專利名稱：一種圖像超聲波導(dǎo)盲系統(tǒng)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種傳感監(jiān)測儀器，更具體的涉及一種圖像超聲波導(dǎo)盲系統(tǒng)裝置。用檢測盲道圖像、用超聲波測障的方式引導(dǎo)盲人行走裝置，用于盲人在盲道導(dǎo)盲、避障； 通過光強傳感器驅(qū)動LED照明，即使在晚上和陰天自然光線較暗的復(fù)雜天候情況下也能引導(dǎo)盲人在盲道上行走；通過超聲波定位結(jié)合顏色/字符識別，用于辨認日常生活基本用品 (如食品、藥品、存折種類與存款金額等)。
背景技術(shù)：
眾所周知，盲道是盲人出行的唯一通道。盲道有鮮艷的黃色、特殊的紋理、和明顯的邊緣。但現(xiàn)在許多盲道上存在紋理邊緣磨損、還存在許多路障、凹坑等等安全隱患，不僅影響盲人出行的安全，還對盲人造成了很大的危害。因此，有必要設(shè)計一種在上述惡劣環(huán)境的盲道上能引導(dǎo)盲人安全出行的導(dǎo)盲裝置。本實用新型用圖像識別技術(shù)的CXD圖象采集，能夠探測盲道顏色、紋理和邊緣，并用語音提示盲人不斷修正前進的方向。還用超聲波技術(shù)的測障，對8m以內(nèi)盲道存在路障、 凹坑進行探測。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的在于提供一種圖像超聲波導(dǎo)盲系統(tǒng)的裝置。用于引導(dǎo)盲人在盲道上比較快速的行走。通過光強傳感器驅(qū)動LED照明，使盲人在復(fù)雜天候情況下也能在盲道上行走。通過超聲波定位結(jié)合顏色/字符識別，用于辨認日常生活基本用品(如食品、藥品、存折種類與存款金額等)。此裝置具有結(jié)構(gòu)簡單，操作靈活，制造成本低的優(yōu)點。為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用以下技術(shù)措施—種圖像超聲波導(dǎo)盲系統(tǒng)裝置，包括CMOS小型攝像頭，光強傳感器，水平方向超聲波傳感器，ARMll處理系統(tǒng)，IXD觸摸顯示器，其特征在于CMOS攝像頭與ARMll處理系統(tǒng)的端口 JPl直接連接；水平方向超聲波傳感器的輸入端口 Trig與ARMll處理系統(tǒng)的輸出端口 GPLl相連接，水平方向超聲波傳感器的輸出口 Echo與ARMll處理系統(tǒng)的輸入端口 GPK9相連接；斜向下方向超聲波傳感器的輸入口 Echo 與ARMll處理系統(tǒng)的輸出端口 GPLO相連接，斜向下方向超聲波傳感器的輸出口 Echo與 ARMll處理系統(tǒng)的輸入端口 GPK8相連接；光強傳感器的時鐘信號線CLK與ARMll處理系統(tǒng)的GPL7端口相連接，光強傳感器的數(shù)據(jù)信號線DATA與ARMll處理系統(tǒng)的端口 GPK15相連接；斜向下方向超聲波屏蔽開關(guān)輸出端直接與ARMll處理系統(tǒng)的輸入端GPKO相連接； 水平方向超聲波屏蔽開關(guān)輸出端直接與ARMl 1處理系統(tǒng)的輸入端GPKl相連接；存折識別開關(guān)輸出端直接與ARM處理系統(tǒng)11的輸入端GPK2相連接；藥品識別開關(guān)輸出端直接與ARMll 處理系統(tǒng)的輸入端GPK3相連接；中英文轉(zhuǎn)換開關(guān)輸出端直接與ARMll處理系統(tǒng)的輸入端GPK5相連接；如上述所述圖像-超聲波導(dǎo)盲系統(tǒng)的裝置，其特征在于ARM11處理系統(tǒng)的輸出端口 