CN106074096A - 一种基于计算机视觉的盲人便携导航仪 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种基于计算机视觉的盲人便携导航仪，其包括蓄电池、控制模块、GPS定位模块、摄像头、超声波传感器以及提醒模块；提醒模块包括语音输出单元；摄像头、超声波传感器以及GPS定位模块的输出端分别连接控制模块；控制模块上设有路线设定接口，控制模块根据用户输入的线路终点和起点信息，选择相应的路线；并根据当前定位数据信息，通过提醒模块的语音输出单元输出语音信息，以指导盲人按照路线行走；同时控制模块根据摄像头获取的图像数据和超声波探测得到的障碍物信息，通过语音输出单元输出语音信息，以指导盲人维持或改变原路线。本发明通过结合应用GPS导航技术、超声波探测技术以及计算机视觉技术，实现多方位的盲人导航，能够指导盲人按照安全的路线独立行走。且在行走过程中，对于盲人当前位置附近的障碍物及突发事件能够及时获知，并及时通知盲人远离危险。
Description
技术领域
本发明涉及导航技术领域，特别是一种基于计算机视觉的盲人便携导航仪。
背景技术
随着生活节奏的加快，人们越来越注重各种智能设备的应用，如在汽车上安装导航系统，为车辆指引线路，避免多走弯路。现有的GPS导航系统已具备针对真实街景导航的能力在成熟的计算机视觉技术与GPS导航技术的结合下，无人驾驶汽车也能够在各种路况的环境中进行无人驾驶，且能够保证驾驶安全，为人们的工作生活提供了极大的便利性。
盲人作为社会上的一个特殊群体，如何能够更好的独立生活，是这个群体以及社会皆在关注的问题。如何能够安全的行走，也是其中的一个基本问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题为：通过结合应用GPS导航技术、超声波探测技术以及计算机视觉技术，提供一种适用于盲人行走携带的导航仪，可靠性较高。
为解决上述技术问题，本发明提供一种基于计算机视觉的盲人便携导航仪，包括蓄电池，以及由蓄电池供电的控制模块、GPS定位模块、摄像头、超声波传感器以及提醒模块；所述控制模块上设有用于接收用户输入的线路终点和起点信息的路线设定接口；提醒模块包括语音输出单元；
GPS定位模块通过天线与全球卫星定位系统服务器进行通信，以实现定位；GPS定位模块的输出端连接控制模块；
控制模块根据用户输入的线路终点和起点信息，选择相应的路线；并根据当前定位数据信息，通过提醒模块的语音输出单元输出语音信息，以指导盲人按照路线行走；
控制模块控制摄像头的运行，使得摄像头的取景框以一定频率在朝向前方和朝向地面之间切换，以获取当前位置前方和地面图像数据，并传输至控制模块；
超声波传感器的输出端和控制端分别连接控制模块，控制模块根据超声波传感器的回波信息，判断当前位置前方的障碍物信息；
控制模块根据超声波探测得到的障碍物信息以及摄像头采集到的图像数据，通过语音输出单元输出语音信息，以指导盲人维持或改变原路线。
本发明在应用时，GPS定位模块、超声波传感器皆为现有产品，控制模块可采用现有微型处理器产品。在盲人使用本发明的导航仪之前，家属可先通过路线设定接口输入盲人独自行走开始的起点和要到达的终点，然后导航仪即可在路程中对盲人进行行走的导航。当路线中需要拐弯或遇到可能的危险时，导航仪会及时通知盲人以采取措施远离危险。
具体的，本发明所述路线设定接口包括触摸显示屏，控制单元将地图数据传输至触摸显示屏进行显示，触摸显示屏采集用户的触摸选择信息传输至控制单元。所述控制单元通过程序控制指引用户依次在地图上点选起点和终点，然后获取被点选的位置信息，进而通过现有导航路线算法，如最短寻路法等，分析得到可行的路线。路线设定接口也可采用现有的其它形式，如很多车载导航选用的：用户输入地点-查找地图中的相符位置点并给出选择-用户选择-确定起点及终点，这种形式来进行起点和终点的设定。
