此，怎样保障盲人群体的安全独立出行，提高盲人群体的生活质量问题，提供一种好的导盲工具，使盲人群体可以独立、安全出行，提升他们的生活品质，已经受到世界各国的共同关注。

实用新型内容

为了克服现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种导盲拐杖，其能解决辅助盲人群体更好出行的问题。

本实用新型的目的采用如下技术方案实现：

一种导盲拐杖，包括把手和杖体，所述把手设置于杖体的顶部，还包括处理器、提醒模块和摄像头，所述摄像头和提醒模块均与处理器电性连接；所述摄像头用于将获取到的图像信息传输至处理器，所述处理器根据接收到的图像信息以得到控制信号以控制提醒模块进行工作。

进一步地，所述处理器包括模型构建模块、识别判断模块和发送模块；

所述模型构建模块，其用于构建模型识别库，所述模型识别库包括障碍物模型、交通指示灯以及环境模型；

所述识别判断模块，其用于将获取到的获取到的图像信息与模型识别库进行比对以得到识别结果信息；

所述发送模块，其用于根据识别结果信息发送提醒信号至提醒模块。

进一步地，还包括球座和滚动球；所述球座设置于杖体的底部，所述滚动球可转动设置于球座内。

进一步地，还包括有螺纹套，所述螺纹套通过可拆卸安装于杖体的底部，所述球座通过螺纹套安装于杖体上。

进一步地，所述提醒模块为蓝牙模块，所述蓝牙模块用于与一蓝牙耳机进行通信。

进一步地，所述提醒模块为震动电机，所述震动电机根据接收到的处理器传输的控制信号进行不同的震动提醒。

进一步地，所述提醒模块为扬声器，所述扬声器根据接收到的处理器传输的控制信号进行声音播放。

进一步地，还包括电源开关和音量调节按键，所述电源开关和音量调节按键均与处理器电性连接。

进一步地，还包括与处理器电性连接的GPS模块，所述GPS模块用于获取用户当前的地理位置信息。

进一步地，还包括与处理器电性连接的声音采集模块；所述声音采集模块用于将接收到的用户的语音信号传输至处理器。

进一步地，还包括与处理器电性连接的警示灯；所述警示灯用于在夜间时进行灯光显示。

相比现有技术，本实用新型的有益效果在于：

本实用新型的导盲拐杖通过对获取到的图像进行判断当前周围的环境状况，并对使用者进行相应的提示操作，从而得到导盲的目的。

附图说明

图1为本实用新型的导盲拐杖的电路结构框图；

图2为本实用新型的导盲拐杖的结构图；

图3为本实用新型的导盲拐杖杖体的底部结构图。

附图标记：1、把手；2、杖体；3、螺纹套；4、球座；5、滚动球。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本实用新型做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。

如图1和图2所示，本实施例提供了一种导盲拐杖，包括把手1和杖体2，所述把手1设置于杖体2的顶部，还包括处理器、提醒模块和摄像头，所述摄像头和提醒模块均与处理器电性连接；所述摄像头用于将获取到的图像信息传输至处理器，所述处理器根据接收到的图像信息以得到控制信号以控制提醒模块进行工作。最为优选地，所述摄像头设置于把手1的前端，并且该摄像头采用广角摄像头，其目的是为了获取更为广阔的视野从而能够对周围所有的环境进行甄别；

如图3所示，本实施例还包括螺纹套3、球座4和滚动球5；该螺纹套3通过可拆卸安装于杖体2的底部，采用可拆卸的目的是为了更方便于用户的使用，当用户需要前往没有盲道的区域的时候，可以不需要该装置，因为该装置本身存在一定的重量，在使用的时候也更为的不便，故而其采用了可拆卸的方式进行连接；

所述球座4通过螺纹套3安装于杖体2上，所述滚动球5可转动设置于球座4内。设置滚动球5的目的是为了与当前的市政盲道进行配合使用，在存在有盲道的区域的时候，其能够更好的对盲人用户进行导盲。故而滚动球5的大小要与市政盲道相匹配。