GPL2與蜂鳴器驅(qū)動電路的輸入端相連；蜂鳴器驅(qū)動電路的輸出端與蜂鳴器相連接； ARMll處理系統(tǒng)的輸出端口 GPL3與LED報警燈驅(qū)動電路的輸入端相連；LED報警燈驅(qū)動電路的輸出端與紅色LED報警燈相連接；ARMll處理系統(tǒng)的輸出端口 GPL4與LED照明燈驅(qū)動電路的輸入端相連；LED照明燈驅(qū)動電路的輸出端與LED照明燈恒流驅(qū)動器的輸入端相連接；LED照明燈恒流驅(qū)動器的輸出端與LED照明燈相連接；ARM處理系統(tǒng)的輸出端口 GPL5與 LED閃光燈驅(qū)動電路的輸入端相連；LED閃光燈驅(qū)動電路的輸出端與LED閃光燈相連接；ARMll處理系統(tǒng)的Audio端口與音頻放大器輸入端相連接，音頻放大器輸出端與揚聲器相連接；ARMll處理系統(tǒng)的IXD端口 CONl與IXD觸摸顯示器通過40芯軟排線相連接；整個電路置于裝置外殼內(nèi)，由3. 7V鋰電池供電；3. 7V鋰電池與DC_DC升壓電路板輸入端相連，DC_DC升壓電路板+5V輸出端與音頻放大器、紅色LED報警燈、斜向下方向超聲波屏蔽開關(guān)、水平方向超聲波屏蔽開關(guān)、存折識別開關(guān)、藥品識別開關(guān)、中英文轉(zhuǎn)換開關(guān)、 蜂鳴器、光強傳感器、ARMll處理系統(tǒng)、斜向下方向超聲波傳感器、散熱風扇、LED照明燈恒流驅(qū)動器相連接，為其提供5V電源；DC_DC升壓電路板+12V輸出端與LED閃光燈、水平方向超聲波傳感器相連，為其提供12V電源。本實用新型的技術(shù)方案由ARM微處理器的中央控制器的主程序決定實現(xiàn)，主程序的指令存儲壓棧在電可擦除可編程只讀存儲器里(1-3分鐘信息)。在微處理器ARM單片機中央控制器接收到圖像、超聲波信號后，便執(zhí)行語音提示和聲音報警任務(wù)功能，以達到提示預(yù)警的目的；在中央控制器接收到圖像的信號后，便執(zhí)行顯示記錄任務(wù)功能；在中央控制器接收到圖像、光強傳感器的信號后，便執(zhí)行CCD圖像采集和拍照功能。本實用新型以ARM中央控制器為核心，實現(xiàn)盲道主動導(dǎo)航、自動測控預(yù)警盲道的凹凸和障礙物、辨識物品等多重功能。本實用新型與現(xiàn)有單一的圖像識別或超聲波測距避障導(dǎo)盲系統(tǒng)相比，具有以下優(yōu)點和效果現(xiàn)有導(dǎo)盲裝置大多用超聲波或紅外測距，導(dǎo)向不準；還有些系統(tǒng)是用圖像識別，但終因不能同時識別盲道顏色、紋理、邊緣，以至于導(dǎo)向不準，且無法快速識別大范圍的多種路障。本實用新型和其它單一的傳感器相比，克服了單一的圖像識別或測距避障導(dǎo)盲系統(tǒng)的局限，發(fā)揮兩者的的優(yōu)勢，彌補了兩者的缺陷；適應(yīng)復(fù)雜路況和全天候，具有盲道導(dǎo)航、辨別藥品和存折的復(fù)合功能。本實用新型檢測數(shù)據(jù)準確、工作穩(wěn)定可靠、性價比較高、實際應(yīng)用前景好等特點， 為解決盲人出行難、辨別藥品和存折難等日常生活急需問題提供便攜的機器視覺裝備。

圖1為圖像超聲波導(dǎo)盲系統(tǒng)的裝置結(jié)構(gòu)示意圖圖2為圖像超聲波導(dǎo)盲系統(tǒng)的電路結(jié)構(gòu)示意圖其中1-裝置外殼(F200)，2-LCD 觸摸顯示器(4. 3 英寸 WXCAT43_TG3#001 )， 3-達林頓管驅(qū)動電路(TIP122)，31-LED閃光燈驅(qū)動電路(TIP122)，32-LED照明燈驅(qū)動電路(TIP122), 33-LED報警燈驅(qū)動電路(TIP122)，34-蜂鳴器驅(qū)動電路(TIP122)，4-LED閃光燈 (12V)，5-CM0S小型攝像頭(0V9650/130W像素)，6-音頻放大器(M2822)，7-揚聲器(0. 