CN216824086U - 一种可穿戴的智能导盲系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于智能导盲技术领域，涉及一种可穿戴的智能导盲系统，其解决了现有导盲系统智能化低，用户体验感不佳等问题。智能导盲系统包括可穿戴设备、电源、主控制单元、视频采集模块、云服务器、语音播报模块及报警模块，视频采集模块固定于可穿戴设备上，且能够采集周边环境信息；主控制单元与视频采集模块相连接；云服务器与主控制单元无线通信连接；语音播报模块与主控制单元相连接；报警模块与主控制单元相连接，且能够根据障碍物的不同距离，发出至少两种频率的报警音。本导盲系统具有智能化程度高、用户体验感佳等优点。

Description

一种可穿戴的智能导盲系统

技术领域

本实用新型属于智能导盲技术领域，涉及一种可穿戴的智能导盲系统。

背景技术

据世界盲人联盟不完全统计，2018年全球有4000万到4500万盲人，并且研究人员表示，到2050年，全世界盲人的数量将会达到现在的两到三倍。中国是世界上盲人最多的国家，约有550万盲人，无论从世界还是从中国来看，盲人的数量都极其庞大。盲人的眼睛看不见事物，因此造成他们出行相当困难，极大制约了他们的出行自由，这就需要借助外界工具辅助导盲。目前可借助的辅助工具主要有导盲犬、非智能导盲杖、电子导盲杖和导盲仪。

传统的导盲装备或方法的定位、识别和导盲准确性不强，缺少智能方面的应用，且功能较为单一，盲人使用起来还是有诸多不便，用户体验不佳。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种可穿戴的智能导盲系统，本实用新型所要解决的技术问题是：如何提高本导盲系统的智能性、用户体验感。

本实用新型的目的可通过下列技术方案来实现：

一种可穿戴的智能导盲系统，其特征在于，所述智能导盲系统包括可穿戴设备、电源、主控制单元、视频采集模块、云服务器、语音播报模块及报警模块，所述视频采集模块固定于可穿戴设备上，且能够采集周边环境信息；所述主控制单元与所述视频采集模块相连接；所述云服务器与所述主控制单元无线通信连接；所述语音播报模块与所述主控制单元相连接；所述报警模块与所述主控制单元相连接，且能够根据障碍物的不同距离，发出至少两种频率的报警音。

其工作原理如下：使用时，盲人穿戴好本可穿戴设备，视频采集模块开始采集周边环境信息，并将周边环境信息传递至主控制单元，主控制单元与云服务器进行数据交互，并对障碍物进行识别及测距，然后向语音播报模块发送相应的导盲语音信息，并且随着障碍物的距离不同，报警模块会发出多种频率的报警音，即距离越近，频率越高，以实现盲人出行中的自主避障与路径规划、语音+音频的障碍物与方位提醒以及行走方向的语音提示等功能，这样用户就能根据系统的提示一步一步往前行走，进一步提高导盲识别精度，从而提高用用户体验感。

在上述的一种可穿戴的智能导盲系统中，所述可穿戴设备包括帽子，所述视频采集模块设置于所述帽子的前侧帽檐或者左右两侧的帽檐处。将本智能导盲系统设计于帽子上，携带方便，用户体验感更佳。

在上述的一种可穿戴的智能导盲系统中，所述可穿戴设备包括腰包，所述腰包设置有前置中心仓位，所述视频采集模块设置于该前置中心仓位内。将本智能导盲系统设计于腰包上，易于视障人士穿戴，不做特别限制，能够通过腰包前置中心仓位嵌入的视频采集模块对对环境中的静态动态障碍物进行检测识别，提高用户体验。

在上述的一种可穿戴的智能导盲系统中，所述可穿戴设备包括斜挎包，所述视频采集模块设置于该斜挎包的正面。将本智能导盲系统设计于斜挎包上，携带方便，用户体验感更佳。

在上述的一种可穿戴的智能导盲系统中，所述可穿戴设备包括衣服，所述视频采集模块设置于所述衣服正面的口袋上。将本智能导盲系统设计于衣服上，使用方便，用户体验感更佳。

在上述的一种可穿戴的智能导盲系统中，所述视频采集模块为双目摄像头，包括并排设置的摄像头一和摄像头二。将视频采集模块设计为双目摄像头，可在有限的成本内，尽可能采集完善的路况信息，提高导盲精度。

在上述的一种可穿戴的智能导盲系统中，所述可穿戴设备上设置有反光条。

在上述的一种可穿戴的智能导盲系统中，所述主控制单元连接有GPS/北斗定位系统。

在上述的一种可穿戴的智能导盲系统中，所述主控制单元通过4G/5G网络与所述云服务器相连接。

在上述的一种可穿戴的智能导盲系统中，所述主控制单元通过无线通信方式与手机相连接，且能够将用户的位置信息通过短信发送至手机上。如果视障人士急需与家人或朋友联系时，可以通过4G/5G模块，将目前视障人士通过GPS模块与后台服务器一起获得的位置信息，通过短信的方式发送到预存的家人的手机上，以方便亲属对其进行寻找。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：

