基於dsp的盲人超市購物輔助裝置的製作方法
2023-05-29 23:56:16
專利名稱：基於dsp的盲人超市購物輔助裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種檢測技術領域的導盲裝置，尤其涉及輔助盲人在大型超市中無障礙獨立購物的購物輔助裝置。
背景技術：
普通人通過視覺得到的外界信息佔80%以上，由於視覺受到損害，盲人的生活存在著諸多限制。據世界衛生組織估計，目前世界上有超過4000萬的盲人，其中絕大部分無法通過藥物或手術方法治癒。為幫助盲人克服失明帶來的困難，提高盲人生活質量，眾多科學家致力盲人輔助儀器的開發。重視盲人的生活上的困難並努力解決，表達了社會對弱勢群體的人文關懷，也是社會和諧的體現。
隨著城市化，現代化的發展，超市由於商品種類豐富，挑選商品自由方便，成為人們購物的重要場所。傳統的盲人行走引導設備，主要是對盲人在較為空曠的道路上行走提供輔助，在超市中使用有一定的局限性。盲杖在超市中使用會對貨架和商品造成較為頻繁的碰撞；而導盲犬由於衛生和安全等諸多考慮，被大部分的超市拒之門外。對於盲人而言，在較大的空間範圍和繁多的商品中挑選出自己需要的商品，獨立完成購物，是非常困難的。已有的輔助盲人超市購物的解決方案，都存在一定的局限性。如名稱為「超市盲人智能導購系統」的第200710046018. 5號中國專利所揭露的方案中，需要對超市進行前期大量的改造，在超市的地面上鋪設黑線，極大地限定了盲人的行動路線。又如名稱為「基於條形碼標識的盲人超市導購方法和裝置」的第200910045063. 8號中國專利提出了使用條形碼作為標識進行識別的方案，僅解決了商品的大致區域判斷的問題。有的方案甚至需要為每個商品添加專門輔助盲人識別的標識，對超市而言，人力和資源成本非常高，很難推廣使用。綜上，目前尚沒有完善的輔助盲人在大型超市中獨立購物的解決方案。
發明內容
本發明針對目前盲人在超市中遇到的「購物難」的問題，提供一套全方位的解決方案，幫助解決盲人在超市中可能遇到的問題，使盲人獨立無障礙地進行超市購物成為可能。為了達成上述目的，本發明提供了一種基於DSP的盲人超市購物輔助裝置，包括捕捉單元，其捕捉盲人在超市中的環境信息，並將所述環境信息轉換為數位訊號；DSP處理單元，其對所述與環境信息相對應的數位訊號進行處理，以得到與所述環境信息相對應的處理信號；提示單元，其根據所述處理信號向盲人發出提示，以幫助其購物。一些實施例中，所述捕捉單元為測距模塊，當所述測距模塊判定其前方的預定範圍內是否有障礙物；並且所述提示單元為振動裝置，其可根據所述DSP處理單元控制發生振動，其中當所述測距模塊判定其前方的預定範圍內存在障礙物時，將這一判定結果傳送至所述DSP處理單元，並且所述DSP處理單元根據這一判定結果控制所述振動裝置進行振動，以對盲人進行提示。
一些實施例中，所述測距模塊為紅外或超聲測距模塊。一些實施例中，所述捕捉單元為圖像捕捉模塊，其捕捉預先設置的與所述環境信息相對應的圖像標 識以生成圖像標識數位訊號；所述提示單元為語音提示設備，其可根據所述DSP處理單元的控制發出語音，其中當所述圖像捕捉模塊捕捉到所述圖像標識以生成圖像標識數位訊號之後，將所述圖像標識數位訊號傳送至所述DSP處理單元，並且所述DSP處理單元根據預先設定的定義將所述圖像標識數位訊號轉換為語音信號，並控制所述用語音提示設備發出與所述語音信號相對應的語音，以對盲人進行提示。一些實施例中，可將所述超市分為不同的區域，並且使得所述圖像標識與各區域相對應，由此，所述彩色條紋所包含的信息可以是商品的區域分類信息，或者是表示出口等特徵位置的提示性標識。一些實施例中，所述圖像標識包括特徵圖像，以便圖像捕捉模塊獲取的圖像能迅速判定彩色條標識是否存在及其所在的位置。一些實施例中，所述捕捉單元為紅外條形碼掃描模塊，其捕捉商品上的條形碼以形成條形碼數位訊號，並將所述信號發送至所述DSP處理單元；所述提示單元為語音提示單元，其可根據所述DSP處理單元的控制發出語音，其中，當所述紅外條形碼掃描模塊捕捉到所述條形碼以生成條形碼數位訊號之後，將所述條形碼數位訊號傳送至所述DSP處理單元，並且所述DSP處理單元根據預先設定的商品信息資料庫將所述條形碼信號轉換為語音信號，並控制所述用語音提示設備發出與所述語音信號相對應的語音，以對盲人進行提示。一些實施例中，所述商品信息資料庫存儲在所述DSP處理單元中，或者在超市的伺服器中，以供所述DSP處理單元經由無線網絡進行訪問。一些實施例中，包括前述捕捉單元和提示單元。一些實施例中，所述捕捉單元，DSP處理單元，及所述提示單元可分開設置。用DSP作為超市環境的主要判定處理器。相比傳統的嵌入式處理器，DSP在信號處理方面有其特有的優勢，可以對複雜的超市環境進行迅速有效的判定，增強了系統的運算速度和實時性。結合附圖，根據下文的通過示例說明本發明主旨的描述可清楚本發明的其他方面和優點。
結合附圖，通過下文的述詳細說明，可更清楚地理解本發明的上述及其他特徵和優點，其中圖I為根據本發明的盲人超市購物輔助裝置的方塊圖；圖2為根據本發明的捕捉單元的結構示意圖；圖3為根據本發明的提示單元的結構示意圖；圖4為根據本發明的盲人超市購物輔助裝置的使用狀態示意圖。
具體實施例方式參見示出本發明實施例的附圖，下文將更詳細地描述本發明。然而，本發明可以以許多不同形式實現，並且不應解釋為受在此提出之實施例的限制。相反，提出這些實施例是為了達成充分及完整公開，並且使本技術領域的技術人員完全了解本發明的範圍。這些附圖中，為清楚起見，可能放大了層及區域的尺寸及相對尺寸。現參考附圖詳細描述根據本發明的基於DSP的盲人超市購物輔助裝置的實施例。如圖I所示，根據本發明實施例的盲人超市購物輔助裝置包括捕捉單元，其捕捉盲人在超市中的環境信息，並將所述環境信息轉換為數位訊號。捕捉單元可捕捉盲人在超市中身邊的環境信息，並將環境信息轉換為數位訊號，以供DSP處理根據所述數位訊號進行處理(下文將詳述)。盲人超市購物輔助裝置還包括DSP處理單元，其對所述與環境信息相對應的數位訊號進行處理，以得到與所述環境信息相對應的處理信號。本發明基於數位訊號處理(Digital Signal Processor，簡稱DSP)的全方位超市輔助盲人購物解決方案。使用DSP作為系統的核心處理器，完成對信號的輸入輸出管理和調配。盲人超市購物輔助裝置還包括提示單元，其根據所述處理信號向盲人發出提示， 以幫助其購物。所述提示單元可以多種方式對盲人進行提示，以幫助其進行購物。盲人超市購物輔助裝置的捕捉單元包括用以進行避障的測距模塊，用以捕捉圖像標識的圖像捕捉模塊，及/或用以掃描商品信息的紅外條形碼掃描模塊。下文將詳述。盲人超市購物輔助裝置的提示單元包括可根據所述DSP處理單元控制發生振動的振動裝置可根據所述DSP處理單元的控制發出語音的語音提示設備。下文將詳述本實施例中，所述捕捉單元為測距模塊，當所述測距模塊判定其前方的預定範圍內是否有障礙物。所述提示單元為振動裝置，其可根據所述DSP處理單元控制發生振動。當所述測距模塊判定其前方的預定範圍內存在障礙物時，將這一判定結果傳送至所述DSP處理單元，並且所述DSP處理單元根據這一判定結果控制所述振動裝置進行振動，以對盲人進行提示。具體地，所述測距模塊包括紅外或超聲測距模塊。可在購物車前端安置超聲或紅外測距模塊，當購物車前方的障礙物和測距模塊的距離到達一定的閾值時，測距模塊將向DSP發送信號，然後DPS通過控制扶手的振動來提示用戶。另一實施例中，所述捕捉單元為圖像捕捉模塊，其捕捉預先設置的與所述環境信息相對應的圖像標識以生成圖像標識數位訊號。所述提示單元語音提示設備，其可根據所述DSP處理單元的控制發出語音。當所述圖像捕捉模塊捕捉到所述圖像標識以生成圖像標識數位訊號之後，將所述圖像標識數位訊號傳送至所述DSP處理單元，並且所述DSP處理單元根據預先設定的定義將所述圖像標識數位訊號轉換為語音信號，並控制所述用語音提示設備發出與所述語音信號相對應的語音，以對盲人進行提示。較佳實施例中，可將所述超市分為不同的區域，並且使得所述圖像標識與各區域相對應。由此，所述彩色條紋所包含的信息可以是商品的區域分類信息，或者是表示出口等特徵位置的提示性標識。較佳實施例中，所述圖像標識包括特徵圖像，以便圖像捕捉模塊獲取的圖像能迅速判定彩色條標識是否存在及其所在的位置。預先在超市商品分區中加入圖像標識，通過集成於頭盔上的圖像捕捉模塊獲取圖像，經過DSP的處理，提取圖像標識的特徵值，通過預先的定義轉換為聲音信號，使用耳機提示用戶所處的商品分區信息。
另一實施例中，所述捕捉單元還包括紅外條形碼掃描模塊，其捕捉商品上的條形碼以形成條形碼數位訊號，並將所述信號發送至所述DSP處理單元。所述提示單元為語音提示單元，其可根據所述DSP處理單元的控制發出語音。當所述紅外條形碼掃描模塊捕捉到所述條形碼以生成條形碼數位訊號之後，將所述條形碼數位訊號傳送至所述DSP處理單元，並且所述DSP處理單元根據預先設定的商品信息資料庫將所述條形碼信號轉換為語音信號，並控制所述用語音提示設備發出與所述語音信號相對應的語音，以對盲人進行提示。例如，可通過文字-語音轉換將條形碼所對應的商品名稱轉換為語音信息。較佳實施例中，所述商品信息資料庫存儲在所述DSP 處理單元中，或者在超市的伺服器中，以供所述DSP處理單元經由無線網絡進行訪問。本發明的所述捕捉單元並不受上文所提出之實施例的限制，而是可根據實際應用具體設置。本領域的技術人員應理解，本發明的所述捕捉單元可包括測距模塊、圖像捕捉模塊、及紅外條形碼掃描模塊中的一個，或者它們的組合。換言之，所述盲人超市購物輔助裝置的捕捉單元可包括用以進行避障的測距模塊，用以捕捉圖像標識的圖像捕捉模塊，及/或用以掃描商品信息的紅外條形碼掃描模塊中的一個或多個，如圖2所示。並且，所述捕捉單元還可為其他任何捕捉環境信息的設備。本發明的所述提示並不受上文的限制，而是可根據實際應用具體設置。本領域的技術人員應理解，本發明的所述提示可包括振動裝置和語音提示設備中的一個，或者它們的組合。換言之，所述盲人超市購物輔助裝置的捕捉單元可包括振動裝置可根據所述DSP處理單元的控制發出語音的語音提示設備中的一個或多個，如圖3所述。並且，所述提示還可為其他任何能進行提示的設備。如前所述，所述捕捉單元，DSP處理單元，及所述提示單元可分開設置。例如，可將採用購物車和配套的頭盔作為所述盲人超市購物輔助裝置統的載體，將主體部分集成於購物車，在頭盔處放置視頻圖像捕捉模塊。通過DSP運算處理，將輸入系統獲得的信息轉化為聲音和振動信號，傳遞給用戶。現參考圖4詳述表述根據本發明實施例的所述盲人超市購物輔助裝置的實例。如圖4所示，總體設計上考慮到系統核心部分本身有一定的重量，因此將主體部分(包括DSP處理單元，條形碼掃模塊)集成於超市的購物車上推行，減少用戶負重上的壓力。本實例中，集成了 DSP處理器和紅外線條形碼模塊的主體部分用標號2表示，應理解，其包括多個模塊。重量較輕的設備(包括攝像頭，耳機)則被集成於輕便頭盔4中。頭盔4可以避免碰撞對盲人頭部造成損傷，將攝像頭集成於頭盔4可以使盲人通過簡單的轉頭即可掃描周圍的環境。使用安裝在購物車的前端的超聲或紅外測距模塊I來檢測盲人前方的行人和障礙物。當測距模塊I探測到Im內有障礙物時，立刻向DSP處理單元發送警示信號，DSP處理單元接收到警示信號後，控制購物車把手處的振動單元3的輕微振動，通知盲人及時停步。既避免盲人與障礙物的碰撞對盲人的損害，也避免盲人的購物車碰撞到其他顧客，為其他顧客的購物造成影響。使用圖像標識和視頻捕捉模塊(未圖示)配合，來提示盲人所處的環境。首先在超市的商品分區中的醒目位置張貼包含預定義好信息的彩色條紋，彩色條紋包含的信息可以是商品的區域分類信息，也可以是表示出口等特徵位置的提示性標識。盲人配備該系統在超市中行走時，頭盔4上的視頻捕捉設備不斷將採集到的圖像送入DSP處理單元進行分析，當DSP處理單元檢測到圖像中包含彩色條紋的特徵區域時，提取該條紋的特徵碼，並與預先的定義對比。當發現符合條件的彩色條碼時，將該彩色條碼所代表的分區信息通過耳機告知用戶。使用全方位紅外掃描模塊，對目標商品的信息進行分析。在購物車上內置全方位紅外掃描平臺，可以在不需要精確對準的情況下掃描得到商品的條形碼。用戶拿起商品後，可以將其放到掃描平臺上，紅外掃描平臺通過閱讀條碼獲得的商品的特徵碼，並連接超市的資料庫，獲得商品的具體名稱，價格等必要信息，通過耳機告知用戶。整個購物輔助系統使盲人在超市這一複雜環境下無障礙行走成為可能，同時幫助盲人進行商品的定位，識別與認定。使得盲人在超市獨立購物成為可能。本發明具有如下優點。
(I)本發明將購物輔助裝置的主體集成於購物車上，盲人僅需要佩戴重量較輕的頭盔即可使用整套系統，而頭盔同時可以起到保護盲人頭部的作用，整套系統對盲人的自由行動基本沒有阻礙。(2)使用DSP作為超市環境的主要判定處理器。相比傳統的嵌入式處理器，DSP在信號處理方面有其特有的優勢，可以對複雜的超市環境進行迅速有效的判定，增強了系統的運算速度和實時性。(3)本發明不會為超市帶來額外的工作量。超市只需要配備本設計的購物車和頭盔，並事先一次性地為商品區域加入圖像標識，即可完成整套系統的配置。避免了為每一件商品增加盲人專用標識的巨大工作量，而由於大部分商品並不是被盲人購買，很可能這些工作量是無效的。(4)使用現有的成熟的紅外條形碼掃描系統來獲取商品的條形碼，以此作為商品的最終判定信息，可以確保盲人放入購物車的商品是正確的。因本技術領域的技術人員應理解，本發明可以以許多其他具體形式實現而不脫離本發明的精神或範圍。儘管業已描述了本發明的實施例，應理解本發明不應限制為這些實施例，本技術領域的技術人員可如所附權利要求書界定的本發明精神和範圍之內作出變化和修改。
權利要求
1.一種基於DSP的盲人超市購物輔助裝置，其特徵在於，包括 -捕捉單元，其捕捉盲人在超市中的環境信息，並將所述環境信息轉換為數位訊號； -DSP處理單元，其對所述與環境信息相對應的數位訊號進行處理，以得到與所述環境信息相對應的處理信號； -提示單元，其根據所述處理信號向盲人發出提示，以幫助其購物。
