基于图像识别技术的全自动可载人导盲车及控制方法

摘要

一种基于图像识别技术的全自动可载人导盲车及控制方法，属于残疾人专用交通工具领域。包括盲道识别系统，语音导航系统，中控系统和动力系统，中控系统根据盲道识别系统和语音导航系统传递的系统信息，按照中控系统内嵌的控制策略控制动力系统的动作模式。控制方法为：启动电源后中控系统进行软硬件初始化操作；中控系统发出指令语音提示系统解锁操作；中控系统发出指令，语音导航系统开启，等待识别语音信息指令；语音导航系统接收到语音信息指令时，通过语音识别模块将语音信息转化为系统指令，并将此系统指令传递给中控系统；具有系统智能化程度高、控制方法先进科学，行进路线安全准确等优点，是盲人和老年人的理想专用交通工具。

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于图像识别技术的全自动可载人导盲车及控制方法，属于残疾人专用 交通工具领域。

背景技术

随着科技和人类文明的不断进步，残疾人有权利享受现代化科技带来的一系列有益成果。 作为盲人，更应该有机会通过现代科技创造的成果来亲身感受这个世界的变化。早期的导盲 措施多为导盲犬和导盲手杖；后期随着科技发展，导盲眼镜和导盲机器人也面向盲人消费者。 各大科研机构和专业人员也在不断探索创新和改进导盲设备的一系列方法，类似基于超声波 盲道探测技术的导盲车也有专利公布。

无论哪种研究最终都没有实现盲人自动驾车出行的效果，导盲设备只是盲人出行的指路 工具。

发明内容

本发明要解决的而技术问题是：针对现有导盲设备存在的问题，结合发明人长期的实践 经验，以图像识别模板比对技术为核心，设计出一种基于图像识别技术的全自动可载人导盲 车及控制方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：该基于图像识别技术的全自动可载人导盲 车，其特征在于：包括盲道识别系统，语音导航系统，中控系统和动力系统，中控系统根据 盲道识别系统和语音导航系统传递的系统信息，按照中控系统内嵌的控制策略控制动力系统 的动作模式。

所述的盲道识别系统包括路况识别模块，盲道识别模块和盲道识别系统中央控制模块； 路况识别模块采用高速图像处理芯片，通过在线模板比对实现道路障碍物识别，道路行人识 别，交通标志识别和道路车辆识别；盲道识别模块采用高速图像处理芯片，通过在线模板比 对实现盲道探测和盲道定位；盲道识别系统中央控制模块负责路况识别模块和盲道识别模块 的具体动作，同时为中控系统提供即时路况信息和盲道信息。

所述的语音导航系统包括一能够对行进路线语音导航和行进路线的自由设定的GPS语音 导航模块，GPRS通信模块，语音识别模块和语音导航系统中央控制模块；一能够使盲人车 主与外界的通话联系和实现紧急情况下的远程控制的GPRS通信模块；一能够获取语音信息， 并将其转换为系统指令提供给语音导航系统中央控制模块的语音识别模块和一能够综合处理 语音识别模块，GPRS通信模块和GPS语音导航模块的具体动作，同时为中控系统提供即时语 音导航信息的语音导航系统中央控制模块。

所述的中控系统包括一能够综合处理通信管理模块获取的即时系统信息，并具体控制自 锁模块的相关动作的微处理模块，一能够实现中控系统与盲道识别系统，语音导航系统和动 力系统之间的即时通信管理模块和自锁模块的通信管理模块和一能够实现驻车时的指纹识别 锁定和语音识别锁定，防止车辆在驻车时的意外操作，以及防止车辆被盗的自锁模块。

所述的动力系统包括用于车辆的动力输出的动力驱动模块，用于车辆的左右转弯和前进 后退的动力转向模块和即时获取中控系统的控制信号，综合控制动力驱动模块和动力转向模 块的具体动作的动力系统中央控制模块。

