一種導航系統的製作方法

2023-05-30 08:20:01 2

本發明涉及一種導航系統，特別涉及一種用於視覺障礙者或盲人的導航系統。

背景技術：

據官方估計到2020年我國視覺障礙人數將達到5000餘萬，而且我國每年會出現新盲人大約45萬，低視力135萬，即約每分鐘就會出現1個盲人，3個低視力患者。當前我國盲道設計存在很多問題，設計不規範、維護不及時、障礙物佔道等問題嚴重影響著盲人的行走安全，而且單一的盲道無法滿足盲人對輕鬆自如行走的需求，故如何使盲人或者低視力者能夠融入到這個社會去更好地生活已成為當前迫切需要解決的問題，要解決這個問題首要任務就是使盲人能夠安全自由的行走在城市空間中。

近些年，許多機構或個人都曾研製過一些幫助盲人行走的工具，如：帶揚聲器的導航棍，優點是晚上可發出光，提醒路人與司機，缺點是易壞、太敏感；探知前方障礙物的導盲鞋，優點是可以穿在腳上，缺點是測量範圍小，沒有語音提示；隨身攜帶超聲波探測和GPS定位裝置，優點測量範圍大，缺點是局部精度較低以及成本較高。目前專門為盲人設計的導航眼鏡種類很少，而且大多技術含量不高或者價格昂貴，而盲人外出時沒有相關設備的幫助，導致他們外出十分不便。

基於上述現有技術的不足之處，因此需要開發出一種用於盲人且結構簡單、攜帶方便、成本較低、導航精度高的導航眼鏡。

技術實現要素：

本發明的目的在於提供一種導航系統，包括眼鏡鏡架、圖像模塊、語音模塊、電源模塊、充電模塊以及紅外反光標識；其中，

所述眼鏡鏡架，包括鏡框、鼻梁、第一鏡腿、第二鏡腿、第一鏡腳 和第二鏡腳，所述鼻梁的形狀為長方體且中心處水平開設有長方形的通孔；

所述圖像模塊，位於所述長方形通孔中並與所述長方形通孔相互匹配，包括圖像處理單元、紅外光源和紅外攝像頭，所述紅外光源與所述紅外攝像頭水平間隔排列；所述紅外光源用於朝所述紅外反光標識方向發出紅外光，所述紅外攝像頭則用於捕獲由所述紅外反光標識反射回的紅外光並生成紅外圖像，所述圖像處理單元用於分析處理由所述紅外攝像頭生成的紅外圖像並將處理結果傳至所述語音模塊；

所述語音模塊，位於所述第一鏡腿上且靠近所述第一鏡腳的端部，包括語音單元、耳機接口和耳機；所述語音模塊根據所述圖像處理單元的處理結果而通過所述耳機向盲人發出語音提示；