2.根據權利要求I所述的輔助裝置，其特徵在於，所述捕捉單元為測距模塊，當所述測距模塊判定其前方的預定範圍內是否有障礙物；並且所述提示單元為振動裝置，其可根據所述DSP處理單元控制發生振動，其中當所述測距模塊判定其前方的預定範圍內存在障礙物時，將這一判定結果傳送至所述DSP處理單元，並且所述DSP處理單元根據這一判定結果控制所述振動裝置進行振動，以對盲人進行提示。
3.根據權利要求2所述的輔助裝置，其特徵在於，所述測距模塊為紅外或超聲測距模 塊。
4.根據權利要求I所述的輔助裝置，其特徵在於，所述捕捉單元為圖像捕捉模塊，其捕捉預先設置的與所述環境信息相對應的圖像標識以生成圖像標識數位訊號；所述提示單元為語音提示設備，其可根據所述DSP處理單元的控制發出語音，其中當所述圖像捕捉模塊捕捉到所述圖像標識以生成圖像標識數位訊號之後，將所述圖像標識數位訊號傳送至所述DSP處理單元，並且所述DSP處理單元根據預先設定的定義將所述圖像標識數位訊號轉換為語音信號，並控制所述用語音提示設備發出與所述語音信號相對應的語音，以對盲人進行提示。
5.根據權利要求4所述的輔助裝置，其特徵在於，可將所述超市分為不同的區域，並且使得所述圖像標識與各區域相對應，由此，所述彩色條紋所包含的信息可以是商品的區域分類信息，或者是表示出口等特徵位置的提示性標識。
6.根據權利要求4 5中任一項所述的輔助裝置，其特徵在於，所述圖像標識包括特徵圖像，以便圖像捕捉模塊獲取的圖像能迅速判定彩色條標識是否存在及其所在的位置。
7.根據權利要求I所述的輔助裝置，其特徵在於，所述捕捉單元為紅外條形碼掃描模塊，其捕捉商品上的條形碼以形成條形碼數位訊號，並將所述信號發送至所述DSP處理單元；所述提示單元為語音提示單元，其可根據所述DSP處理單元的控制發出語音，其中，當所述紅外條形碼掃描模塊捕捉到所述條形碼以生成條形碼數位訊號之後，將所述條形碼數位訊號傳送至所述DSP處理單元，並且所述DSP處理單元根據預先設定的商品信息資料庫將所述條形碼信號轉換為語音信號，並控制所述用語音提示設備發出與所述語音信號相對應的語音，以對盲人進行提示。
8.根據權利要求7所述的輔助裝置，其特徵在於，所述商品信息資料庫存儲在所述DSP處理單元中，或者在超市的伺服器中，以供所述DSP處理單元經由無線網絡進行訪問。
9.根據權利要求I所述的輔助裝置，其特徵在於，包括如權利要求1，4，或7所述的捕捉單元和提示單元。
10.根據權利要求I所述的輔助裝置，其特徵在於，所述捕捉單元，DSP處理單元，及所述提示單元可分開設置。
全文摘要
一種基於DSP的盲人超市購物輔助裝置，包括捕捉單元，其捕捉盲人在超市中的環境信息，並將所述環境信息轉換為數位訊號；DSP處理單元，其對所述與環境信息相對應的數位訊號進行處理，以得到與所述環境信息相對應的處理信號；提示單元，其根據所述處理信號向盲人發出提示，以幫助其購物。用DSP作為超市環境的主要判定處理器。相比傳統的嵌入式處理器，DSP在信號處理方面有其特有的優勢，可以對複雜的超市環境進行迅速有效的判定，增強了系統的運算速度和實時性。
文檔編號G01C21/00GK102798388SQ20121020589
公開日2012年11月28日 申請日期2012年6月20日 優先權日2012年6月20日
發明者童善保, 王東瀟, 郭騰飛, 牛金海, 胡景迪, 翟予佳 申請人:上海交通大學