所述的传递的系统信息为路况信息、盲道信息和即时语音导航信息。

一种基于图像识别技术的全自动可载人导盲车的控制方法，其特征在于：中控系统内嵌 的控制策略的具体步骤为：

步骤1：启动电源后中控系统进行软硬件初始化操作，系统工作正常转步骤2；否则，语 音故障报警；

步骤2：中控系统发出指令语音提示系统解锁操作，解锁成功转步骤3；否则，语音提示 再次解锁操作，错误次数超过预设限定值，中控系统永久锁定；

步骤3：中控系统发出指令，语音导航系统开启，等待识别语音信息指令，若收到语音 信息指令，转步骤4；否则，语音提示输入语音信息，提示次数超过预设限定值后，中控系 统自锁转步骤2；

步骤4：语音导航系统接收到语音信息指令时，通过语音识别模块将语音信息转化为系 统指令，并将此系统指令传递给中控系统；中控系统根据此系统指令控制GPS语音导航模块 和GPRS通信模块的具体动作，同时启动盲道识别系统和动力系统，转步骤5；

步骤5：中控系统综合处理GPS语音导航模块信息，GPRS通信模块信息和盲道识别系统 信息，并据此进行动力系统的实时控制。

与现有技术相比，本发明基于图像识别技术的全自动可载人导盲车及控制方法所具有的 有益效果是：

本发明的基于图像识别技术的全自动可载人导盲，采用图像识别技术进行盲道探测和盲 道定位，确保了行进路线的安全性和准确性；利用GPRS通信模块中的远程控制功能和通话功 能，确保了盲人遇到紧急情况时行车的安全性；采用GPS语音导航模块实现了行车路程的自 由设定；本发明的基于图像识别技术的全自动可载人导盲车及控制方法，采用智能化程度较 高的控制方法，极大地改善了目前盲人出行的现状，提升了盲人的生活质量，是未来残疾人 甚至是正常的老年人驾车出行的理想代步工具。

附图说明

图1本发明基于图像识别技术的全自动可载人导盲车中控系统控制策略框图；

图2本发明基于图像识别技术的全自动可载人导盲车的结构框图；

图3本发明基于图像识别技术的全自动可载人导盲车出行路况演示图。

图1-3为本发明的基于图像识别技术的全自动可载人导盲车及控制方法最佳实施例。

其中：图3中，1、4、5、8、9为导盲车所处道路上的不同位置 2道路行人 3 道路车辆 6提示盲道 7斑马线 10交通信号灯 11行进盲道 12直行标志 13道路中心线 14中心圈 15导盲车所处位置9的后方车辆 16导盲车所处位置9 的前方车辆。

具体实施方式

下面结合附图1-3对基于图像识别技术的全自动可载人导盲车及控制方法进行详细说 明。

如图1所示为本发明基于图像识别技术的全自动可载人导盲车中控系统控制策略框图， 具体控制策略如下：

步骤1启动电源后中控系统进行软硬件初始化操作，系统工作正常转步骤2；否则，语 音故障报警；

步骤2中控系统发出指令语音提示系统解锁操作，解锁成功转步骤3；否则，语音提示 再次解锁操作，错误次数超过预设限定值，中控系统永久锁定；错误次数一般限定在3-10 次之间，解锁方式主要是语音识别和指纹识别解锁；

步骤3中控系统发出指令，语音导航系统开启，等待识别语音信息指令，若收到语音 信息指令，转步骤4；否则，语音提示输入语音信息，提示次数超过预设限定值后，中控系 统自锁转步骤2；提示输入次数一般限定在3-10次之间，语音信息指令采用模糊化信息指 令，即指令中只要包含有中控系统指定指令信息便可触发事件动作；

步骤4语音导航系统接收到语音信息指令时，通过语音识别模块将语音信息转化为系 统指令，并将此系统指令传递给中控系统；中控系统根据此系统指令控制GPS语音导航模块 和GPRS通信模块的具体动作，同时启动盲道识别系统和动力系统，转步骤5；中控系统根据 语音指令信息，通过控制GPS语音导航模块，自动确定最佳行进至目的地路线，GPRS通信模 块主要用于日常通话和紧急情况下实现远程控制的功能，即盲人车主指定联系人可以通过语 音或是短信方式远程控制驾驶车辆；所有各模块的操作均通过语音识别模块获得的系统指令， 通过中控系统的综合处理后来确定具体动作优先级；