进一步的，本发明控制模块接收到摄像头采集的图像数据后，还对图像数据进行处理，识别其中的盲道线位置，并指引盲人在盲道线上行走；若图像中不存在盲道线，则识别道路边缘位置，指引盲人沿道路边缘位置行走。本发明控制模块对于图像中盲道线或道路边缘位置的识别采用现有技术图像分析。
本发明中所述提醒模块还包括振动器，在输出任何语音提醒的同时，控制单元皆控制振动器输出振动信号，以确保盲人能够注意获知提醒。语音输出单元采用扬声器或耳机。
本发明还包括手杖，摄像头通过安装座固定于手杖上，摄像头与安装座之间为转动连接；控制模块通过摄像头驱动模块控制摄像头的转动，从而实现摄像头取景框朝向的切换。摄像头驱动模块可采用小型驱动电机，配合现有电机驱动电路，即可将电机轴的转动转换为摄像头的转动，从而实现取景框朝向的切换。
本发明中，超声波传感器的数量为多个，分别固定于手杖上，并朝向不同方向。可多方位探测盲人周边的信息，通过分析各个超声波传感器的回波信号，控制模块可获知各方向上距离盲人较近的物体，从而及时提醒盲人远离当前位置。可在一定程度上防止意外事件的发生，如正在行驶的汽车突然失控冲向路边等情况。
本发明所达到的有益效果：综合了超声波探测技术、计算机视觉技术和GPS技术，实现全方位的盲人导航，能够指导盲人按照安全的路线独立行走。且在行走过程中，对于盲人当前位置附近的障碍物及突发事件能够及时获知，并及时通知盲人远离危险。
附图说明
图1所示为本发明一种具体实施例的原理结构示意框图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
请参考图1，本发明基于计算机视觉的盲人便携导航仪，包括蓄电池，以及由蓄电池供电的控制模块、GPS定位模块、摄像头、超声波传感器以及提醒模块；GPS定位模块、摄像头、及超声波传感器的输出端分别连接控制模块，提醒模块的输入端连接控制模块。控制模块上设有用于接收用户输入的线路终点和起点信息的路线设定接口；
GPS定位模块通过天线与全球卫星定位系统服务器进行通信，以获取地图数据和定位数据，实现定位；GPS定位模块的输出端连接控制模块；使得控制模块能够获取定位信息；
控制模块根据用户输入的线路终点和起点信息，选择相应的路线；并根据当前定位数据信息，通过提醒模块的语音输出单元输出语音信息，以指导盲人按照路线行走；
控制模块控制摄像头的运行，使得摄像头的取景框以一定频率在朝向前方和朝向地面之间切换，以获取当前位置前方和地面图像数据，并传输至控制模块；
超声波传感器的输出端和控制端分别连接控制模块，控制模块根据超声波传感器的回波信息，判断当前位置前方的障碍物信息；
控制模块根据超声波探测得到的障碍物信息以及摄像头采集到的图像数据，通过语音输出单元输出语音信息，以指导盲人维持或改变原路线。
实施例
在应用时，GPS定位模块、超声波传感器皆为现有产品，控制模块可采用现有微型处理器产品。在盲人使用导航仪之前，家属可先通过路线设定接口输入盲人独自行走开始的起点和要到达的终点，然后导航仪即可在路程中对盲人进行行走的导航。当路线中需要拐弯或遇到可能的危险时，导航仪会及时通知盲人以采取措施远离危险。
路线设定接口包括触摸显示屏，控制单元将地图数据传输至触摸显示屏进行显示，触摸显示屏采集用户的触摸选择信息传输至控制单元。控制单元通过程序控制指引用户依次在地图上点选起点和终点，然后获取被点选的位置信息，进而通过现有导航路线算法，如最短寻路法等，分析得到可行的路线。路线设定接口也可采用现有的其它形式，如很多车载导航选用的：用户输入地点-查找地图中的相符位置点并给出选择-用户选择-确定起点及终点，这种形式来进行起点和终点的设定。
