[发明专利]一种基于视觉跟踪的电动轮椅控制方法

说明书

本发明公开了一种基于视觉跟踪的电动轮椅控制方法，其采用的控制系统包括处理器以及与处理器相接的眼动仪，处理器的输出端接有电机驱动器，电动轮椅的电机与电机驱动器的输出端连接。其方法包括步骤：一、眼动图像采集及传输；二、眼动图像处理；三、路径规划；四、电动轮椅运动。本发明的设计新颖合理，功能完善，运算速度快，识别精度高，关联设备少，不受时间、空间、外在环境等限制，能够减轻电动轮椅操作人员的操作负担，还能够避免出错，实用性强，使用效果好，便于推广使用。

技术领域

本发明属于智能电动轮椅控制技术领域，具体涉及一种基于视觉跟踪的电动轮椅控制方法。

背景技术

轮椅是康复的重要工具，它不仅是肢体残疾者的代步工具，更重要的是使他们借助于轮椅进行身体锻炼和参与社会活动，老年人及残疾人使用轮椅已经非常普遍，然而在我们日常生活中可以看到轮椅重心固定且导向轮在很大程度上也起着承重轮的作用，使用时较为费力，普通轮椅一般由轮椅架、车轮、刹车装置及座位四部分组成。现代科技的进步也使得轮椅得到了很大的发展，出现了电动轮椅、GPS电动轮椅、特制轮椅、运动轮椅等多功能轮椅，电动轮椅的出现给人们提供了自动代步、按摩、高度调节和爬坡功能，满足了更多人的需求。然而，虽然现有的轮椅一般可以实现轮椅最基本的功能，但是目前的轮椅均为手动控制，轮椅作为残疾人最重要的自主移动平台。对于渐冻人患者、中风患者、瘫痪患者来说，普通轮椅需要用户转动大车轮或按键控制行进方向，普通轮椅无法操作，不便于患有手部残疾的人进行操控。此外，患者在出行时，被其他事物所吸引注意力后，当遇到突发情况时如果反应不够迅速，不能及时操纵轮椅的移动，就会有巨大的安全隐患存在。

眼动控制技术用于人机交互可以将人的双手解放出来做一些其他重要的工作,另外,该技术也可以帮助残疾人使用计算机,使残疾人可以尽量正常的生活和娱乐。可靠的视线估计方法通过人眼睛的运动控制计算机,使人们轻松的实现了自己的目的意图,可以广泛应用于医学、交通、军事及娱乐等各个方面,提供全新的信息输入手段,全面提升社会科技水平,加速了以人作为中心的智能化技术的发展与实现。视线跟踪也称眼动追踪，主要是通过眼动追踪器实时地测量人眼的运动情况，并根据这些眼动情况提取出人眼的视线，并进行进一步的研究。一般来说，眼动追踪主要是测量出空间中人眼视线的实际落点。然后根据落点再做一些其他应用性的研究。计算机技术、人机交互技术以及集成芯片技术的飞速发展，使得视线跟踪系统不仅给用户有着操作简便舒适的感觉，有着干扰较小且精度较高的特点，而且它在诸多领域都有着广泛的应用。

在现有的眼动控制(视觉跟踪控制)轮椅的移动中，从检索出的文献中发现，在目前眼动控制轮椅中有两篇具有代表性的论文。第一篇，杭州电子科技大学2014级周婷婷的硕士毕业论文《基于有意眼动控制电动轮椅的研究》，该论文中将眼动控制这块用收集眼部电信号的方法来识别眼睛的运动方向，不够快捷方便；第二篇，国防科学技术大学2015级袁春兴的硕士毕业论文《基于眼动的人机自然交互》，该论文中可以短距离内将眼动控制轮椅，但是一旦当患者注视的位置较远时，就不能让轮椅自动的去进行路径规划和自主移动。现有技术中还缺乏完善、实用性强、使用效果好的基于视觉跟踪的电动轮椅控制系统及方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种结构简单、设计新颖合理、实现方便、眼动图像采集速度快、精度高、实用性强、使用效果好、便于推广使用的基于视觉跟踪的电动轮椅控制系统。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种基于视觉跟踪的电动轮椅控制系统，包括处理器以及与处理器相接的眼动仪，所述处理器的输出端接有电机驱动器，所述电动轮椅的电机与电机驱动器的输出端连接。

上述的一种基于视觉跟踪的电动轮椅控制系统，所述处理器为DSP数字信号处理器。

本发明还公开了一种方法步骤完善、设计新颖合理、运算速度快、识别精度高、关联设备少、不受时间、空间、外在环境等限制、能够减轻电动轮椅操作人员的操作负担、还能够避免出错、实用性强、使用效果好、便于推广使用的基于视觉跟踪的电动轮椅控制方法，该方法包括以下步骤：