步骤5中控系统综合处理GPS语音导航模块信息，GPRS通信模块信息和盲道识别系统 信息，并据此进行动力系统的实时控制。具体为各种转弯，前进，后退，停车，泊车和急救 等事件动作，均通过中控系统对获取的各模块和系统信息指令进行综合处理后进行控制。

如图2所示为本发明基于图像识别技术的全自动可载人导盲车的结构框图，包括盲道识 别系统，语音导航系统，中控系统和动力系统；中控系统根据盲道识别系统和语音导航系统 传递的系统信息，系统信息为路况信息、盲道信息和即时语音导航信息。按照中控系统内嵌 的控制策略具体控制动力系统的动作模式。

盲道识别系统包括路况识别模块，盲道识别模块和盲道识别系统中央控制模块；路况识 别模块主要采用高速图像处理芯片，低端的如W99713图像处理芯片，高端的如日本NEC的图 像并行处理芯片IMAPCAR2，及美国TI公司的TM320C6X等，通过在线模板比对技术来实现道 路障碍物识别，道路行人识别，交通标志识别和道路车辆识别，如斑马线、停车转弯标志、 信号灯及其其它标志，行人姿态特征、前后左右的车辆行驶特征、路口等，该模块还可以实 现自动泊车功能；盲道识别模块主要采用高速图像处理芯片，通过在线模板比对技术来实现 盲道探测和盲道定位，确保车辆沿盲道和盲道断接出的道路平稳安全运行，如若采集到横穿 马路行人图像时，中控系统经过运算与比对，并根据行人姿态与横穿速度、前后左右道路情 况等参数，智能判断安全距离和根据安全距离要求进一步采取措施，如刹车、变道等；盲道 识别系统中央控制模块主要负责路况识别模块和盲道识别模块的具体动作，同时为中控系统 提供即时路况信息和盲道信息。

语音导航系统包括GPS语音导航模块，GPRS通信模块，语音识别模块和语音导航系统中 央控制模块；语音识别模块采用的语音识别芯片如以色列TRODIO公司的QNC260，还有诸如 RSC-100/164T，RSC-300/364，RSC4XX等，GPS语音导航模块主要负责行进路线语音导航 和行进路线的自由设定；GPRS通信模块主要负责盲人车主与外界的通话联系和实现紧急情况 下的远程控制功能，可以进行语音和短信两种方式的远程控制；语音识别模块主要负责获取 语音信息，并将其转换为系统指令提供给语音导航系统中央控制模块；语音导航系统中央控 制模块综合处理语音识别模块，GPRS通信模块和GPS语音导航模块的具体动作，同时为中控 系统提供即时语音导航信息。

中控系统包括微处理模块，通信管理模块和自锁模块；微处理模块综合处理通信管理模 块获取的及时系统信息，并具体控制指纹识别自锁模块的相关动作；微处理模块可以采用DSP 如美国TI公司的2407，5402等或是与之相当的高速数据处理芯片，通信管理模块主要负责 中控系统与盲道识别系统，语音导航系统和动力系统之间的即时通信；自锁模块主要负责驻 车时的指纹识别锁定和语音识别锁定，防止车辆在驻车时的意外操作，以及防止车辆被盗。

动力系统包括动力驱动模块，动力转向模块和动力系统中央控制模块；动力驱动模块主 要包括动力电池组，大功率直流电机和动力传动系统，主要负责车辆的动力输出；动力转向 模块主要负责车辆的左右转弯和前进后退等动作；动力系统中央控制模块即时获取中控系统 的控制信号，综合控制动力驱动模块和动力转向模块的具体动作。

盲道识别系统中央控制模块，语音导航系统中央控制模块和动力系统中央控制模块均可 采用一般数据处理能力的单片机，如NEC的0881，0882单片机等或微处理器来进行主要数据 处理操作。

