一種智能物聯(lián)網(wǎng)導(dǎo)盲杖的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于智能導(dǎo)盲領(lǐng)域，尤其設(shè)及一種智能物聯(lián)網(wǎng)導(dǎo)盲杖。
【背景技術(shù)】
[0002] 盲和視力損傷問(wèn)題是世界上嚴(yán)重的社會(huì)和公共衛(wèi)生問(wèn)題之一，世界上視覺(jué)障礙者 數(shù)量眾多。目前全世界有盲人近4500萬(wàn)人，視力障礙患者達(dá)1.35億人，中國(guó)是全世界盲人最 多的國(guó)家之一，約有盲人600-700萬(wàn)，占世界盲人總數(shù)的18%，另有雙眼低視力患者1200萬(wàn)。 正常人通過(guò)視覺(jué)獲得的信息占總信息量的70%-80%，黑暗的世界很大程度上限制了盲人 信息的獲取。目前，輔助盲人日常出行的工具主要是導(dǎo)盲犬和導(dǎo)盲杖。導(dǎo)盲犬培訓(xùn)成本高， 需要日常消耗，壽命有限，不具有廣泛推廣的可能性。導(dǎo)盲杖由撐桿和手柄組成，給予盲人 行走支撐。
[0003] 目前導(dǎo)盲杖主要通過(guò)超聲波模塊來(lái)檢測(cè)路況，提醒盲人躲避障礙物。但存在探測(cè) 精度低、反饋滯后、功能單一、難于探測(cè)較遠(yuǎn)的或者懸掛的障礙物等缺陷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于提供一種智能物聯(lián)網(wǎng)導(dǎo)盲杖，旨在解決現(xiàn)有的導(dǎo)盲杖探測(cè)精度 低、反饋滯后、功能單一的問(wèn)題。
[0005] 本發(fā)明是運(yùn)樣實(shí)現(xiàn)的，一種智能物聯(lián)網(wǎng)導(dǎo)盲杖包括手型杖柄和杖體；
[0006] 所述手型杖柄的柄形為手屯、向上張開的手，手背部集成總開關(guān)按鍵、確定按鍵、取 消按鍵、導(dǎo)航按鍵;所述手型杖柄內(nèi)置有振動(dòng)模塊、藍(lán)牙耳機(jī)模塊；
[0007] 所述杖體內(nèi)置有雷達(dá)測(cè)距模塊、GPS定位模塊、L抓照明模塊、圖像識(shí)別模塊、條形 碼識(shí)別模塊、云數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊，杖體的底部安裝有充電接口；所述杖體上設(shè)有超聲波檢測(cè)裝 置，超聲波檢測(cè)裝置包括為發(fā)射器、接收器、提示器、開關(guān)、電源，另外設(shè)置照明燈;所述發(fā)射 器安裝在手杖桿正面，朝前下方，所述接收器安裝在手杖桿正面朝前下方;所述提示器安裝 在手杖桿正面上方，朝上方;開關(guān)安裝在手杖桿正面上方，靠近手型杖柄的位置；
[000引所述振動(dòng)模塊、藍(lán)牙耳機(jī)模塊、雷達(dá)測(cè)距模塊、GPS定位模塊、L抓照明模塊、圖像識(shí) 別模塊、條形碼識(shí)別模塊、云數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、充電接口均與內(nèi)置在手掌杖柄中的主控制器連 接；
[0009] 所述振動(dòng)模塊包括微處理器、振動(dòng)等級(jí)存儲(chǔ)器、振動(dòng)時(shí)間存儲(chǔ)器和馬達(dá)，所述微處 理器分別與振動(dòng)等級(jí)存儲(chǔ)器、振動(dòng)時(shí)間存儲(chǔ)器、主控制器、雷達(dá)測(cè)距模塊連接，用于從主控 制器獲取基本振動(dòng)等級(jí)和基本振動(dòng)時(shí)間，并根據(jù)振動(dòng)時(shí)間和振動(dòng)強(qiáng)度組合控制馬達(dá)按照上 述振動(dòng)等級(jí)和時(shí)間進(jìn)行振動(dòng)；
[0010] 所述藍(lán)牙耳機(jī)模塊包括藍(lán)牙忍片、與該藍(lán)牙忍片相連接的音頻處理忍片、音頻發(fā) 射模塊，所述藍(lán)牙忍片上設(shè)置有微處理器MCU，W及與該MC財(cái)目連接的可編程輸入輸出PIO接 口、12C接口，所述音頻處理忍片中設(shè)置有數(shù)模DA轉(zhuǎn)換模塊、模數(shù)AD轉(zhuǎn)換模塊、音頻增益調(diào)整 單元和12C接口；
