基於圖像識別技術的全自動可載人導盲車及控制方法
2023-05-25 01:18:31
專利名稱：基於圖像識別技術的全自動可載人導盲車及控制方法
技術領域：
本發明涉及一種基於圖像識別技術的全自動可載人導盲車及控制方法，屬於殘疾人專用交通工具領域。
背景技術：
隨著科技和人類文明的不斷進步，殘疾人有權利享受現代化科技帶來的一系列有益成果。作為盲人，更應該有機會通過現代科技創造的成果來親身感受這個世界的變化。早期的導盲措施多為導盲犬和導盲手杖；後期隨著科技發展，導盲眼鏡和導盲機器人也面向盲人消費者。各大科研機構和專業人員也在不斷探索創新和改進導盲設備的一系列方法，類似基於超聲波盲道探測技術的導盲車也有專利公布。 無論哪種研究最終都沒有實現盲人自動駕車出行的效果，導盲設備只是盲人出行的指路工具。
發明內容
本發明要解決的而技術問題是針對現有導盲設備存在的問題，結合發明人長期的實踐經驗，以圖像識別模板比對技術為核心，設計出一種基於圖像識別技術的全自動可載人導盲車及控制方法。本發明解決其技術問題所採用的技術方案是該基於圖像識別技術的全自動可載人導盲車，其特徵在於包括盲道識別系統，語音導航系統，中控系統和動カ系統，中控系統根據盲道識別系統和語音導航系統傳遞的系統信息，按照中控系統內嵌的控制策略控制動力系統的動作模式。所述的盲道識別系統包括路況識別模塊，盲道識別模塊和盲道識別系統中央控制模塊；路況識別模塊採用高速圖像處理晶片，通過在線模板比對實現道路障礙物識別，道路行人識別，交通標誌識別和道路車輛識別；盲道識別模塊採用高速圖像處理晶片，通過在線模板比對實現盲道探測和盲道定位；盲道識別系統中央控制模塊負責路況識別模塊和盲道識別模塊的具體動作，同時為中控系統提供即時路況信息和盲道信息。所述的語音導航系統包括一能夠對行進路線語音導航和行進路線的自由設定的GPS語音導航模塊，GPRS通信模塊，語音識別模塊和語音導航系統中央控制模塊；一能夠使盲人車主與外界的通話聯繫和實現緊急情況下的遠程控制的GPRS通信模塊；一能夠獲取語音信息，並將其轉換為系統指令提供給語音導航系統中央控制模塊的語音識別模塊和ー能夠綜合處理語音識別模塊，GPRS通信模塊和GPS語音導航模塊的具體動作，同時為中控系統提供即時語音導航信息的語音導航系統中央控制模塊。所述的中控系統包括一能夠綜合處理通信管理模塊獲取的即時系統信息，並具體控制自鎖模塊的相關動作的微處理模塊，一能夠實現中控系統與盲道識別系統，語音導航系統和動力系統之間的即時通信管理模塊和自鎖模塊的通信管理模塊和一能夠實現駐車時的指紋識別鎖定和語音識別鎖定，防止車輛在駐車時的意外操作，以及防止車輛被盜的自鎖模塊。所述的動力系統包括用於車輛的動力輸出的動力驅動模塊,用於車輛的左右轉彎和前進後退的動力轉向模塊和即時獲取中控系統的控制信號，綜合控制動力驅動模塊和動力轉向模塊的具體動作的動力系統中央控制模塊。所述的傳遞的系統信息為路況信息、盲道信息和即時語音導航信息。—種基於圖像識別技術的全自動可載人導盲車的控制方法，其特徵在於中控系統內嵌的控制策略的具體步驟為步驟I :啟動電源後中控系統進行軟硬體初始化操作，系統工作正常轉步驟2 ;否貝U，語音故障報警；步驟2 :中控系統發出指令語音提示系統解鎖操作，解鎖成功轉步驟3 ;否則，語音提示再次解鎖操作，錯誤次數超過預設限定值，中控系統永久鎖定；步驟3 :中控系統發出指令，語音導航系統開啟，等待識別語音信息指令，若收到語音信息指令，轉步驟4 ;否則，語音提示輸入語音信息，提示次數超過預設限定值後，中控系統自鎖轉步驟2 ;步驟4 :語音導航系統接收到語音信息指令時，通過語音識別模塊將語音信息轉化為系統指令，並將此系統指令傳遞給中控系統；中控系統根據此系統指令控制GPS語音導航模塊和GPRS通信模塊的具體動作，同時啟動盲道識別系統和動力系統，轉步驟5 ；步驟5 :中控系統綜合處理GPS語音導航模塊信息，GPRS通信模塊信息和盲道識別系統信息，並據此進行動力系統的實時控制。與現有技術相比，本發明基於圖像識別技術的全自動可載人導盲車及控制方法所具有的有益效果是本發明的基於圖像識別技術的全自動可載人導盲，採用圖像識別技術進行盲道探測和盲道定位，確保了行進路線的安全性和準確性；利用GPRS通信模塊中的遠程控制功能和通話功能，確保了盲人遇到緊急情況時行車的安全性；採用GPS語音導航模塊實現了行車路程的自由設定；本發明的基於圖像識別技術的全自動可載人導盲車及控制方法，採用智能化程度較高的控制方法，極大地改善了目前盲人出行的現狀，提升了盲人的生活質量，是未來殘疾人甚至是正常的老年人駕車出行的理想代步工具。
圖I本發明基於圖像識別技術的全自動可載人導盲車中控系統控制策略框圖；圖2本發明基於圖像識別技術的全自動可載人導盲車的結構框圖；圖3本發明基於圖像識別技術的全自動可載人導盲車出行路況演示圖。圖1-3為本發明的基於圖像識別技術的全自動可載人導盲車及控制方法最佳實施例。其中圖3中，1、4、5、8、9為導盲車所處道路上的不同位置2道路行人3道路車輛6提示盲道7斑馬線10交通信號燈11行進盲道12直行標誌13道路中心線14中心圈15導盲車所處位置9的後方車輛16導盲車所處位置9的前方車輛。
具體實施方式
下面結合附圖1-3對基於圖像識別技術的全自動可載人導盲車及控制方法進行詳細說明。如圖I所示為本發明基於圖像識別技術的全自動可載人導盲車中控系統控制策略框圖，具體控制策略如下步驟I啟動電源後中控系統進行軟硬體初始化操作，系統工作正常轉步驟2 ;否貝U，語音故障報警；步驟2中控系統發出指令語音提示系統解鎖操作，解鎖成功轉步驟3 ;否則，語音提示再次解鎖操作，錯誤次數超過預設限定值，中控系統永久鎖定；錯誤次數一般限定在3-10次之間，解鎖方式主要是語音識別和指紋識別解鎖；步驟3中控系統發出指令，語音導航系統開啟，等待識別語音信息指令，若收到語音信息指令，轉步驟4 ;否則，語音提示輸入語音信息，提示次數超過預設限定值後，中控系統自鎖轉步驟2 ;提示輸入次數一般限定在3-10次之間，語音信息指令採用模糊化信息指令，即指令中只要包含有中控系統指定指令信息便可觸發事件動作；步驟4語音導航系統接收到語音信息指令時，通過語音識別模塊將語音信息轉化為系統指令，並將此系統指令傳遞給中控系統；中控系統根據此系統指令控制GPS語音導航模塊和GPRS通信模塊的具體動作，同時啟動盲道識別系統和動力系統，轉步驟5 ;中控系統根據語音指令信息，通過控制GPS語音導航模塊，自動確定最佳行進至目的地路線，GPRS通信模塊主要用於日常通話和緊急情況下實現遠程控制的功能，即盲人車主指定聯繫人可以通過語音或是簡訊方式遠程控制駕駛車輛；所有各模塊的操作均通過語音識別模塊獲得的系統指令，通過中控系統的綜合處理後來確定具體動作優先級；步驟5中控系統綜合處理GPS語音導航模塊信息，GPRS通信模塊信息和盲道識別系統信息，並據此進行動力系統的實時控制。具體為各種轉彎，前進，後退，停車，泊車和急救等事件動作，均通過中控系統對獲取的各模塊和系統信息指令進行綜合處理後進行控制。如圖2所示為本發明基於圖像識別技術的全自動可載人導盲車的結構框圖，包括盲道識別系統，語音導航系統，中控系統和動力系統；中控系統根據盲道識別系統和語音導航系統傳遞的系統信息，系統信息為路況信息、盲道信息和即時語音導航信息。按照中控系統內嵌的控制策略具體控制動力系統的動作模式。盲道識別系統包括路況識別模塊,盲道識別模塊和盲道識別系統中央控制模塊；路況識別模塊主要採用高速圖像處理晶片，低端的如W99713圖像處理晶片，高端的如日本NEC的圖像並行處理晶片IMAPCAR2，及美國TI公司的TM320C6X等，通過在線模板比對技術來實現道路障礙物識別，道路行人識別，交通標誌識別和道路車輛識別，如斑馬線、停車轉彎標誌、信號燈及其其它標誌，行人姿態特徵、前後左右的車輛行駛特徵、路口等，該模塊還可以實現自動泊車功能；盲道識別模塊主要採用高速圖像處理晶片，通過在線模板比對技術來實現盲道探測和盲道定位，確保車輛沿盲道和盲道斷接出的道路平穩安全運行，如若採集到橫穿馬路行人圖像時，中控系統經過運算與比對，並根據行人姿態與橫穿速度、前後左右道路情況等參數，智能判斷安全距離和根據安全距離要求進一步採取措施，如剎車、變道等；盲道識別系統中央控制模塊主要負責路況識別模塊和盲道識別模塊的具體動作，同 時為中控系統提供即時路況信息和盲道信息。
語音導航系統包括GPS語音導航模塊，GPRS通信模塊，語音識別模塊和語音導航系統中央控制模塊；語音識別模塊採用的語音識別晶片如以色列TRODIO公司的QNC260，還有諸如RSC-100/164T，RSC-300/364, RSC4XX等，GPS語音導航模塊主要負責行進路線語音導航和行進路線的自由設定；GPRS通信模塊主要負責盲人車主與外界的通話聯繫和實現緊急情況下的遠程控制功能，可以進行語音和簡訊兩種方式的遠程控制；語音識別模塊主要負責獲取語音信息，並將其轉換為系統指令提供給語音導航系統中央控制模塊；語音導航系統中央控制模塊綜合處理語音識別模塊，GPRS通信模塊和GPS語音導航模塊的具體動作，同時為中控系統提供即時語音導航信息。中控系統包括微處理模塊，通信管理模塊和自鎖模塊；微處理模塊綜合處理通信管理模塊獲取的及時系統信息，並具體控制指紋識別自鎖模塊的相關動作；微處理模塊可以採用DSP如美國TI公司的2407，5402等或是與之相當的高速數據處理晶片，通信管理模塊主要負責中控系統與盲道識別系統，語音導航系統和動力系統之間的即時通信；自鎖模塊主要負責駐車時的指紋識別鎖定和語音識別鎖定，防止車輛在駐 車時的意外操作，以及防止車輛被盜。動力系統包括動力驅動模塊,動力轉向模塊和動力系統中央控制模塊；動力驅動模塊主要包括動力電池組,大功率直流電機和動力傳動系統,主要負責車輛的動力輸出 』動力轉向模塊主要負責車輛的左右轉彎和前進後退等動作；動力系統中央控制模塊即時獲取中控系統的控制信號，綜合控制動力驅動模塊和動力轉向模塊的具體動作。盲道識別系統中央控制模塊，語音導航系統中央控制模塊和動力系統中央控制模塊均可採用一般數據處理能力的單片機，如NEC的0881,0882單片機等或微處理器來進行主要數據處理操作。如圖3所示為本發明基於圖像識別技術的全自動可載人導盲車出行路況演示圖；情況一當本發明基於圖像識別技術的全自動可載人導盲車處於道路位置I時，盲道識別系統通過其內的路況識別模塊探測到道路行人2時，其根據高速圖像處理晶片內已有的道路行人影像模板，通過在線模板比對技術及時判定道路行人2的行為特徵，並將比對結果發送給中控系統，中控系統根據獲得的路況信息(距行人的車距，行人行進特徵等)，發送指令自動控制動力系統的具體動作；如若在線模板比對結果為行人快速行進，則中控系統根據獲得的路況信息及時發送指令給動力系統自動降低車速，並語音提示車主前方道路情況為有行人急行；情況二 當本發明基於圖像識別技術的全自動可載人導盲車處於道路位置4時，盲道識別系統通過其內的路況識別模塊探測到道路車輛3時，其根據高速圖像處理晶片內已有的道路車輛影像模板，通過在線模板比對技術及時判定道路車輛3的行為特徵，並將比對結果發送給中控系統，中控系統根據獲得的路況信息(距車輛的車距，車輛行進特徵(速度，直行，拐彎等)，車型，車牌號等)，發送指令自動控制動力系統的具體動作；如若在線模板比對結果為車輛拐彎，則中控系統根據獲得的路況信息及時發送指令給動力系統自動降低車速，並語音提示車主前方道路情況為有道路車輛轉彎；情況三當本發明基於圖像識別技術的全自動可載人導盲車處於道路位置5時，盲道識別系統通過其內的盲道識別模塊探測到提示盲道6時，其根據高速圖像處理晶片內已有的提示盲道影像模板，通過在線模板比對技術及時判定前方道路為轉彎，十字路口，地面高低狀況等路況，並將比對結果發送給中控系統，中控系統根據獲得的盲道識別信息，發送指令自動控制動力系統的具體動作，並同時語音提示盲人車主，進行下一步行進操作；如若在線模板比對結果為前方地面突起，則中控系統根據獲得的盲道識別信息及時發送指令給動力系統自動降低車速，並語音提示車主前方道路情況為地面突起，並要求提示下一步行進操作(如繼續降低車速等)；情況四當本發明基於圖像識別技術的全自動可載人導盲車處於道路位置8時，盲道識別系統通過其內的路況識別模塊探測到斑馬線7時，其根據高速圖像處理晶片內已有的道路交通標誌影像模板，通過在線模板比對技術及時判定前方道路為人行橫道，當路況識別模塊探測到交通信號燈10時，其根據高速圖像處理晶片內已有的道路交通標誌影像模板通過在線模板比對技術及時判定前方道路交通信號為通行，停止等信號，並將比對結果發送給中控系統，中控系統根據獲得的道路交通標誌識別信息，發送指令自動控制動力系統的具體動作，並同時語音提示盲人車主；如若在線模板比對結果為前方綠燈通行，道路標誌為斑馬線，則中控系統根據獲得的道路交通標誌信息及時發送指令給動力系統自動控制車速，並語音提示車主前方道路情況為人行橫道無行人，交通指示燈為通行信號；情況五當本發明基於圖像識別技術的全自動可載人導盲車處於道路位置9時，盲道識別系統通過其內的路況識別模塊探測到前後方車輛16和15時，其利用高速圖像處理晶片實時採集前後方車輛影像，並及時進行前後方車輛影像的實時在線模板比對，並將比對信息發送給中控系統；中控系統根據實時車輛影像模板比對信息，確定前後方車輛16和15的車距和行車速度，並根據此車輛信息自動控制本發明導盲車動力系統的行進速度，同時語音提示盲人車主前後方車輛行進特徵(車速，車距等)；以上各種情況，所有路段運行均由GPS語音導航系統和中控系統配合動力系統完成；在遇到緊急情況時，中控系統都將控制動力系統停車作為控制優先級，將觸發GPRS通信模塊中的遠程控制功能(自動發簡訊或接通盲人車主預先設定的求救號碼)作為控制次優先級，以此避免意外情況的發生，保障人身安全。以上所述，僅是本發明的較佳實施例而已，並非是對本發明作其它形式的限制，任何熟悉本專業的技術人員可能利用上述揭示的技術內容加以變更或改型為等同變化的等 效實施例。但是凡是未脫離本發明技術方案內容，依據本發明的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與改型，仍屬於本發明技術方案的保護範圍。
權利要求
1.一種基於圖像識別技術的全自動可載人導盲車，其特徵在於包括盲道識別系統，語音導航系統，中控系統和動カ系統，中控系統根據盲道識別系統和語音導航系統傳遞的系統信息，按照中控系統內嵌的控制策略控制動力系統的動作模式。
2.根據權利要求I所述的基於圖像識別技術的全自動可載人導盲車，其特徵在於所述的盲道識別系統包括路況識別模塊，盲道識別模塊和盲道識別系統中央控制模塊；路況識別模塊採用高速圖像處理晶片，通過在線模板比對實現道路障礙物識別，道路行人識別，交通標誌識別和道路車輛識別；盲道識別模塊採用高速圖像處理晶片，通過在線模板比對實現盲道探測和盲道定位；盲道識別系統中央控制模塊負責路況識別模塊和盲道識別模塊的具體動作，同時為中控系統提供即時路況信息和盲道信息。
3.根據權利要求I所述的基於圖像識別技術的全自動可載人導盲車，其特徵在於所述的語音導航系統包括一能夠對行進路線語音導航和行進路線的自由設定的GPS語音導航模塊，GPRS通信模塊，語音識別模塊和語音導航系統中央控制模塊；一能夠使盲人車主與外界的通話聯繫和實現緊急情況下的遠程控制的GPRS通信模塊；一能夠獲取語音信息，並將其轉換為系統指令提供給語音導航系統中央控制模塊的語音識別模塊和一能夠綜合處理語音識別模塊，GPRS通信模塊和GPS語音導航模塊的具體動作，同時為中控系統提供即時語音導航信息的語音導航系統中央控制模塊。
4.根據權利要求I所述的基於圖像識別技術的全自動可載人導盲車，其特徵在於所述的中控系統包括一能夠綜合處理通信管理模塊獲取的即時系統信息，並具體控制自鎖模塊的相關動作的微處理模塊，一能夠實現中控系統與盲道識別系統，語音導航系統和動力系統之間的即時通信管理模塊和自鎖模塊的通信管理模塊和一能夠實現駐車時的指紋識別鎖定和語音識別鎖定，防止車輛在駐車時的意外操作，以及防止車輛被盜的自鎖模塊。
5.根據權利要求I所述的基於圖像識別技術的全自動可載人導盲車，其特徵在於所述的動カ系統包括用於車輛的動カ輸出的動カ驅動模塊，用於車輛的左右轉彎和前進後退的動カ轉向模塊和即時獲取中控系統的控制信號，綜合控制動カ驅動模塊和動カ轉向模塊的具體動作的動カ系統中央控制模塊。
6.根據權利要求I所述的基於圖像識別技術的全自動可載人導盲車，其特徵在於所述的傳遞的系統信息為路況信息、盲道信息和即時語音導航信息。
7.—種權利要求I所述的基於圖像識別技術的全自動可載人導盲車的控制方法，其特徵在於中控系統內嵌的控制策略的具體步驟為 步驟I :啟動電源後中控系統進行軟硬體初始化操作，系統工作正常轉步驟2 ;否則，語音故障報警； 步驟2 :中控系統發出指令語音提示系統解鎖操作，解鎖成功轉步驟3 ;否則，語音提示再次解鎖操作，錯誤次數超過預設限定值，中控系統永久鎖定； 步驟3 中控系統發出指令，語音導航系統開啟，等待識別語音信息指令，若收到語音信息指令，轉步驟4 ;否則，語音提示輸入語音信息，提示次數超過預設限定值後，中控系統自鎖轉步驟2 ; 步驟4 :語音導航系統接收到語音信息指令時，通過語音識別模塊將語音信息轉化為系統指令，並將此系統指令傳遞給中控系統；中控系統根據此系統指令控制GPS語音導航模塊和GPRS通信模塊的具體動作，同時啟動盲道識別系統和動力系統，轉步驟5 ；步驟5 :中控系統綜合處理GPS語音導航模塊信息，GPRS通信模塊信息和盲道識別系統信息，並據此進行動力系統的實時控制。
全文摘要
一種基於圖像識別技術的全自動可載人導盲車及控制方法，屬於殘疾人專用交通工具領域。包括盲道識別系統，語音導航系統，中控系統和動力系統，中控系統根據盲道識別系統和語音導航系統傳遞的系統信息，按照中控系統內嵌的控制策略控制動力系統的動作模式。控制方法為啟動電源後中控系統進行軟硬體初始化操作；中控系統發出指令語音提示系統解鎖操作；中控系統發出指令，語音導航系統開啟，等待識別語音信息指令；語音導航系統接收到語音信息指令時，通過語音識別模塊將語音信息轉化為系統指令，並將此系統指令傳遞給中控系統；具有系統智能化程度高、控制方法先進科學，行進路線安全準確等優點，是盲人和老年人的理想專用交通工具。
文檔編號A61H3/06GK102670383SQ201110053080
公開日2012年9月19日 申請日期2011年3月5日 優先權日2011年3月5日
發明者劉東林, 宮春勇, 趙華, 高小群, 高述轅 申請人:山東申普交通科技有限公司