如图3所示为本发明基于图像识别技术的全自动可载人导盲车出行路况演示图；

情况一：当本发明基于图像识别技术的全自动可载人导盲车处于道路位置1时，盲道识 别系统通过其内的路况识别模块探测到道路行人2时，其根据高速图像处理芯片内已有的道 路行人影像模板，通过在线模板比对技术及时判定道路行人2的行为特征，并将比对结果发 送给中控系统，中控系统根据获得的路况信息(距行人的车距，行人行进特征等)，发送指令 自动控制动力系统的具体动作；如若在线模板比对结果为行人快速行进，则中控系统根据获 得的路况信息及时发送指令给动力系统自动降低车速，并语音提示车主前方道路情况为有行 人急行；

情况二：当本发明基于图像识别技术的全自动可载人导盲车处于道路位置4时，盲道识 别系统通过其内的路况识别模块探测到道路车辆3时，其根据高速图像处理芯片内已有的道 路车辆影像模板，通过在线模板比对技术及时判定道路车辆3的行为特征，并将比对结果发 送给中控系统，中控系统根据获得的路况信息(距车辆的车距，车辆行进特征(速度，直行， 拐弯等)，车型，车牌号等)，发送指令自动控制动力系统的具体动作；如若在线模板比对结 果为车辆拐弯，则中控系统根据获得的路况信息及时发送指令给动力系统自动降低车速，并 语音提示车主前方道路情况为有道路车辆转弯；

情况三：当本发明基于图像识别技术的全自动可载人导盲车处于道路位置5时，盲道识 别系统通过其内的盲道识别模块探测到提示盲道6时，其根据高速图像处理芯片内已有的提 示盲道影像模板，通过在线模板比对技术及时判定前方道路为转弯，十字路口，地面高低状 况等路况，并将比对结果发送给中控系统，中控系统根据获得的盲道识别信息，发送指令自 动控制动力系统的具体动作，并同时语音提示盲人车主，进行下一步行进操作；如若在线模 板比对结果为前方地面突起，则中控系统根据获得的盲道识别信息及时发送指令给动力系统 自动降低车速，并语音提示车主前方道路情况为地面突起，并要求提示下一步行进操作(如 继续降低车速等)；

情况四：当本发明基于图像识别技术的全自动可载人导盲车处于道路位置8时，盲道识 别系统通过其内的路况识别模块探测到斑马线7时，其根据高速图像处理芯片内已有的道路 交通标志影像模板，通过在线模板比对技术及时判定前方道路为人行横道，当路况识别模块 探测到交通信号灯10时，其根据高速图像处理芯片内已有的道路交通标志影像模板通过在线 模板比对技术及时判定前方道路交通信号为通行，停止等信号，并将比对结果发送给中控系 统，中控系统根据获得的道路交通标志识别信息，发送指令自动控制动力系统的具体动作， 并同时语音提示盲人车主；如若在线模板比对结果为前方绿灯通行，道路标志为斑马线，则 中控系统根据获得的道路交通标志信息及时发送指令给动力系统自动控制车速，并语音提示 车主前方道路情况为人行横道无行人，交通指示灯为通行信号；

情况五：当本发明基于图像识别技术的全自动可载人导盲车处于道路位置9时，盲道识 别系统通过其内的路况识别模块探测到前后方车辆16和15时，其利用高速图像处理芯片实 时采集前后方车辆影像，并及时进行前后方车辆影像的实时在线模板比对，并将比对信息发 送给中控系统；中控系统根据实时车辆影像模板比对信息，确定前后方车辆16和15的车距 和行车速度，并根据此车辆信息自动控制本发明导盲车动力系统的行进速度，同时语音提示 盲人车主前后方车辆行进特征(车速，车距等)；

以上各种情况，所有路段运行均由GPS语音导航系统和中控系统配合动力系统完成；在 遇到紧急情况时，中控系统都将控制动力系统停车作为控制优先级，将触发GPRS通信模块中 的远程控制功能(自动发短信或接通盲人车主预先设定的求救号码)作为控制次优先级，以 此避免意外情况的发生，保障人身安全。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟 悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施 例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简 单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。