本实施例的处理器包括有模型构建模块、识别判断模块和发送模块；

所述模型构建模块，其用于构建模型识别库，所述模型识别库包括障碍物模型、交通指示灯以及环境模型；在进行模型构建的时候，需要首先通过机器学习和识别训练，预先建立的针对各种道路上所可能包括的障碍物、道路交通指示牌如红绿灯、环境场景如台阶、水洼、泥坑等的特征模型库。分别获取大量上述障碍物件、交通指示牌、环境场景的各角度、各种光线下的照片进行预处理、特征提取和反复的识别训练，建立识别模型。

识别模型建立过程为：

S1、分别获取大量的各种障碍物或特殊环境如台阶、泥水潭、红绿灯等的图像进行二值化、去除干扰点、物品分割、归一化等图像预处理操作；通过预处理，提高服务器对图片的处理识别性能。根据具体图片分析设置合理的阈值，将图像二值化、去除干扰点。利用种子填充算法得到几个连通线，对未粘连的物品进行分割；利用在垂直投影图中找谷点的方法对粘连物品进行分割；粘连物品的判别主要依据物品的点数和宽高比特征，大于某一阈值则初步判断为物品粘连；阈值根据物品图片特征统计分析所得；对于初步判断为粘连的物品，为了防止判断错误，还用预识别的方法进行了进一步判断。通过质心对齐和线性插值放大的方法将图片归一化，设置为统一规格。

S2、从经过预处理的各种障碍物或特殊环境图像中，提取出一定维数的特征向量，从而提高类型匹配和识别的存储量和运算速度。本实施例根据各种不同障碍物或特殊环境的图像，对应采用不同障碍物或环境具有显著特征的外观及各组成部分的形状、结构、颜色、纹理等的组合特征，即将不同障碍物或环境图像分为5*5的25个方格区域，计算每个方格中点的密度分布，以得到25维特征向量。

S3、识别训练，即从训练集各不同障碍物或环境图像中提取出标准模板，建立标准特征库的过程。每种障碍物和环境有几百个标准模板，通过预处理和特征提取后，将训练集各种不同障碍物或环境图像的特征向量存入文件中，训练时需要指明各种不同障碍物或环境的正确值，通过反复训练修正识别结果。通过以上步骤完成识别障碍物和环境模型的建立。

所述识别判断模块，其用于将获取到的获取到的图像信息与模型识别库进行比对以得到识别结果信息；接收摄像头拍摄的行走时的道路环境视频，抽取关键帧图像，对图像进行预处理、特征提取、比对识别模型，判断出图像中包含的不同障碍物或特殊环境图像，并将识别判断的结果信息发送到提醒模块。

主要判断过程如下：

S1、对获取到的道路环境视频，抽取关键帧图像，对图像进行二值化、去除干扰点、物品分割、归一化等预处理操作，提高服务器对图片的处理识别性能。

S2、分别对预处理后的各关键帧图像进行特征提取，根据各种不同障碍物或特殊环境的图像，对应采用不同障碍物或环境具有显著特征的外观及各组成部分的形状、结构、颜色、纹理等的组合特征，即将不同障碍物或环境图像分为5*5的25个方格区域，计算每个方格中点的密度分布，以得到25维特征向量。

S3、比对识别模型，判断出各关键帧图像中包含的障碍物或特殊环境如台阶、红绿灯、泥水坑等，并将判断结果信息发送到提醒模块。

S4、如判断图像中包含有红绿灯，则根据红绿灯的形状将红绿灯部分图像中指示灯部分进行分割，分别提取各个指示灯区域图像颜色的HSB平均值，通过HSB平均值判断出是哪个指示灯亮，并将识别结果信息通过发送模块发送至提醒模块。

提醒模块：其用于接收处理器发送的识别结果信息；所述提醒模块存在有以下几种方式，所述提醒模块为蓝牙模块，所述蓝牙模块用于与一蓝牙耳机进行通信。所述提醒模块为震动电机，所述震动电机根据接收到的处理器传输的控制信号进行不同的震动提醒。所述提醒模块为扬声器，所述扬声器根据接收到的处理器传输的控制信号进行声音播放。