控制模块接收到摄像头采集的图像数据后，还对图像数据进行处理，识别其中的盲道线位置，并指引盲人在盲道线上行走；若图像中不存在盲道线，则识别道路边缘位置，指引盲人沿道路边缘位置行走。本发明控制模块对于图像中盲道线或道路边缘位置的识别采用现有技术图像分析。
提醒模块还包括振动器，在输出任何语音提醒的同时，控制单元皆控制振动器输出振动信号，以确保盲人能够注意获知提醒。语音输出单元采用扬声器或耳机。
本发明还包括手杖，摄像头通过安装座固定于手杖上，摄像头与安装座之间为转动连接；控制模块通过摄像头驱动模块控制摄像头的转动，从而实现摄像头取景框朝向的切换。摄像头驱动模块可采用小型驱动电机，配合现有电机驱动电路，即可将电机轴的转动转换为摄像头的转动，从而实现取景框朝向的切换。
本发明中，超声波传感器的数量为多个，分别固定于手杖上，并朝向不同方向。可多方位探测盲人周边的信息，通过分析各个超声波传感器的回波信号，控制模块可获知各方向上距离盲人较近的物体，从而及时提醒盲人远离当前位置。可在一定程度上防止意外事件的发生，如正在行驶的汽车突然失控冲向路边等情况。
本发明综合了超声波探测技术、计算机视觉技术和GPS技术，实现全方位的盲人导航，能够指导盲人按照安全的路线独立行走。且在行走过程中，对于盲人当前位置附近的障碍物及突发事件能够及时获知，并及时通知盲人远离危险。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种基于计算机视觉的盲人便携导航仪，其特征是，包括蓄电池，以及由蓄电池供电的控制模块、GPS定位模块、摄像头、超声波传感器以及提醒模块；所述控制模块上设有用于接收用户输入的线路终点和起点信息的路线设定接口；提醒模块包括语音输出单元；
GPS定位模块通过天线与全球卫星定位系统服务器进行通信，以实现定位；GPS定位模块的输出端连接控制模块；
控制模块根据用户输入的线路终点和起点信息，选择相应的路线；并根据当前定位数据信息，通过提醒模块的语音输出单元输出语音信息，以指导盲人按照路线行走；
控制模块控制摄像头的运行，使得摄像头的取景框以一定频率在朝向前方和朝向地面之间切换，以获取当前位置前方和地面图像数据，并传输至控制模块；
超声波传感器的输出端和控制端分别连接控制模块，控制模块根据超声波传感器的回波信息，判断当前位置前方的障碍物信息；
控制模块根据超声波探测得到的障碍物信息以及摄像头采集到的图像数据，通过语音输出单元输出语音信息，以指导盲人维持或改变原路线。
2.根据权利要求1所述的基于计算机视觉的盲人便携导航仪，其特征是，所述路线设定接口包括触摸显示屏，控制单元将地图数据传输至触摸显示屏进行显示，触摸显示屏采集用户的触摸选择信息传输至控制单元。
3.根据权利要求1所述的基于计算机视觉的盲人便携导航仪，其特征是，控制模块接收到摄像头采集的图像数据后，还对图像数据进行处理，识别其中的盲道线位置，并指引盲人在盲道线上行走；若图像中不存在盲道线，则识别道路边缘位置，指引盲人沿道路边缘位置行走。
4.根据权利要求1所述的基于计算机视觉的盲人便携导航仪，其特征是，所述提醒模块还包括振动器，在输出任何语音提醒的同时，控制单元皆控制振动器输出振动信号。
5.根据权利要求1所述的基于计算机视觉的盲人便携导航仪，其特征是，语音输出单元采用扬声器或耳机。
6.根据权利要求1所述的基于计算机视觉的盲人便携导航仪，其特征是，还包括手杖，摄像头通过安装座固定于手杖上，摄像头与安装座之间为转动连接；控制模块通过摄像头驱动模块控制摄像头的转动，从而实现摄像头取景框朝向的切换。
7.根据权利要求1所述的基于计算机视觉的盲人便携导航仪，其特征是，超声波传感器的数量为多个，分别固定于手杖上，并朝向不同方向。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20161109 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |