[发明专利]一种用于视障人士导盲的路径规划与避障方法

说明书

本发明公开一种用于视障人士导盲的路径规划与避障方法，运用机器视觉和人工智能技术对环境进行3D建模，对环境中的静态和动态障碍物进行检测和识别，获取障碍物所在区域，并计算出相对视障人士的距离和方位，采用九方格地图进行有效行走路径规划，通过语音播报前方路况信息，提示视障人士行走与避障；本发明能在动态环境下，感知环境中障碍物的空间位置，规划出供视障人士行走的路线，为视障人士的出行提供方便。

技术领域

本发明涉及导盲技术领域，尤其涉及一种用于视障人士导盲的路 径规划与避障方法。

背景技术

盲人作为社会群体中的特殊人群，他们终生生活在无边的黑暗 中，因此常常会遇到各种难题，目前市场上的一些导盲产品大多结构 简单而功能单一(只能简单提示前方有障碍物)，虽然有些产品使用 方便，但辅助效果并不明显，而且，视障朋友在使用时会碰到诸多问题，比如路况不好，坑洼不平，前方有悬挂的障碍物等等，普通的导 盲产品无法准确的探明。现有导盲产品的障碍物探测功能，仅仅局限 于对障碍物的距离进行探测，不能对障碍物所在方位进行精确定位， 并且只能对单一障碍物进行探测，如在多运动障碍物的探测中，仅仅 能够探测到离使用者距离最近的障碍物，因此使得产品的导盲功能实 用性大幅度降低。

关于智能导盲设备如导盲眼镜，在国际和国内都有团队和公司进 行过研究，但由于性能以及使用体验不理想等原因始终停留在性能检 测与小批量试产阶段，至今并未形成规模化市场。尤其是在国内，对 视障人士辅助导盲设备的研发更是处于起步阶段，距大规模产品化、 商业化还有很长的一段距离，而且就目前而言，我国针对导盲设备的市场空间还远没有达到发展普及阶段，因此，解决上述问题显得尤为 重要。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种用于视障人士导盲的路径规划 与避障方法，运用机器视觉和人工智能技术对环境进行3D建模，对 环境中的静态和动态障碍物进行检测和识别，获取障碍物所在区域， 并计算出相对视障人士的距离和方位，采用九方格地图进行有效行走 路径规划，通过语音播报前方路况信息，提示视障人士行走与避障。

为了实现上述技术方案，本发明提供了一种用于视障人士导盲的 路径规划与避障方法,包括以下步骤：

步骤一：将双目摄像头安装到穿戴式终端上；

步骤二：运用机器视觉和人工智能技术对环境进行3D建模，所 述3D建模的模型地图为包括有九个有效区域的九方格地图，将九方 格地图中的底部中间位置处的有效区域方格作为用户落脚点的起始 方格，每一个有效区域的方格的边长设置为0.5m，视障人士下一步的行走路径以起始方格为基准，以左方、右方、左前方、正前方或右 前方的方格为即将行走的规划路线，路径规划的结果根据当前前方有 效区域内的障碍物分布来确定；

步骤三：路径规划，依据目标检测算法和双目测距算法得到有效 区域内障碍物所在位置、大小及与视障人士的距离，然后根据每个障 碍物所在位置规划出下一步的行走路线；

步骤四：通过语音播报前方路况信息，提示视障人士行走与避障， 然后重新规划路径。

进一步改进在于：在所述步骤三中，所述路径规划算法的实现步 骤为：

步骤一：找出有效区域内距离视障人士最近的一个和多个目标， 将其映射到九方格所在区域内；

步骤二：标出每个目标在九方格地图上的位置和覆盖区域，目标 的位置以检测到的目标框为基准，目标的覆盖区域就是检测框检测到 的区域；

步骤三：方格有效性检测，方格有效性由覆盖每个方格的目标的 区域和大小确定，具体针对每个格子所在位置的不同有不同的计算方 法；