[0011] 所述振動(dòng)模塊內(nèi)置有語(yǔ)音識(shí)別模塊，所述的圖像識(shí)別模塊與所述的語(yǔ)音識(shí)別模塊 和條形碼識(shí)別模塊連接，該圖像識(shí)別模塊包括盲道圖像采集模塊、盲道輪廓提取模塊、圖像 結(jié)果輸出模塊；
[0012] 所述盲道圖像采集模塊對(duì)采集的盲道圖像進(jìn)行預(yù)處理，通過(guò)圖像灰度修正、去噪、 銳化和邊緣增強(qiáng)，去除干擾、噪聲及差異，提高圖像中盲道部分的亮度值；
[0013] 所述盲道輪廓提取模塊結(jié)合盲道先驗(yàn)知識(shí)，識(shí)別盲道形狀、顏色與邊緣，從周圍環(huán) 境中提取盲道的邊緣輪廓并對(duì)提取出的盲道區(qū)域進(jìn)行圖像分割，探測(cè)提示盲道內(nèi)提示圖 標(biāo)；
[0014] 所述圖像結(jié)果輸出模塊與所述的振動(dòng)模塊和藍(lán)牙耳機(jī)模塊連接，用于結(jié)合微處理 器中存儲(chǔ)的盲道先驗(yàn)知識(shí)，對(duì)圖像分割后的盲道進(jìn)行分類判決，判斷盲道上有無(wú)障礙，識(shí)別 盲道提示圖標(biāo)并輸出對(duì)應(yīng)提示信息；
[0015] 所述條形碼識(shí)別模塊與所述的云數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊連接，該條形碼識(shí)別模塊包括攝像 單元、條形碼識(shí)別單元、編碼查詢單元、數(shù)據(jù)庫(kù)、視頻處理單元、顯示單元、目標(biāo)表面附著的 條形碼，攝像單元負(fù)責(zé)獲取目標(biāo)圖像，條形碼識(shí)別單元負(fù)責(zé)識(shí)別目標(biāo)條形碼的編碼，編碼查 詢單元負(fù)責(zé)W編碼檢索數(shù)據(jù)庫(kù)中編碼對(duì)應(yīng)的標(biāo)識(shí)及信息，視頻處理單元負(fù)責(zé)標(biāo)識(shí)及信息的 視頻插入，顯示單元負(fù)責(zé)顯示包含目標(biāo)標(biāo)識(shí)及信息的視頻圖像；
[0016] 所述的云數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊與所述的條形碼識(shí)別模塊進(jìn)行任務(wù)調(diào)度的過(guò)程中包含數(shù) 據(jù)迭代過(guò)程，在數(shù)據(jù)迭代過(guò)程中，每個(gè)條形碼根據(jù)轉(zhuǎn)移公式確定被云數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊選擇的 概率，該轉(zhuǎn)移公式為：
[0018] 其中，Tl J和IU J分別表示將任務(wù)Tl分配給條形碼識(shí)別模塊M川寸的信息素及轉(zhuǎn)移期 望程度，n為現(xiàn)有存儲(chǔ)的條形碼的個(gè)數(shù)；
[0019] a為激發(fā)系數(shù)，0為期望激發(fā)系數(shù)；
[0020] 所述的TiJ和化J均用條形碼識(shí)別模塊的計(jì)算能力來(lái)表示：
[0021] Ti,j =化,j=MSj/N;
[0022] 1?表示處理任務(wù)i的條形碼識(shí)別模塊心的計(jì)算速度，N為常數(shù)；
[0023] 所述的條形碼識(shí)別模塊對(duì)殘留信息進(jìn)行更新時(shí)，采用如下公式：
[0024] Tij(t+1) = (I-P) X Tij(t)+Axij(t)
[0025] 其中，Tu(t+1)表示第t+1次迭代時(shí)任務(wù)Tl選擇條形碼識(shí)別模塊心的信息量，I-P為 信息殘留因子，P取值范圍為[0,0.8)，ATu(t)表示任務(wù)Tl選擇條形碼識(shí)別模塊M過(guò)丸行殘留 在條形碼識(shí)別模塊心上的殘留信息量。
[0026] 進(jìn)一步，所述振動(dòng)等級(jí)存儲(chǔ)器與微處理器連接，通過(guò)微處理器對(duì)應(yīng)設(shè)置基礎(chǔ)振動(dòng) 等級(jí)，并存儲(chǔ)在振動(dòng)等級(jí)存儲(chǔ)器中；
[0027] 所述振動(dòng)時(shí)間存儲(chǔ)器與微處理器連接，通過(guò)微處理器對(duì)應(yīng)設(shè)置基礎(chǔ)振動(dòng)時(shí)間，并 存儲(chǔ)在振動(dòng)時(shí)間存儲(chǔ)器中；
