專利名稱：智能盲人導航眼鏡的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及電子信息類，特別涉及一種智能盲人導航眼鏡，尤指
一種利用針孔攝像頭(或CCD)、測距傳感器獲取信息信號并通過信息處理系統(tǒng)微處理后進行語音提示的智能盲人導航眼鏡。
背景技術：
盲人作為社會上的一個特殊群體，需要社會給予他們更多的關懷和照顧，使他們能夠更好的獨立生活，在日常生活中面臨的最本質(zhì)問題是自主行走，如今他們行走時，盲人更多的是手拄傳統(tǒng)的導盲棍戰(zhàn)戰(zhàn)兢兢地走在路邊，傳統(tǒng)的手杖很難辨別前方比較高的障礙物與溝壑；事實上，許多機構都曾研制過一些幫助盲人行走的工具，如帶揚聲器的導航棍，優(yōu)點是晚上可發(fā)出光，提醒路人與司機，缺點是易壞、太敏感；探知前方障礙物的導盲鞋，優(yōu)點是可以穿在腳上，缺點是測量范圍小，沒有語音提示；以上提到的這些盲人導航儀都因為種種原因未能推廣，通過對各種的導盲產(chǎn)品優(yōu)缺點的總結，根據(jù)盲人切身的要求和需要，急需要進行改進。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種智能盲人導航眼鏡，解決了盲人在沒有幫助的情況下難以自由行走的問題，以避免發(fā)生人身安全事故。本發(fā)明的技術方案是
目前盲人導航裝置大多數(shù)是發(fā)現(xiàn)障礙物通過響聲高低進行提示的，沒有通過語音對障礙物具體的距離和路況凸凹進行具體提示說明的裝置，沒有將攝像機和測距傳感器安裝在眼鏡上進行數(shù)據(jù)圖像和距離數(shù)據(jù)信號采集的裝置。而智能盲人導航眼鏡是將攝像頭和測距傳感器安裝于眼鏡上獲取有效信號，使用信息處理系統(tǒng)對信號數(shù)據(jù)處理
3后，控制語音芯片輸出相應的語言提示；
攝像機可以采用針孔攝像頭或CCD攝像頭，CCD是ChargeCo叩led Device (電荷耩合器件)的縮寫，它是一種半導體成像器件，能夠把光學影像轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號，可以輕而易舉地把數(shù)據(jù)傳輸給微處理器DSP，借助于微處理器系統(tǒng)對數(shù)據(jù)進行處理比較分析，根據(jù)處理結果發(fā)出相應的語音提示。因而針孔攝像頭或CCD攝像頭具有靈敏度高、抗強光、畸變小、體積小、壽命長、抗震動等優(yōu)點。從測距傳感器使用的探測原理上來說，大致可分為紅外、微波、激光、超聲波等類別。而從盲人導航的實際出發(fā)，超聲波和紅外在測距中有著較為廣泛和成熟的應用，所以本發(fā)明設計選擇了超聲波或紅外，或微波或激光測距傳感器。
圖像處理技術已經(jīng)被廣泛應用于視頻圖像處理的各個領域，相關的圖像處理算法復雜靈活，處理的數(shù)據(jù)量大，因此實用的圖像處理硬件系統(tǒng)要求必須具有運行復雜靈活的算法以及處理大數(shù)據(jù)量視頻圖像的能力，以保證系統(tǒng)的實時性，同時系統(tǒng)的體積、功耗、穩(wěn)定性等也有較嚴格的要求。隨著集成電路技術的發(fā)展，F(xiàn)PGA和DSP以其功耗低、體積小、速度快、設計靈活、利于系統(tǒng)集成、擴展升級等優(yōu)點，被廣泛地應用于圖像處理領域。