所述第一電源模塊和所述第二電源模塊，分別位於所述第一鏡腿和所述第二鏡腿上且靠近所述鏡框的端部，用於向所述導航眼鏡供電；

所述充電模塊，位於所述第二鏡腿上且靠近所述第二鏡腳的端部，包括充電單元和充電接口，用於為所述第一電源模塊和所述第二電源模塊進行充電；

所述紅外反光標識，位於所述盲人行走的周圍環境中，為由紅外反光材料製成的具有標識作用的圖形，用於反射所述紅外光源發出的紅外光。

優選地，所述第一鏡腿和所述第二鏡腿的中間部位安裝有多個LED閃光燈。

優選地，所述紅外光源為紅外發光二極體LED或LED陣列。

優選地，所述紅外攝像頭為廣角攝像頭，拍攝角度為150度。

優選地，所述紅外光源與所述紅外攝像頭水平間隔1～2cm。

優選地，所述圖像模塊的兩端還設置有轉軸，所述圖像模塊通過所述轉軸固定在鼻梁上並實現30度順時針或逆時針的角度旋轉。

優選地，所述充電接口為充電和數據傳輸二合一接口。

優選地，所述第一鏡腳上設置有藍牙模塊。

優選地，所述語音模塊還包括位於所述耳機上的麥克風。

優選地，所述第二鏡腳上設置有GPS模塊。

優選地，所述紅外反光材料為金屬粉。

優選地，所述紅外反光標識的結構為可粘貼或可熱熔的薄片狀。

優選地，所述紅外反光標識為由盲道地磚上一個或多個紅外反光點組成的具有標識作用的圖形。

優選地，所述紅外反光點位於行進盲道地磚上每個條形凸起的中間位置或位於位於提示盲道地磚上圓形凸起的表面。

優選地，所述行進盲道地磚上共4個所述紅外反光點且連接後呈現直線，用於表示正常行走在行進盲道上。

所述提示盲道地磚上所述紅外反光點的分布設置如下：

所述提示盲道地磚上共8個紅外反光點且連接後呈現旋轉45度的正方形，用於表示即將進入彎道或即將進入直道；

所述提示盲道地磚上共5個紅外反光點且連接後呈現向右傾斜45度的斜線，用於表示向右拐彎；

所述提示盲道地磚上共5個紅外反光點且連接後呈現向左傾斜45度的斜線，用於表示向左拐彎；

所述提示盲道地磚上共8個紅外反光點且連接後呈現「T」字形，用於表示三岔路口；

所述提示盲道地磚上共9個紅外反光點且連接後呈現「十」字形，用於表示十字路口。

應當理解，前述大體的描述和後續詳盡的描述均為示例性說明和解釋，並不應當用作對本發明所要求保護內容的限制。

附圖說明

參考隨附的附圖，本發明更多的目的、功能和優點將通過本發明實施方式的如下描述得以闡明，其中：

圖1示意性示出本發明導航眼鏡的結構示意圖；

圖2示意性示出本發明導航系統的應用示意圖；

圖3(a)至圖3(f)示意性示出具有紅外反光標識的盲道地磚；

圖4(a)至圖4(f)示意性示出紅外攝像頭拍攝的具有紅外反光標識的盲道地磚的圖像；

圖5示意性示出盲人使用本發明導航系統的應用場景圖。

具體實施方式

通過參考示範性實施例，本發明的目的和功能以及用於實現這些目的和功能的方法將得以闡明。然而，本發明並不受限於以下所公開的示範性實施例；可以通過不同形式來對其加以實現。說明書的實質僅僅是幫助相關領域技術人員綜合理解本發明的具體細節。

在下文中，將參考附圖描述本發明的實施例。在附圖中，相同的附圖標記代表相同或類似的部件，或者相同或類似的步驟。

圖1示出了根據本發明一種盲人導航眼鏡100的結構示意圖。本發明的導航眼鏡100包括眼鏡鏡架1、圖像模塊2、語音模塊3、第一電源模塊4、第二電源模塊5、充電模塊6。

眼鏡鏡架1，包括鏡框101、鼻梁102、第一鏡腿103、第二鏡腿104、第一鏡腳105和第二鏡腳106。所述鼻梁102用於連接兩個鏡框101，所述鼻梁102的形狀為長方體且中心水平開設有長方形的通孔，該通孔用於放置圖像模塊2。所述第一鏡腿103和第二鏡腿104的中間部位安裝有多個LED閃光燈6，用於夜間警示作用。

圖像模塊2，位於鼻梁102的中間(如圖2所示)，包括圖像處理單元201、紅外光源202和紅外攝像頭203；所述紅外光源202為紅外發光二極體LED或LED陣列。所述紅外攝像頭203為廣角攝像頭，拍攝角度可達150度。所述紅外光源202與所述紅外攝像頭203水平間隔排列，間距約為1～2cm。

所述紅外攝像頭203用於獲取由紅外光源202發出並反射回的紅外光線，進而形成紅外圖像。圖像處理單元201對獲取的圖像進行處理和分析，最終將分析結果傳至語音模塊3並發出聲音提示。

優選地，所述圖像模塊2的兩端還設置有轉軸204，且通過其轉軸204固定在鼻梁102上並實現30度順時針或逆時針的角度旋轉，從而實現多方位多角度的拍攝功能，比如當需要拍攝地面時則向下順時針旋轉30度。

語音模塊3，位於第一鏡腿103上且靠近第一鏡腳106的端部，包括語音單元301、耳機接口302和耳機303。所述語音單元301根據圖像處理單元201傳送的不同分析結果而發出不同的語音提示。

第一電源模塊4和第二電源模塊5，分別位於第一鏡腿103和第二 鏡腿104上且靠近鏡框101的端部，用於向所述導航眼鏡100的用電模塊供電，採用雙電源供電可顯著提高導航眼鏡100的續航能力。

充電模塊6，位於第二鏡腿104上且靠近第二鏡腳106的端部，包括充電單元601和充電接口602，用於為第一電源模塊4和第二電源模塊5進行充電。優選地，所述充電接口602為充電數據傳輸二合一接口，既可以實現充電功能、也可以進行數據傳輸，例如可以通過該接口602向語音模塊3中上傳語音數據。

優選地，在第一鏡腳105上設置有藍牙模塊8，該藍牙模塊8可以與其他具有藍牙功能的設備進行通信，例如智慧型手機、可穿戴設備等。更加優選地，所述語音模塊3還包括位於耳機303上麥克風304，這樣盲人10即可利用藍牙模塊8和語音模塊3實現自動接聽智慧型手機的電話，也可以用來收聽廣播或音樂等。

優選地，在第二鏡腳106上設置有GPS模塊9，用於定位盲人10的大體位置以及提供語音導航服務，盲人10通過所述GPS模塊9即可實時清晰地知道自己所處的大體位置，比如某某街道、某某地標建築附近等，有效防止了盲人10迷路現象的發生。

本發明所述導航眼鏡100主要利用盲人10行走的周圍環境中設置的紅外反光標識7來進行導航，所述紅外反光標識7為由紅外反光材料(例如金屬粉等)製成的具有標識作用的圖形，用於反射所述紅外光源202發出的紅外光。當紅外光源202照射到周圍的紅外反光標識7時會發生反射現象，此時紅外攝像頭203就會捕獲到紅外反射光並生成紅外圖像，圖像處理單元201對紅外圖像進行識別處理並得出識別結果(即當前紅外反光標識7所代表的圖形含義)，最終語音模塊3根據不同的圖像識別結果發出不同語音提示，從而保障了盲人的行走安全。