[0028] 所述微處理器通過(guò)振動(dòng)模塊與馬達(dá)連接，用于將產(chǎn)生的振動(dòng)等級(jí)和振動(dòng)時(shí)間信 號(hào)對(duì)應(yīng)發(fā)送給振動(dòng)模塊，由振動(dòng)模塊控制馬達(dá)振動(dòng)；
[0029] 所述的振動(dòng)等級(jí)根據(jù)雷達(dá)測(cè)距模塊的測(cè)距結(jié)果確定，測(cè)得的障礙物距離越近振動(dòng) 等級(jí)越局；
[0030] 所述的微處理器內(nèi)置有語(yǔ)音識(shí)別模塊，該語(yǔ)音識(shí)別模塊包括字庫(kù)匹配模塊、語(yǔ)音 采集模塊、語(yǔ)音輸出模塊;所述的語(yǔ)音采集模塊對(duì)盲人輸入語(yǔ)音進(jìn)行采集，對(duì)輸入語(yǔ)音進(jìn)行 預(yù)處理，所述的預(yù)處理包括語(yǔ)音信號(hào)采樣、反混疊帶通濾波，去除個(gè)體發(fā)音差異，去除設(shè)備、 環(huán)境引起的噪聲影響；所述的字庫(kù)匹配模塊與所述的圖像識(shí)別模塊和條形碼識(shí)別模塊連 接；
[0031] 所述的字庫(kù)匹配模塊用于根據(jù)圖像識(shí)別模塊和條形碼識(shí)別模塊的識(shí)別結(jié)果與字 庫(kù)匹配模塊中的存儲(chǔ)的各地名進(jìn)行匹配，并將匹配后的結(jié)果輸送給藍(lán)牙耳機(jī)模塊和根據(jù)語(yǔ) 音采集模塊的采集結(jié)果與儲(chǔ)存有各種地點(diǎn)名詞的聲音模式庫(kù)之間的相似度進(jìn)行匹配，判斷 盲人輸入的目的地。
[0032] 進(jìn)一步，所述的音頻處理忍片上具有音頻增益調(diào)整單元，該音頻增益單元包括基 帶接收通道增益功率放大器，數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器，模擬功率放大器，其特征在于，還包括所述 終端的處理器，所述基帶接收通道增益功率放大器將經(jīng)過(guò)其放大的數(shù)字音頻信號(hào)分別傳送 給所述處理器和數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器，所述數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器將所述數(shù)字音頻信號(hào)進(jìn)行數(shù)字/ 模擬轉(zhuǎn)換，然后傳送給所述模擬功率放大器，所述處理器將所述數(shù)字音頻信號(hào)的電壓與預(yù) 設(shè)的口限值相比較，根據(jù)比較結(jié)果自動(dòng)調(diào)整所述基帶接收通道增益功率放大器的放大參 數(shù)；
[0033] 當(dāng)接收到藍(lán)牙模式啟動(dòng)指令時(shí)，利用藍(lán)牙忍片禁止所述音頻處理忍片運(yùn)行，使藍(lán) 牙耳機(jī)工作在藍(lán)牙模式下；
[0034] 當(dāng)接收到具有音頻增益調(diào)整功能的藍(lán)牙模式的啟動(dòng)指令時(shí)，利用藍(lán)牙忍片啟動(dòng)所 述音頻處理忍片運(yùn)行，使藍(lán)牙耳機(jī)工作在具有音頻增益調(diào)整功能的藍(lán)牙模式下，所述方法 包括：
[0035] 當(dāng)需要執(zhí)行通信時(shí)，確認(rèn)藍(lán)牙耳機(jī)當(dāng)前所處于的工作模式；
[0036] 當(dāng)藍(lán)牙耳機(jī)處于藍(lán)牙模式時(shí)，將從藍(lán)牙耳機(jī)的麥克風(fēng)接收到的信號(hào)通過(guò)藍(lán)牙忍片 的天線向外發(fā)送，W及，將從藍(lán)牙忍片的天線接收到的信號(hào)直接輸出至藍(lán)牙耳機(jī)的揚(yáng)聲器。
[0037] 進(jìn)一步，所述語(yǔ)音識(shí)別模塊還包括：
[0038] 端點(diǎn)檢測(cè)單元，用于計(jì)算進(jìn)行格式轉(zhuǎn)換及編碼后的所述待識(shí)別語(yǔ)音信號(hào)的語(yǔ)音起 點(diǎn)及語(yǔ)音終點(diǎn)，去除所述待識(shí)別語(yǔ)音信號(hào)中的靜音信號(hào)，獲得所述待識(shí)別語(yǔ)音信號(hào)中語(yǔ)音 的時(shí)域范圍；W及用于對(duì)所述待識(shí)別語(yǔ)音信號(hào)中的語(yǔ)音頻譜進(jìn)行傅里葉變換FFT分析，根據(jù) 分析結(jié)果計(jì)算所述待識(shí)別語(yǔ)音信號(hào)中的