上述几种方式都是为了更好的与用户进行沟通，通过扬声器提醒可以直接使得用户了解到的当前的环境情况，但是这种方式存在有一个缺点，其是通过向外广播的方式，有时候可能会存在有打扰其他行人或者外界噪音太大从而使得用户没办法接收到相应的导盲信号的问题；故而本实施例还提供了蓝牙通信的方式和振动的方式，通过当提醒模块为蓝牙模块时，其可以直接通过蓝牙模块向用户的蓝牙耳机发送相应的导盲信号，这种私密性更强，但是其存在成本较高的问题；将其提醒模块设置为震动电机，通过震动电机进行有规律的震动从而代表不同的含义；比如，将震动频率和震动间隔设置为相应的有意义的参数，震动频率为越高代表遇到的情况越紧急，震动的间隔越短则遇到的情况也越紧急，生产厂商可以根据不同的情况设置不同的震动参数。

除了上述的必要部件外，为了使用者更好的出行，其还包括警示灯、GPS模块、电源模块、电源开关和音量调节按键，所述GPS模块、电源开关、电源模块和音量调节按键均与处理器电性连接；所述GPS模块用于获取用户当前的地理位置信息；所述警示灯用于在夜间时进行灯光显示，防止夜间行人误撞，所述电源开关用于控制该装置的开启与关闭，所述音量调节按键用于调节扬声器的音量的大小。

本实施例的导盲拐杖还集成有导航模块：其通过麦克接收用户使用语音发出的导航目的地指令，通过GPS模块定位用户的实时位置，然后对用户进行导航操作，其在进行导盲的过程中主要通过使用语音信息和振动提示两种方式对用户进行步行实时导航指引。

本实施例提供基于图像识别技术的导盲拐杖，能够通过集成在拐杖中的信息处理模块实现对道路复杂环境的实时判断和即时导盲提醒，且生产成本低，可以大规模量产，有助于辅助盲人群体更好的出行，具有一定的市场应用价值。

上述实施方式仅为本实用新型的优选实施方式，不能以此来限定本实用新型保护的范围，本领域的技术人员在本实用新型的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本实用新型所要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种导盲拐杖，包括把手和杖体，所述把手设置于杖体的顶部，其特征在于，还包括处理器、提醒模块和摄像头，所述摄像头和提醒模块均与处理器电性连接；所述摄像头用于将获取到的图像信息传输至处理器，所述处理器根据接收到的图像信息以得到控制信号以控制提醒模块进行工作。

2.如权利要求1所述的导盲拐杖，其特征在于，所述处理器包括模型构建模块、识别判断模块和发送模块；

所述模型构建模块，其用于构建模型识别库，所述模型识别库包括障碍物模型、交通指示灯以及环境模型；

所述识别判断模块，其用于将获取到的获取到的图像信息与模型识别库进行比对以得到识别结果信息；

所述发送模块，其用于根据识别结果信息发送提醒信号至提醒模块。

3.如权利要求1所述的导盲拐杖，其特征在于，还包括球座和滚动球；所述球座设置于杖体的底部，所述滚动球可转动设置于球座内。

4.如权利要求3所述的导盲拐杖，其特征在于，还包括有螺纹套，所述螺纹套通过可拆卸安装于杖体的底部，所述球座通过螺纹套安装于杖体上。

5.如权利要求1-4中任意一项所述的导盲拐杖，其特征在于，所述提醒模块为蓝牙模块，所述蓝牙模块用于与一蓝牙耳机进行通信。

6.如权利要求1-4中任意一项所述的导盲拐杖，其特征在于，所述提醒模块为震动电机，所述震动电机根据接收到的处理器传输的控制信号进行不同的震动提醒。

7.如权利要求1-4中任意一项所述的导盲拐杖，其特征在于，所述提醒模块为扬声器，所述扬声器根据接收到的处理器传输的控制信号进行声音播放。

8.如权利要求7所述的导盲拐杖，其特征在于，还包括电源开关和音量调节按键，所述电源开关和音量调节按键均与处理器电性连接。

9.如权利要求1-4中任意一项所述的导盲拐杖，其特征在于，还包括与处理器电性连接的GPS模块，所述GPS模块用于获取用户当前的地理位置信息。

10.如权利要求9中所述的导盲拐杖，其特征在于，还包括与处理器电性连接的声音采集模块；所述声音采集模块用于将接收到的用户的语音信号传输至处理器。