[发明专利]一种基于自识别标记的室内导盲杖及其导盲方法

说明书

技术领域

本发明涉及智能导盲杖，尤其涉及一种自基于自识别标记的室内导盲杖及其导盲方法。

背景技术

在生活领域，盲人的室内生活往往存在很多不便。例如，当室内存在一些危险物品时，需要一根能够时刻提醒盲人留意危险物品的盲杖，以保障盲人的人身安全；当盲人想要去某一个特定地点时，需要一根能够识别目的地并导引方向的盲杖；当盲人需要取用某些特定物品时，需要一根能够定位物品位置的智能助手。现有的大多数盲杖在导航方面缺乏人工智能技术的支持，使得很多方面不能适应盲人的需求，少有的盲杖添加了许多人工智能元素但价格不能为多数盲人所接受，所以设计一种智能化的既能满足盲人日常生活需要又兼具稳定可靠经济等多种优点的导盲杖非常有必要。

发明内容

本发明的基于自识别标记的室内导盲杖的目的在于克服现有技术中存在的不足，提供一种智能化的既能满足盲人日常生活需要又兼具稳定可靠经济等多种优点的导盲杖及导盲方法，以解决一般导盲杖功能不完善及存在其他不稳定因素的技术问题。

本发明所采用的技术方案是这样实现的：

一种基于自识别标记的室内导盲杖，包括：

拐杖体，

设置在所述拐杖体顶端的摄像头，用于识别前视视野中特定位置的自识别标记，并以此可以确定摄像头相对于该标记的位置；

设置在所述拐杖体内的嵌入式开发板，用于完成对来自所述摄像头的图像的视觉识别并对所得位置结果进行分析以确定下一步的方位和距离；

语音播放器，用于将来自嵌入式开发板的分析结果以语音的形式输出。

进一步地，所述的嵌入式开发板采用UNOR3微型开发板。

进一步地，所述的摄像头设置在所述拐杖体的手柄前端。

进一步地，所述语音播放器设置在所述拐杖体的手柄前端。

一种采用所述室内导盲杖的导盲方法，包括步骤：

通过摄像头识别视视野中特定位置的自识别标记，并以此确定摄像头相对于该自识别标记的位置；

完成对来自所述摄像头的图像的视觉识别并对所得位置结果进行分析以确定所识别的自识别标记的方位和距离；

将来自嵌入式开发板的分析结果以语音的形式输出。

进一步地，所述的完成对来自所述摄像头的图像的视觉识别并对所得位置结果进行分析以确定所识别的自识别标记的方位和距离的步骤具体包括：

对来自所述摄像头的图像进行轮廓处理得到候选标记；

通过透视变换算法对候选标记进行转换、分割和编码后求解目标标记的id；

求解标记平面坐标系和摄像头坐标系之间的旋转和平移矩阵，以此测距和确定方位。

进一步地，所述的对来自所述摄像头的图像进行轮廓处理得到候选标记的步骤具体包括：

对来自所述摄像头的图像进行自适应阈值算法提取出轮廓；

运用多边形逼近方法去除无关的轮廓；

对轮廓进行检测，将正方形轮廓定为候选标记。

进一步地，所述通过透视变换算法对候选标记进行转换、分割和编码后求解目标标记的id的步骤具体包括：

运用透视变换算法将观察到的不规则的四边形图像转换成规则四边形图像；

将所述规则四边形图像分割成n*n个小格，n为自识别标记的行或列所包含的二进制位；

若每个小格黑色区域超过1/2，其二进制位取0，若每个小格白色区域超过1/2，其二进制位取1；

将编码与字典中标记求解hamming距离，以此确定目标标记的身份id。

进一步地，所述的字典包括室内环境中的自识别标记的二进制编码信息集合，所述进制编码信息集合包含有每个自识别标记的身份id。

进一步地，所述通过摄像头识别视视野中特定位置的自识别标记的步骤之前，还包括步骤：

对摄像头进行标定，将其内参数矩阵：[fx 0 cx ；0 yx cy ；0 0 1]和畸变向量[k1 k2 p1 p2 k3]以yml文件形式保存。

相比现有技术，本发明可以通过简单的结构实现复杂的识别功能，通过语音提示的方式，解决盲人室内行动不便、容易受到室内危险物品伤害的问题。满足盲人的日常生活需要。

附图说明

图1为本发明实施例一的室内导盲杖外观示意图。

图2为本发明实施例一的部分自识别标记示意图。

图3为本发明实施例二的室内导盲导盲方法流程示意图。

图4为本发明实施例二标记平面坐标系示意图。