本發(fā)明具體結構是信息處理系統(tǒng)劃分為視頻圖像輸入采集模塊、數(shù)據(jù)緩存模塊、DSP圖像處理模塊、FPGA控制及處理模塊、視頻輸出模塊五個部分。外部監(jiān)視器如針孔攝像頭或CCD以10場/S的速度向圖像采集模塊送入圖像數(shù)據(jù)，視頻輸入處理器采集到視頻圖像信號之后，通過FPGA的控制緩存在片外SRAM中。DSP通過外部存儲器接口 EMIF訪問片外存儲器，EMIF不僅具有很強的接口能力，可以和各種存儲器直接接口，而且還具有很高的數(shù)據(jù)吞吐能力，EMIF控制器給DSP系統(tǒng)與外部存儲器設備提供了接口控制，只需通過對EMIF寄存器的設置，便可完成對外部存儲器的控制；通過信息處理系統(tǒng)里的錄放音模塊在使用完成提示語音的錄入工作，在盲人實
際使用時根據(jù)對檢測到信息的分析，時時發(fā)出提示語音；通過信息處理系統(tǒng)中GPS衛(wèi)星定位接收模塊接收全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)的定位數(shù)據(jù)，提供給盲人具體的位置，以及到達理想目的地的路線語音提示。
超聲波測距作為一種重要的距離測量手段，具有結構簡單、成本低、測量速度快和不受惡劣環(huán)境影響的優(yōu)點，雖然存在測量區(qū)間有限、波束角寬、方向分辨力差和有鏡面反射現(xiàn)象的缺點，超聲波測距的主要原理是測量渡越時間，渡越時間與超聲波在介質(zhì)中的傳播速度的乘積的一半即是傳感器與目標物之間的距離，渡越時間的測量方法有脈沖回波法、相位差法和頻差法。脈沖回波法測量精度與回波信號幅度大小有關、易受環(huán)境影響，但測量電路簡單、容易實現(xiàn)、成本低，仍然得到了廣泛的應用。超聲波測距傳感器的軟件編制采用模塊化結構，包括主程序、工作狀態(tài)檢測模塊、鍵盤掃描模塊、超聲波發(fā)射與接收狀態(tài)控制模塊、接收脈沖檢測模塊、數(shù)值濾波與計算模塊和顯示模塊等。對傳感器進行標定，由標定實驗數(shù)據(jù)可以看出，超聲波測距儀對大平底面對象物測量時，若超聲波探頭與墻面法線方向一致，則量程為0.05 7m，分辨率0.01m，超聲波探頭與墻面法線方向的夾角增大時，分辨率的值和最大測量誤差有增大的趨勢，但當夾角小于IO度時不明顯，夾角大于10度時有明顯增大，夾角大于30度時基本收不到回波。由于超聲波波長較長，約為8.5mm，具有鏡面反射和衍射現(xiàn)象，測量小直徑的球形或柱狀對象物的距離時收不到回波。
本發(fā)明的優(yōu)點在于整機體積小、重量輕、針孔攝像頭或CCD和測距傳感器的安裝位置合理巧妙、效率高、耗電少、使用方便、實用性強。


圖1為本發(fā)明的主視示意圖；圖2為本發(fā)明的側視示意圖；圖3為本發(fā)明的俯視示意圖4為本發(fā)明的信息處理器示意圖5為本發(fā)明的信息處理系統(tǒng)結構示意圖6為本發(fā)明的實施例程序流程示意圖。
具體實施例方式
如附圖1至附圖4所示，本發(fā)明智能盲人導航眼鏡是由針孔攝像頭或CCD1、測距傳感器2、眼鏡腿3、眼鏡片4、耳機5、信息處理器系統(tǒng)6、數(shù)據(jù)線7所組成。
使用吋，行進中的障礙物和路況圖像可以通過針孔攝像頭或CCD1采集，而障礙物的距離和路況凸凹程度通過測距傳感器2采集信號，將針孔攝像頭或CCD安裝在眼鏡片后側靠近眼鏡腿3的內(nèi)側，將測距傳感器安裝在眼鏡片4后靠近另一條眼鏡腿的內(nèi)側，而信號線7都通過眼鏡框、眼鏡腿內(nèi)的孔路，在眼鏡腿的末端引出后與信息處理系統(tǒng)6連接，通過信息處理系統(tǒng)里的DSP對障礙物和路況圖像和測距傳感器采集的信號進行分析處理，發(fā)出控制信號，控制語音合成模塊發(fā)出相應的語音提示信息，通過耳機傳入盲人的內(nèi)耳5。
如附圖5所示，本發(fā)明的信息處理系統(tǒng)是由DSP、 FPGA、視頻輸入處理器、SRAM、 A/D轉(zhuǎn)換器、D/A轉(zhuǎn)換器、GPS接收模塊、語音合成模塊、電池供電模塊等組成。
