盲道和障礙識別系統(tǒng)及識別方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種識別系統(tǒng)及識別方法，具體地，涉及一種盲道和障礙識別系統(tǒng)及識別方法。
【背景技術(shù)】
[0002]我國是世界三大盲人高發(fā)區(qū)之一，現(xiàn)有盲人約1200萬，占全世界盲人總數(shù)的18%。每年新增盲人約45萬，至2020年，盲人總數(shù)預(yù)計(jì)將達(dá)2000萬。由于視力障礙，盲人出行遇到了極大的麻煩，為此許多國家在盲人行走較多的道路上專設(shè)了盲人易于識別的專用盲道。盲道一般由兩類磚鋪就，一類是條形引導(dǎo)磚，引導(dǎo)盲人放心前行，稱為行進(jìn)盲道；一類是帶有圓點(diǎn)的提示磚，提示盲人前面有障礙，該轉(zhuǎn)彎了，稱為提示盲道。
[0003]我國第一部老齡事業(yè)發(fā)展藍(lán)皮書，《中國老齡事業(yè)發(fā)展報(bào)告(2013)》指出，截至2012年底，我國老年人口數(shù)量達(dá)到1.94億，比上年增加891萬，占總?cè)丝诘?4.3%，截至目前，我國60歲以上老年人數(shù)量已超過2個億，占總?cè)丝诘?4.9%。隨著中國人口老齡化趨勢越來越明顯，老年人口在迅猛增加，與其相關(guān)的一系列問題都隨著產(chǎn)生。
[0004]拐杖是盲人和老人出行的必備品之一，現(xiàn)今的盲人拐杖發(fā)明出來基本大都是用來幫助盲人避開障礙、GPS定位等，老人拐杖發(fā)明出來基本大都是用來幫助老人行走節(jié)省體力，但沒有將兩種拐杖所需的功能兼顧的智能拐杖。梁秋艷、姜永成和陳思羽等人發(fā)明了一種智能盲人拐杖(見專利公開號為CN203694020U的中國專利)，該拐杖實(shí)現(xiàn)GPS定位和障礙識別的功能。孫偉、金炎和張小瑞等人發(fā)明了一種拐杖(見專利公開號為CN103876908A的中國專利)，該拐杖可以精確反饋障礙物距離和方向。專門用于盲道探測的拐杖較少，陳維、徐邁和王祖林發(fā)明了基于圖像識別的智能導(dǎo)盲杖(見專利公開號為CN103637900A的中國專利)，該拐杖可以實(shí)現(xiàn)盲道識別與公交信息識別，但該拐杖體積大，系統(tǒng)復(fù)雜，實(shí)時性差，不利于推廣使用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種盲道和障礙識別系統(tǒng)及識別方法，其體積小，探測靈敏度高，實(shí)時性好，能夠滿足市場小型化的需求。
[0006]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供一種盲道和障礙識別系統(tǒng)，其特征在于，包括系統(tǒng)總開關(guān)、探測功能切換開關(guān)、語音提醒模塊、震動提醒模塊、提醒功能切換開關(guān)、電源模塊、MCU模塊、障礙探測模塊、盲道探測模塊、拐杖手柄和拐杖杖身，拐杖手柄采用鏤空塑料制成，系統(tǒng)總開關(guān)鑲嵌于拐杖手柄的左前端，探測功能切換開關(guān)置于拐杖手柄的頂端上，提醒功能切換開關(guān)鑲嵌于拐杖手柄的中下端上，語音提醒模塊和震動提醒模塊都置于拐杖手柄的內(nèi)部；拐杖杖身采用鏤空塑料制成，從上到下依次排放的是電源模塊、MCU模塊、障礙探測模塊和盲道探測t吳塊；系統(tǒng)總開關(guān)與電源t吳塊電連接；探測功能切換開關(guān)和提醒功能切換開關(guān)都與MCU模塊電連接；語音提醒模塊、震動提醒模塊、障礙探測模塊、盲道探測模塊都與MCU模塊電連接。
[0007]優(yōu)選地，所述障礙探測模塊和盲道探測模塊都在拐杖杖身上開孔。
[0008]優(yōu)選地，所述盲道探測模塊采用TCS230芯片；MCU模塊采用STC51系列單片機(jī)；語音提醒模塊采用華邦公司的ISD1760芯片。
[0009]本發(fā)明還提供一種盲道和障礙識別方法，其特征在于，包括以下步驟:
[0010]步驟一，通過探測功能切換開關(guān)選擇盲道探測模式和/或障礙探測模式；
[0011]步驟二，進(jìn)行盲道探測模式和/或障礙探測模式。
[0012]優(yōu)選地，所述盲道探測模式包括以下步驟:首先盲道探測模塊采集盲道光信號，然后盲道探測模塊將光信號轉(zhuǎn)換成盲道探測信息并傳輸給MCU模塊進(jìn)行RGB分量值計(jì)算，得到各分量值后進(jìn)行判斷，在閾值之內(nèi)時進(jìn)行提醒操作，通過提醒功能切換開關(guān)選擇提醒方式，否則返回盲道探測步驟繼續(xù)探測。
[0013]優(yōu)選地，所述障礙探測模式包括以下步驟:首先障礙探測模塊收發(fā)超聲波，通過MCU模塊記錄下回響信號與觸發(fā)信號的時間差，計(jì)算可得到障礙物的距離；然后判斷距離是否小于設(shè)定的閾值，小于閾值時進(jìn)行提醒操作，通過提醒功能切換開關(guān)選擇提醒方式，否則返回收發(fā)超聲波步驟繼續(xù)探測。