1、本智能导盲系统可设置于帽子、腰包、斜挎包、衣服上，穿戴及使用均较为方便，可提高用户使用便捷性及体验感；

2、本智能导盲系统通过语音+报警的形式进行导盲，可提高导盲的精度和安全性；

3、本智能导盲系统可将位置信息传递至家人手机上，方便家人寻找，提高本智能导盲系统的智能化。

附图说明

图1是本智能导盲系统的设计图。

图2是本智能导盲系统的原理图。

图3是将帽子作为可穿戴设备时，视频采集系统位于前方时本系统的结构示意图。

图4将帽子作为可穿戴设备时，视频采集系统位于两侧时本系统的结构示意图。

图5是将腰包作为可穿戴设备时本系统的结构示意图。

图6是将斜挎包作为可穿戴设备时本系统的结构示意图。

图7是将衣服作为可穿戴设备时本系统的结构示意图。

图8是将眼镜作为可穿戴设备时本系统的结构示意图。

图9是将手杖作为可穿戴设备时本系统的结构示意图。

图中，1、可穿戴设备；11、帽子；12、腰包；121、前置中心仓位；13、斜挎包；14、衣服；2、双目摄像头；3、反光条。

具体实施方式

以下是本实用新型的具体实施例并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步的描述，但本实用新型并不限于这些实施例。

如图1、图2所示，本智能导盲系统包括可穿戴设备1、电源、主控制单元、视频采集模块、云服务器、语音播报模块及报警模块，视频采集模块固定于可穿戴设备1上，且能够采集周边环境信息；主控制单元与视频采集模块相连接，且连接有GPS/北斗定位系统；云服务器与主控制单元无线通信连接，本实施例中，优选采用4G/5G网络相连接；语音播报模块与主控制单元相连接；报警模块与主控制单元相连接，且能够根据障碍物的不同距离，发出至少两种频率的报警音。

作为优选，视频采集模块为双目摄像头2，包括并排设置的摄像头一和摄像头二。可穿戴设备1上设置有反光条3。

如图3、图4所示，可穿戴设备1可设计为帽子11，视频采集模块设置于帽子11的前侧帽檐或者左右两侧的帽檐处。

作为优选，本帽子11采用鸭舌式帽子11设计样式，为了减轻视障人士的负担采用轻盈材质制作，而且背后采用散热孔防水透气面料设计，帽檐宽度18cm，帽檐7cm，帽深16cm，帽围56-58cm，其中主控单元设计机身长度16.3cm,宽度7.6cm和厚度3.0cm；智能帽子11采用360°反光条3，适合白天和黑夜视障人士更安全行走，保护主控单元系统更安全长久工作，方便视障人士使用。

如图5所示，可穿戴设备1可设计为腰包12，腰包12设置有前置中心仓位121，视频采集模块设置于该前置中心仓位121内。

作为优选，腰包12采用多口袋的一字排开设计样式，为了减轻视障人士的负担采用轻盈材质制作，而且背后采用散热孔防水透气面料设计，长度39cm，宽度10.6cm，腰围范围65cm-140cm，其中主控单元设计机身长度16.3cm,宽度7.6cm和厚度3.0cm；智能腰包12采用360°反光条3，适合白天和黑夜视障人士更安全，以及防水拉链设计，保护主控单元系统更安全长久工作，设计了专门的开关位置和耳机孔的专用孔位，方便视障人士使用。

如图6所示，可穿戴设备1可设计为斜挎包13，视频采集模块设置于该斜挎包13的正面。

如图7所示，可穿戴设备1包括衣服14，视频采集模块设置于衣服14正面的口袋上。

作为优选衣服14采用连衣帽夹克的设计样式，衣长66-78cm，袖长66-78cm，胸围106-142cm，为了减轻视障人士的负担采用轻盈材质制作，衣服14为两片结构，无开衣襟的套头式。连衣帽，前帽口作串带，前腰为左右连体的大贴袋即前衣袋嵌入双目摄像头2，衣身下摆克夫边，通过连衣帽的串袋提供耳机，前后连片(无肩缝)插肩袖，而且大贴袋，其中该长度38cm，宽度20cm，面料防风防水，其中主控单元设计机身长度16.3cm,宽度7.6cm和厚度3.0cm；智能夹克采用360°反光条3，适合白天和黑夜视障人士更安全，以及防水拉链设计，保护主控单元系统更安全长久工作，设计了专门的开关位置和耳机孔的专用孔位，方便视障人士使用。

如图1、图2所示，作为优选，主控制单元通过无线通信方式与手机相连接，且能够将用户的位置信息通过短信发送至手机上。如果视障人士急需与家人或朋友联系时，可以通过4G/5G模块，将目前视障人士通过GPS模块与后台服务器一起获得的位置信息，通过短信的方式发送到预存的家人的手机上，以方便亲属对其进行寻找。