本發明還提供了一種導航系統200，所述導航系統200包括上述本發明的導航眼鏡100和紅外反光標識7，如圖2所示，所述紅外反光標識7分為地上標識11和地面標識12。盲人10佩戴上所述導航眼鏡100後即可通過語音獲知地上標識11或地面標識12的信息，從而實現導航作用。所述地上標識11和地面標識12為可粘貼或可熱熔的薄片狀結構，從而可以直接粘貼或熱熔在路牌、廣告牌、牆面、盲道地磚或專門標識牌的表面。

圖3至圖5示出了本發明導航系統200的一個實施例，在該實施例中所述紅外反光標識7(即地面標識11)為一個或多個紅外反光點15組成，且所述紅外反光點15組成了具有標識作用的圖形。盲道地磚分為行進盲道地磚13和提示盲道地磚14，其中有條形引導磚的為行進盲道地磚13(如圖3(a))，用於引導盲人或盲人放心前行；帶有圓點的提示磚為提示盲道地磚14(如圖3(b)至圖3(f))，用於提示盲人或盲人前方的空間環境將發生變化，設置於行進盲道地磚13的起點、終點以及拐彎處。

如圖3(a)所示，在行進盲道地磚13上每個條形凸起的中間位置粘貼、熱熔或內嵌有紅外反光點15，也可與行進盲道地磚13一體成型，所有4個紅外反光點15連接顯現直線即形成了具有標識作用的圖形(即紅外反光標識7)，用於標識行進盲道地磚13的寬度，以防止盲人10行走時偏離盲道。

同樣地，如圖3(b)至圖3(f)所示，在提示盲道地磚14的圓形凸起表面有選擇地粘貼、熱熔或內嵌有紅外反光點15，也可與提示盲道地磚14在製造時一體成型；其中圖3(b)中8個紅外反光點15連接後呈現旋轉45度的正方形、圖3(c)中5個紅外反光點15連接後呈現向右傾斜45度的斜線、圖3(d)中5個紅外反光點15連接後呈現向左傾斜45度的斜線、圖3(e)中8個紅外反光點15連接後呈現「T」字形、圖3(f)中9個紅外反光點15連接後呈現「十」字形，分別用於表示即將進入彎道或即將進入直道、向右拐彎、向左拐彎、三岔路口和十字路口。

當本發明所述導航眼鏡100的紅外攝像頭203朝前下方拍攝盲道地磚時即可獲取不同的標識形狀，並通過圖像處理單元201分析出具體是哪種標識，進一步將分析結果傳至語音模塊3，從而通過耳機303發出語音提示盲人10注意盲道轉彎。通過本發明的導航系統200可以精確識別出盲人10在行走過程前方盲道的提示信息以及前方是否有障礙物，同時結合所述GPS模塊9對盲人10進行定位即可有效提高盲人10的活動範圍和行走安全性。

由於城市盲道建設不規範或盲道被其他物體佔據等原因，導致盲人10行走在盲道時存在一定的安全風險，通過本發明所述導航系統200可以有效解決這個問題，紅外攝像頭203獲取盲道上的紅外標識點15圖像，經圖像處理單元201分析圖像中不包括或不全包括紅外標識點15，則通 過語音模塊3提示盲人10前方盲道存在障礙物，從而有效保障盲人10在盲道上的行走安全。

圖5示出了盲人10使用本發明導航系統的應用場景圖，佩戴有本發明導航眼鏡100的盲人10行走在盲道上，調整所述紅外攝像頭203的拍攝角度以便朝前下方拍攝盲道地磚上的紅外反光點15。如圖5所示，盲人10在第一個拐彎處將會依次聽到的是從直道進入彎道、向右拐彎、從彎道進入直道等語音提示；在第二個拐彎處將會依次聽到的是從直道進入三岔路口、向左拐彎或向右拐彎、從彎道進入直道等語音提示，當盲人10在行走過程中偏離盲道時語音模塊3會發出提醒並引導回盲道上行走。

本發明所述的導航眼鏡及導航系統可有效幫助盲人10安全地行走在具有紅外反光標識的城市空間中或盲道上，簡單高效的解決了城市盲道使用率低的難題，只須在現有盲道上增加紅外反光標識即可，提高了盲人的活動範圍具有結構簡單、成本低廉、可實施性強、導航精準、適用範圍廣等優點。

所述附圖僅為示意性的並且未按比例畫出。雖然已經結合優選實施例對本發明進行了描述，但應當理解本發明的保護範圍並不局限於這裡所描述的實施例。

結合這裡披露的本發明的說明和實踐，本發明的其他實施例對於本領域技術人員都是易於想到和理解的。說明和實施例僅被認為是示例性的，本發明的真正範圍和主旨均由權利要求所限定。