[发明专利]一种智能导盲装置及安装有该装置的导盲杖

说明书

技术领域

本发明属于日常生活用品技术领域，具体涉及一种适用于盲人或老年人使用的智能导盲装置及安装有该装置的导盲杖。

背景技术

人们生活中，尤其是在一些特殊人群领域，比如盲人、老年人在行走引导方面存在许多困难。目前，盲人出行主要依靠导盲杖和导盲犬的帮助，导盲犬需要长时间训练，价格昂贵，而且饲养麻烦，成本较高；导盲杖虽然使用方便，价格低廉，但探测范围小；另外，在红绿灯交叉路口、人车混杂路段以及没有交通标示的环境，盲人仅仅依靠导盲杖出行比较困难和危险。

随着科技的不断进步，越来越多的智能电子设备进入到了人们的生活中。为了使盲人出行更加方便，目前已有多项关于导盲设备的技术发明：例如，现技术中有提出一种智能导盲装置，包括：卫星定位模块、超声波模块、定位分析模块、中央处理单元、提示模块及语音输入模块；所述卫星定位模块用于获得用户所在的位置信息；所述超声波模块用于检测周围障碍物信息；通过卫星定位和超声波联合实现定位功能，并通过语音输入目的地信息，所述中央处理单元根据位置信息及目的地信息确定出行方案；所述提示模块，用于播放所述出行方案，进而实现导盲过程。

但是，上述导盲装置通过超声波进行检测，仅能检测近距离障碍物，对于实时变化的复杂路况难以实现实时分析，未能对行走路线上的障碍物、坑洼、行人、车辆及交通信号灯等做出准确的检测和合理的评估；并且仅通过当前位置信息和目的地信息确定出行方案，未能根据具体路况对盲人行走出行路线进行精确的路径规划，进而不能合理提供优选的出行方式，为其出行带来不便。

为此，亟待提供一种有效的导盲装置或系统，为盲人朋友或老年人的出行路线进行路径规划和路况分析、为其出行提供精确、具体的指引。

发明内容

本发明的目的是针对上述现有技术中存在的缺陷提出一种智能导盲装置及安装有该装置的导盲杖，针对目前导盲装置路况探测的不足，提出利用图像检测和识别的方法进行路况的实时检测，能够实现结合复杂路况实时状况进行路径规划及路况分析，对使用者进行实时提示，结合GPS精确定位，为盲人提供优先的的出行方式。

为了达到上述目的，本发明提出一种智能导盲装置，包括中央处理单元以及与中央处理单元相连的定位模块、语音交互模块、数据存储单元和图像采集模块；

所述语音交互模块包括语音输入模块和语音提示模块，用以实现目的地信息输入及路况提示信息的输出；

所述数据存储单元用以存储用户信息及地图数据信息；

所述图像采集模块用以采集实时路况图像；

所述中央处理单元包括路径规划模块和路况分析模块；所述路况分析模块包括交通信号灯检测分析模块、图像背景模型构建模块、路面信息检测分析模块和行人、车辆监测分析模块，用以实现对复杂路况的实时监测与分析；

所述中央处理单元控制管理各模块工作流程，根据定位模块获取用户位置，通过语音输入模块获得目的地信息，然后通过路径规划模块确定最优步行出行路线并通过语音提示模块播放导航信息；导航过程中结合数据存储单元、图像采集模块和路况分析模块实时分析路况信息，并通过语音提示模块实时播放提示信息引导用户出行。

进一步的，所述路径规划模块采用狄克特斯拉方法进行路径规划，包括限制交叉路口点搜索范围的路径规划范围限制模块和对交叉路口点之间的路径进行筛选处理的路径约减模块，通过提高路径规划的候选节点及边长空间，降低狄克斯特拉方法的输入规模，从而保证路径规划的时间效率。

进一步的，所述交通信号灯检测分析模块包括通过分颜色积分投影方法检测信号灯位置的信号灯位置定位模块以及判断信号灯类型的信号灯匹配模块，相比于传统方法简单有效，满足实时分析效率，同时结合图像分割和边缘检测进行形状颜色匹配，分析速度快，正确识别效率高。

进一步的，所述图像背景模型构建模块通过构建混合高斯模型（GMM模型），且其高斯子模型采用循环更新的方法，并结合图像采集模块进行背景分析获得图像背景，进而获得图像前景。通过循环更新高斯子模型，避免每次分析的时间浪费，在本发明的应用场景中，背景相对单一并变化缓慢，有效且大大提高了时间效率。

进一步的，所述路面信息监测分析模块通过图像采集模块对图像进行分析处理，获得前景的位置和面积信息，进而确定路面信息状态，有效减少坑洼、障碍物等的实时分析时间，大大提高检测效率。