如图1、图2所示，具体来讲，可穿戴设备1上开设置有开关，用于启示本智能导盲系统。主控制单元上搭载了Linux操作系统、深度学习计算框架、Opencv等处理模块，且设计了图像采集、障碍物检测与识别、双目测距、路径规划与自主避障、通信模块和语音播报等功能模块，视频采集模块采集图像后，通过USB接口传送至主控制单元进行处理，主控制单元主要用于执行障碍物识别及测距算法，该结构保证了导盲系统功能的完整性及实用性。前端和云服务器两个平台均搭载Linux系统，通过TCP/IP通信协议的Socket接口进行数据交互。云服务器端则由多台并行计算的远程服务器集群构成。

主控制单元最后将障碍物识别及测距得到的位置信息以及路径规划处理好的行走信息，发送给语音播报模块，语音合成模块把文本信息以语音形式实时播报给使用者，通过主控单元可以设定距离门限值，而大于预警门限值时，语音处理模块不工作，系统不进行播报，保持静默运行。

本实用新型的工作原理如下：视障人士穿戴设备后，在出行的过程可以通过本系统自动感知前方一定距离内的障碍物，并检测识别出障碍物的距离和方位，规划出有效的行走线路，通过语音提醒视障人士下一步的行走方向。假设视障人士每步行走的步距在0.5m内，每次播报的障碍物是以视障人士为基准点，前方大约1.5m*1.5m有效区域范围内距离视障人士最近的一个目标，播报的行走方向有5种可能的路线：左方、右方、左前方、正前方和右前方，如何行走取决于路径规划的结果，而路径规划又要根据当前前方有效区域内的障碍物分布确定。如果遇到左、中、右都有障碍物不能通行，系统会让视障人士停止行走，后退一步，并报警提示，然后重新规划路径。

针对报警模块，本申请中优选采用三种频率，具体使用方法如下：系统每隔3秒播报一次障碍物信息和行走方向提示，障碍物一旦进入有效区域内(前方大约1.5m*1.5m区域)，系统即刻启动“嘟嘟”报警音。本系统采用三种不同频率的音频声表示距离：距离在1m～1.5m范围用低频报警音，距离在0.5m～1.0m范围用中频报警音，距离在0.5m范围则用高频报警音，这样视障人士就能根据系统的提示一步一步往前行走。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本实用新型精神作举例说明。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本实用新型的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (10)

1.一种可穿戴的智能导盲系统，其特征在于，所述智能导盲系统包括可穿戴设备(1)、电源、主控制单元、视频采集模块、云服务器、语音播报模块及报警模块，所述视频采集模块固定于可穿戴设备(1)上，且能够采集周边环境信息；所述主控制单元与所述视频采集模块相连接；所述云服务器与所述主控制单元无线通信连接；所述语音播报模块与所述主控制单元相连接；所述报警模块与所述主控制单元相连接，且能够根据障碍物的不同距离，发出至少两种频率的报警音。

2.根据权利要求1所述的可穿戴的智能导盲系统，其特征在于，所述可穿戴设备(1)包括帽子(11)，所述视频采集模块设置于所述帽子(11)的前侧帽檐或者左右两侧的帽檐处。

3.根据权利要求1所述的可穿戴的智能导盲系统，其特征在于，所述可穿戴设备(1)包括腰包(12)，所述腰包(12)设置有前置中心仓位(121)，所述视频采集模块设置于该前置中心仓位(121)内。

4.根据权利要求1所述的可穿戴的智能导盲系统，其特征在于，所述可穿戴设备(1)包括斜挎包(13)，所述视频采集模块设置于该斜挎包(13)的正面。

5.根据权利要求1所述的可穿戴的智能导盲系统，其特征在于，所述可穿戴设备(1)包括衣服(14)，所述视频采集模块设置于所述衣服(14)正面的口袋上。

6.根据权利要求1或2或3或4或5所述的可穿戴的智能导盲系统，其特征在于，所述视频采集模块为双目摄像头(2)，包括并排设置的摄像头一和摄像头二。

7.根据权利要求1或2或3或4或5所述的可穿戴的智能导盲系统，其特征在于，所述可穿戴设备(1)上设置有反光条(3)。

8.根据权利要求1或2或3或4或5所述的可穿戴的智能导盲系统，其特征在于，所述主控制单元连接有GPS/北斗定位系统。

9.根据权利要求1或2或3或4或5所述的可穿戴的智能导盲系统，其特征在于，所述主控制单元通过4G/5G网络与所述云服务器相连接。

10.根据权利要求1或2或3或4或5所述的可穿戴的智能导盲系统，其特征在于，所述主控制单元通过无线通信方式与手机相连接，且能够将用户的位置信息通过短信发送至手机上。

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