如附圖6所示，本發(fā)明的動態(tài)程序流程是首先對智能盲人導航眼鏡進行初始化，由針孔攝像頭或CCD采集圖像信息，經(jīng)圖像信息比較分析判斷前方是否有障礙物；如有障礙物由測距傳感器測量障礙物的距離，并由語音合成模塊發(fā)出語音預警提示障礙物實際距離；如沒有障礙物繼續(xù)由圖像信息比較分析前方路況凸凹情況，判斷前方路況是否有變化；如路況沒有變化則轉(zhuǎn)到是否查詢當前位置；如路況有變化按比較分析情況做出相應的語音提示；接下來檢查是否查詢當前位置，如不查詢當前位置則轉(zhuǎn)到視頻圖像采集，獲取新的圖像信息繼續(xù)處理；如查詢當前位置，則啟動GPS接收模塊，獲取當前位置的具體信息，并通過語音合成模塊發(fā)出位置的語音提示；接下來檢查是否需要查詢由某一位置到達目的地的行走路線語音說明，如不查詢則轉(zhuǎn)到視頻圖像采集，獲取新的圖像信息繼續(xù)處理；如查詢由盲人按鍵分別錄入起點和目的地，將由語音合成模塊發(fā)出行走路線的語音說明；最后檢查是否需要關機，如不關機則轉(zhuǎn)到視頻圖像采集，獲取新的圖像信息繼續(xù)處理；如關機則退出系統(tǒng)。
權利要求
1、一種智能盲人導航眼鏡，其特征在于是由眼鏡、耳機、針孔攝像頭、測距傳感器、數(shù)據(jù)線及信息處理系統(tǒng)組成，其中信息處理系統(tǒng)包括DSP處理器、FPGA、A/D轉(zhuǎn)換器、D/A轉(zhuǎn)換器、語音模塊、GPS接收模塊、無線發(fā)射模塊組成，針孔攝像頭(或CCD)和測距傳感器安裝在兩個眼鏡腿的內(nèi)側、眼鏡片的后側；針孔攝像頭(或CCD)和測距傳感器通過數(shù)據(jù)線或無線傳輸模塊和信息處理系統(tǒng)通信；信息處理系統(tǒng)對障礙物、路況凸凹的信息處理分析后，將相應的提示語言通過語音模塊輸出到耳機。實現(xiàn)實時提示障礙物距離及路況的功能；而且還可以通過GPS接收模塊接收衛(wèi)星定位信號，并通過語音輸出模塊輸出盲人所在位置及將要到達的目的地的行走路線提示。
2、 根據(jù)權利要求1所述的智能盲人導航眼鏡，其特征在于所說的針孔攝像頭(或CCD)和測距傳感器與信息處理器系統(tǒng)的連接 可以分兩種方式，即有線連接或無線連接。
3、 根據(jù)權利要求1所述的智能盲人導航眼鏡，其特征在亍所 說的耳機與信息處理器系統(tǒng)的連接也可分為有線連接或無線連接。
4、 根據(jù)權利要求1所述的智能盲人導航眼鏡，其特征在于所 說的智能盲人導航眼鏡可為全功能式或不帶GPS定位及查詢地圖功 能的簡裝式。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種智能盲人導航眼鏡，屬于電子信息類。它是由針孔攝像頭或CCD、測距傳感器、眼鏡、耳機、信息處理系統(tǒng)及圖像處理系統(tǒng)、A/D轉(zhuǎn)換器、D/A轉(zhuǎn)換器、語音模塊、GPS接收模塊、無線發(fā)射模塊、電池、數(shù)據(jù)線組成，其中針孔攝像頭或CCD和測距傳感器安裝在兩個眼鏡腿的內(nèi)側，并與傳感器連接到信息處理系統(tǒng)上，該信息處理系統(tǒng)是由DSP圖像處理模塊、無線接收模塊、GPS接收模塊、語音輸出模塊構成。優(yōu)點在于整機體積小、重量輕、針孔攝像頭或CCD和測距傳感器的安裝位置合理巧妙、效率高、耗電少、使用方便、實用性強。
文檔編號G02C11/00GK101498845SQ20091006643
公開日2009年8月5日 申請日期2009年1月14日 優(yōu)先權日2009年1月14日
發(fā)明者張化勛, 杰 李, 李占國, 王麗榮, 王愛國, 陳岱民 申請人:長春大學