5W), 8-紅色LED報警燈，9控制量輸入開關(guān)組，91-斜向下方向超聲波屏蔽開關(guān)，92-水平方向超聲波屏蔽開關(guān)，93-存折識別開關(guān)，94-藥品識別開關(guān)，95-中英文轉(zhuǎn)換開關(guān)，10-蜂鳴器 (SFM-27/5V)，11_DC_DC升壓電路板(3. 7V — >5V)，12-光強傳感器(6丫_30)，13-水平方向超聲波傳感器(URM05)，14-3. 7V 鋰電池(4000mAh)，15-LED 照明燈(CREE_R2)，16-ARM11 處理系統(tǒng)(S3C6410)，17-斜向下方向超聲波傳感器(5V)，18-散熱風扇(0. 3W)，19-LED照明燈恒流驅(qū)動器(350mA)。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖詳細說明本實用新型的具體實施方式
CMOS攝像頭5與ARMll處理系統(tǒng)16的端口 JPl相連接，用于盲道信息的檢測；水平方向超聲波傳感器13的輸入端口 Trig與ARMll處理系統(tǒng)16的輸出端口 GPLl相連接， 輸出口 Echo與ARMll處理系統(tǒng)16的GPK9端口相連接，用于測量前方障礙與裝置之間的距離；斜向下方向超聲波傳感器17的輸入口 Trig與ARMll處理系統(tǒng)16的GPLO端口相連接， 輸出口 Echo與ARMll處理系統(tǒng)16的GPK8端口相連接，用于接側(cè)前方障礙與裝置之間的距離；光強傳感器12的時鐘信號線CLK和數(shù)據(jù)信號線DATA分別與ARMll處理系統(tǒng)16的GPL7 和GPK15相連接，用于測量環(huán)境的光照強度。CMOS攝像頭5為0V9650，有效像素為130W ；水平方向超聲波傳感器13為URM05，有效探測距離可達8M，斜向下方向超聲波傳感器17探測范圍為5M，光強傳感器12為GY-30， 其光強探測范圍為(Γ65537拉克斯。音頻放大器6，其輸入端與ARMll處理系統(tǒng)16的Audio 端口相連接，輸出端與揚聲器7相連接，將由ARMll處理系統(tǒng)16輸入的音頻信號放大驅(qū)動揚聲器發(fā)音。LED閃光燈驅(qū)動電路31輸入端與ARMll處理系統(tǒng)16的輸出口 GPL5相連接，輸出端與LED閃光燈4相連接，將ARMll處理系統(tǒng)16輸出的控制信號放大，驅(qū)動LED閃光燈4 發(fā)光；LED照明燈驅(qū)動電路32輸入端與ARMll處理系統(tǒng)16的輸出口 GPL4相連接，輸出端與 LED閃光燈恒流驅(qū)動器19相連，將ARMll處理系統(tǒng)16輸出的控制信號放大，控制LED照明燈15是否發(fā)光；LED閃光燈恒流驅(qū)動器19輸出端直接與LED照明燈15相連接，為LED提供350mA恒定電流；LED報警燈驅(qū)動電路33輸入端與ARMll處理系統(tǒng)16的輸出口 GPL3相連接，輸出端與LED報警燈8相連接，將，ARMll處理系統(tǒng)16輸出的控制信號放大，驅(qū)動LED 報警燈8發(fā)光；；蜂鳴器驅(qū)動電路34輸入端與ARMll處理系統(tǒng)16的輸出口 GPL2相連接， 輸出端與蜂鳴器10相連接，將ARMll處理系統(tǒng)16輸出的控制信號放大，驅(qū)動蜂鳴器10蜂鳴報警。LED閃關(guān)燈4接12V直流電源，LED照明燈恒流驅(qū)動器19、LED報警燈8與蜂鳴器 19接5V直流電源。