[0014]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的有益效果:一，本發(fā)明采用多通道顏色識別芯片(TCS230芯片)，識別靈敏度高，魯棒性好。二，本發(fā)明提供兩種提醒功能(震動和語音)，根據(jù)不同環(huán)境和愛好選擇，提高系統(tǒng)信息傳達(dá)精確性。三，相對傳統(tǒng)的拐杖，本發(fā)明著眼于盲道識別，新穎性、創(chuàng)新性高。四，相對其他的盲杖，本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)盲道上障礙識別功能，實(shí)時性好，應(yīng)用價(jià)值高。五，本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，小巧，可直接嵌入于拐杖之中，能夠滿足市場小型化的需求，應(yīng)用前景廣闊。六，本發(fā)明引導(dǎo)盲人找尋黃色盲道，幫助盲人在盲道上避開障礙，幫助老人或盲人在正常行走時避開障礙。七，本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)盲道光信號的快速精確捕獲，光信號頻率范圍可調(diào)，支持不同顏色盲道光信號識別。八，本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)障礙距離信息的快速精確捕獲，障礙距離范圍可調(diào)，支持不同大小障礙距離識別。九，本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)探測功能切換開關(guān)與MCU模塊編程結(jié)合，增強(qiáng)系統(tǒng)穩(wěn)定性。
【附圖說明】
[0015]通過閱讀參照以下附圖對非限制性實(shí)施例所作的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點(diǎn)將會變得更明顯:
[0016]圖1為本發(fā)明盲道和障礙識別系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖2為本發(fā)明中盲道探測模塊的原理框圖。
[0018]圖3為本發(fā)明中障礙探測模塊的原理框圖。
[0019]圖4為本發(fā)明中MCU模塊與震動提醒模塊工作時的原理框圖。
[0020]圖5為本發(fā)明中MCU模塊與語音提醒模塊工作時的原理框圖。
[0021]圖6為本發(fā)明盲道和障礙識別方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]下面結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。以下實(shí)施例將有助于本領(lǐng)域的技術(shù)人員進(jìn)一步理解本發(fā)明，但不以任何形式限制本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)指出的是，對本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)。這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0023]如圖1所示，本發(fā)明盲道和障礙識別系統(tǒng)包括系統(tǒng)總開關(guān)1、探測功能切換開關(guān)2、語音提醒模塊3、震動提醒模塊4、提醒功能切換開關(guān)5、電源模塊6、MCU模塊7、障礙探測模塊8、盲道探測模塊9、拐杖手柄10和拐杖杖身11，拐杖手柄10采用鏤空塑料制成，系統(tǒng)總開關(guān)I鑲嵌于拐杖手柄10的左前端，探測功能切換開關(guān)2置于拐杖手柄10的頂端上，提醒功能切換開關(guān)5鑲嵌于拐杖手柄的中下端上，語音提醒模塊3和震動提醒模塊4都置于拐杖手柄10的內(nèi)部；拐杖杖身11采用鏤空塑料制成，從上到下依次排放的是電源模塊6、MCU模塊7、障礙探測模塊8和盲道探測模塊9 ;系統(tǒng)總開關(guān)10與電源模塊6電連接，從而控制整個系統(tǒng)；探測功能切換開關(guān)2和提醒功能切換開關(guān)5都與MCU模塊7電連接，控制相應(yīng)的模塊；語音提醒模塊3、震動提醒模塊4、障礙探測模塊8和盲道探測模塊9都與MCU模塊7電連接，通過開關(guān)控制相應(yīng)部分的功能實(shí)現(xiàn)，具體來說，通過探測功能切換開關(guān)2控制選擇盲道識別或障礙識別，識別信號采集過后通過MCU模塊7處理，最后通過語音提醒模塊3或震動提醒模塊4提示相應(yīng)的信息。電源模塊6連接到整個系統(tǒng)的各個部分，為整個系統(tǒng)供電。整個系統(tǒng)的連線都在拐杖內(nèi)部，其他鏤空部分用其他材料填充。系統(tǒng)中各個部分通過杜邦線連接。
[0024]系統(tǒng)總開關(guān)I采用兩段式撥動開關(guān)，包含兩種模式，用于控制整個系統(tǒng)的工作與否。
[0025]探測功能切換開關(guān)2采用三段式撥動開關(guān)，包含三種模式，分別是盲道探測模式、障礙探測模式及兩種模式同時工作。
[0026]語音提醒模塊3由華邦公司的ISD1760芯片為核心與外圍電路共同組成，ISD1760芯片集成了數(shù)據(jù)存儲器，用于存放語音信號