專利名稱：智能盲人導(dǎo)航眼鏡的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電子信息類，特別涉及一種智能盲人導(dǎo)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(hào)并通過信息處理系統(tǒng)微處理后進(jìn)行語音提示的智能盲人導(dǎo)航眼鏡。
背景技術(shù)：
盲人作為社會(huì)上的一個(gè)特殊群體，需要社會(huì)給予他們更多的關(guān)懷和照顧，使他們能夠更好的獨(dú)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(shí)，盲人更多的是手拄傳統(tǒng)的導(dǎo)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(shí)上，許多機(jī)構(gòu)都曾研制過一些幫助盲人行走的工具，如帶揚(yáng)聲器的導(dǎo)航棍，優(yōu)點(diǎn)是晚上可發(fā)出光，提醒路人與司機(jī)，缺點(diǎn)是易壞、太敏感；探知前方障礙物的導(dǎo)盲鞋，優(yōu)點(diǎn)是可以穿在腳上，缺點(diǎn)是測量范圍小，沒有語音提示；以上提到的這些盲人導(dǎo)航儀都因?yàn)榉N種原因未能推廣，通過對各種的導(dǎo)盲產(chǎn)品優(yōu)缺點(diǎn)的總結(jié)，根據(jù)盲人切身的要求和需要，急需要進(jìn)行改進(jìn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種智能盲人導(dǎo)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(shù)方案是
目前盲人導(dǎo)航裝置大多數(shù)是發(fā)現(xiàn)障礙物通過響聲高低進(jìn)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(jìn)行具體提示說明的裝置，沒有將攝像機(jī)和測距傳感器安裝在眼鏡上進(jìn)行數(shù)據(jù)圖像和距離數(shù)據(jù)信號(hào)采集的裝置。而智能盲人導(dǎo)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(hào)，使用信息處理系統(tǒng)對信號(hào)數(shù)據(jù)處理
3后，控制語音芯片輸出相應(yīng)的語言提示；
攝像機(jī)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(dǎo)體成像器件，能夠把光學(xué)影像轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，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(jìn)行處理比較分析，根據(jù)處理結(jié)果發(fā)出相應(yīng)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(qiáng)光、畸變小、體積小、壽命長、抗震動(dòng)等優(yōu)點(diǎn)。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(dǎo)航的實(shí)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(yīng)用，所以本發(fā)明設(shè)計(jì)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(shù)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于視頻圖像處理的各個(gè)領(lǐng)域，相關(guān)的圖像處理算法復(fù)雜靈活，處理的數(shù)據(jù)量大，因此實(shí)用的圖像處理硬件系統(tǒng)要求必須具有運(yùn)行復(fù)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(shí)時(shí)性，同時(shí)系統(tǒng)的體積、功耗、穩(wěn)定性等也有較嚴(yán)格的要求。隨著集成電路技術(shù)的發(fā)展，F(xiàn)PGA和DSP以其功耗低、體積小、速度快、設(shè)計(jì)靈活、利于系統(tǒng)集成、擴(kuò)展升級等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛地應(yīng)用于圖像處理領(lǐng)域。
本發(fā)明具體結(jié)構(gòu)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(gè)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(hào)之后，通過FPGA的控制緩存在片外SRAM中。DSP通過外部存儲(chǔ)器接口 EMIF訪問片外存儲(chǔ)器，EMIF不僅具有很強(qiáng)的接口能力，可以和各種存儲(chǔ)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(chǔ)器設(shè)備提供了接口控制，只需通過對EMIF寄存器的設(shè)置，便可完成對外部存儲(chǔ)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(shí)
際使用時(shí)根據(jù)對檢測到信息的分析，時(shí)時(shí)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(dá)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(jié)構(gòu)簡單、成本低、測量速度快和不受惡劣環(huán)境影響的優(yōu)點(diǎn)，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(diǎn)，超聲波測距的主要原理是測量渡越時(shí)間，渡越時(shí)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(biāo)物之間的距離，渡越時(shí)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(hào)幅度大小有關(guān)、易受環(huán)境影響，但測量電路簡單、容易實(shí)現(xiàn)、成本低，仍然得到了廣泛的應(yīng)用。超聲波測距傳感器的軟件編制采用模塊化結(jié)構(gòu)，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(jì)算模塊和顯示模塊等。對傳感器進(jìn)行標(biāo)定，由標(biāo)定實(shí)驗(yàn)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(shí)，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(shí)，分辨率的值和最大測量誤差有增大的趨勢，但當(dāng)夾角小于IO度時(shí)不明顯，夾角大于10度時(shí)有明顯增大，夾角大于30度時(shí)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(shí)收不到回波。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于整機(jī)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(shí)用性強(qiáng)。


圖1為本發(fā)明的主視示意圖；圖2為本發(fā)明的側(cè)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(jié)構(gòu)示意圖6為本發(fā)明的實(shí)施例程序流程示意圖。
具體實(shí)施例方式
如附圖1至附圖4所示，本發(fā)明智能盲人導(dǎo)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(jī)5、信息處理器系統(tǒng)6、數(shù)據(jù)線7所組成。
使用吋，行進(jìn)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(hào)，將針孔攝像頭或CCD安裝在眼鏡片后側(cè)靠近眼鏡腿3的內(nèi)側(cè)，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(cè)，而信號(hào)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(hào)進(jìn)行分析處理，發(fā)出控制信號(hào)，控制語音合成模塊發(fā)出相應(yīng)的語音提示信息，通過耳機(jī)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(dòng)態(tài)程序流程是首先對智能盲人導(dǎo)航眼鏡進(jìn)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(yù)警提示障礙物實(shí)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(dāng)前位置；如路況有變化按比較分析情況做出相應(yīng)的語音提示；接下來檢查是否查詢當(dāng)前位置，如不查詢當(dāng)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(dāng)前位置，則啟動(dòng)GPS接收模塊，獲取當(dāng)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(dá)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(diǎn)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(guān)機(jī)，如不關(guān)機(jī)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(guān)機(jī)則退出系統(tǒng)。
權(quán)利要求
1、一種智能盲人導(dǎo)航眼鏡，其特征在于是由眼鏡、耳機(jī)、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(gè)眼鏡腿的內(nèi)側(cè)、眼鏡片的后側(cè)；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(yīng)的提示語言通過語音模塊輸出到耳機(jī)。實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)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(hào)，并通過語音輸出模塊輸出盲人所在位置及將要到達(dá)的目的地的行走路線提示。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能盲人導(dǎo)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(quán)利要求1所述的智能盲人導(dǎo)航眼鏡，其特征在亍所 說的耳機(jī)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(quán)利要求1所述的智能盲人導(dǎo)航眼鏡，其特征在于所 說的智能盲人導(dǎo)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(dǎo)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(jī)、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(gè)眼鏡腿的內(nèi)側(cè)，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(gòu)成。優(yōu)點(diǎn)在于整機(jī)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(shí)用性強(qiáng)。
文檔編號(hào)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(quán)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(xué)