斜向下方向超聲波屏蔽開關(guān)91左端直接與ARMll處理系統(tǒng)16的輸入端GPKO相連接，右端上側(cè)信號線經(jīng)電阻Rl與+5V電源相連接，下側(cè)直接與GND相連接；水平方向超聲波屏蔽開關(guān)92左端直接與ARMll處理系統(tǒng)16的輸入端GPKl相連接，右端上側(cè)信號線經(jīng)電阻R2與+5V電源相連接，下側(cè)直接與GND相連接；存折識別開關(guān)93左端直接與ARMll處理系統(tǒng)16的輸入端GPK2相連接，右端上側(cè)信號線經(jīng)電阻R3與+5V電源相連接，下側(cè)直接與
5GND相連接；藥品識別開關(guān)94左端直接與ARMll處理系統(tǒng)16的輸入端GPK3相連接，右端上側(cè)信號線經(jīng)電阻R4與+5V電源相連接，下側(cè)直接與GND相連接；中英文轉(zhuǎn)換開關(guān)95左端直接與ARMll處理系統(tǒng)16的輸入端GPK5相連接，右端上側(cè)信號線經(jīng)電阻R5與+5V電源相連接，下側(cè)直接與GND相連接。4. 3英寸LCD觸摸顯示器2為WXCAT43_TG3#001，通過40芯軟排線與ARMll處理系統(tǒng)16的LCD端口 CONl直接相連，用于顯示程序運行狀態(tài)及進行相關(guān)操作。12V電源分別與LED閃光燈4、水平方向超聲波傳感器13相連，12V電源由3. 7V鋰電池經(jīng)DC_DC升壓電路板11提供。5V電源分別與音頻放大器、紅色LED報警燈8、斜向下方向超聲波屏蔽開關(guān)91、水平方向超聲波屏蔽開關(guān)92、存折識別開關(guān)93、藥品識別開關(guān)94、中英文轉(zhuǎn)換開關(guān)95、蜂鳴器 10、光強傳感器12、ARM11處理系統(tǒng)16、斜向下方向超聲波傳感器17、散熱風扇18、LED照明燈恒流驅(qū)動器19相連接。5V直流電源由3. 7V鋰電池經(jīng)DC_DC升壓電路板11提供。
權(quán)利要求1. 一種圖像超聲波導(dǎo)盲系統(tǒng)裝置，包括CMOS小型攝像頭(5)，光強傳感器(12)，水平方向超聲波傳感器(13)，ARMll處理系統(tǒng)(16)，IXD觸摸顯示器(2)，其特征在于CMOS攝像頭(5)與ARMll處理系統(tǒng)(16)的端口 JPl直接連接；水平方向超聲波傳感器 (13)的輸入端口 Trig與ARMll處理系統(tǒng)(16)的輸出端口 GPLl相連接，水平方向超聲波傳感器(13)的輸出口 Echo與ARMll處理系統(tǒng)(16)的輸入端口 GPK9相連接；斜向下方向超聲波傳感器(17)的輸入口 Echo與ARMll處理系統(tǒng)(16)的輸出端口 GPLO相連接，斜向下方向超聲波傳感器(17)的輸出口 Echo與ARMll處理系統(tǒng)(16)的輸入端口 GPK8相連接；光強傳感器(12)的時鐘信號線CLK與ARMll處理系統(tǒng)(16)的GPL7端口相連接，光強傳感器 (12)的數(shù)據(jù)信號線DATA與ARMll處理系統(tǒng)(16)的端口 GPK15相連接；斜向下方向超聲波屏蔽開關(guān)(91)輸出端直接與ARMll處理系統(tǒng)(16)的輸入端GPKO相連接；水平方向超聲波屏蔽開關(guān)(92)輸出端直接與ARMll處理系統(tǒng)(16)的輸入端GPKl相連接；存折識別開關(guān)(93)輸出端直接與ARM處理系統(tǒng)11 (16)的輸入端GPK2相連接；藥品識別開關(guān)(94)輸出端直接與ARMll處理系統(tǒng)(16)的輸入端GPK3相連接；中英文轉(zhuǎn)換開關(guān) (95)輸出端直接與ARMll處理系統(tǒng)(16)的輸入端GPK5相連接；如上述所述圖像-超聲波導(dǎo)盲系統(tǒng)的裝置，其特征在于=ARMll處理系統(tǒng)(16)的輸出端口 GPL2與蜂鳴器驅(qū)動電路(34)的輸入端相連；蜂鳴器驅(qū)動電路(34)的輸出端與蜂鳴器 (10)相連接；ARMll處理系統(tǒng)(16)的輸出端口 GPL3與LED報警燈驅(qū)動電路(33)的輸入端相連；LED報警燈驅(qū)動電路(33)的輸出端與紅色LED報警燈(8)相連接；ARMll處理系統(tǒng) (16 )的輸出端口 GPL4與LED照明燈驅(qū)動電路(32 )的輸入端相連；LED照明燈驅(qū)動電路(32 ) 的輸出端與LED照明燈恒流驅(qū)動器(19)的輸入端相連接；LED照明燈恒流驅(qū)動器(19)的輸出端與LED照明燈(15)相連接；ARM處理系統(tǒng)(16)的輸出端口 GPL5與LED閃光燈驅(qū)動電路(31)的輸入端相連；LED閃光燈驅(qū)動電路(31)的輸出端與LED閃光燈(4)相連接；ARMll處理系統(tǒng)(16)的Audio端口與音頻放大器(6)輸入端相連接，音頻放大器(6) 輸出端與揚聲器(7)相連接；ARMll處理系統(tǒng)(16)的IXD端口 CCMl與IXD觸摸顯示器(2) 通過40芯軟排線相連接；整個電路置于裝置外殼(1)內(nèi)，由3. 7V鋰電池(14)供電；3. 7V鋰電池(14)與DC_DC升壓電路板(11)輸入端相連，DC_DC升壓電路板(11) +5V輸出端與音頻放大器(6)、紅色LED 報警燈(8)、斜向下方向超聲波屏蔽開關(guān)(91)、水平方向超聲波屏蔽開關(guān)(92)、存折識別開關(guān)(93)、藥品識別開關(guān)(94)、中英文轉(zhuǎn)換開關(guān)(95)、蜂鳴器(10)、光強傳感器(12)、ARMll 處理系統(tǒng)(16)、斜向下方向超聲波傳感器(17)、散熱風扇(18)、LED照明燈恒流驅(qū)動器(19) 相連接，為其提供5V電源；DC_DC升壓電路板(11)+12V輸出端與LED閃光燈(4)、水平方向超聲波傳感器(13)相連，為其提供12V電源。
專利摘要本實用新型公開了一種圖像-超聲波導(dǎo)盲系統(tǒng)的裝置，其結(jié)構(gòu)為包括CMOS小型攝像頭，光強傳感器，水平方向超聲波傳感器，ARM11處理系統(tǒng)，4.3英寸LCD觸摸顯示器。CMOS攝像頭與ARM處理系統(tǒng)的端口JP1直接連接；水平方向超聲波傳感器的輸入端口Trig與ARM處理系統(tǒng)的輸出端口GPL1相連接，水平方向超聲波傳感器的輸出口Echo與ARM處理系統(tǒng)的輸入端口GPK9相連接；斜向下方向超聲波傳感器的輸入口Echo與ARM處理系統(tǒng)的輸出端口GPL0相連接，斜向下方向超聲波傳感器的輸出口Echo與ARM處理系統(tǒng)的輸入端口GPK8相連接；光強傳感器的時鐘信號線CLK與ARM處理系統(tǒng)的GPL7端口相連接，光強傳感器的數(shù)據(jù)信號線DATA與ARM處理系統(tǒng)的端口GPK15相連接。本實用新型具有結(jié)構(gòu)簡單，操作靈活，制造成本低的優(yōu)點。
文檔編號G06K9/00GK202236171SQ201120271099
公開日2012年5月30日 申請日期2011年7月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月28日
發(fā)明者張華昱, 張向國, 王熙, 邱立朋 申請人:張華昱