[发明专利]一种盲人避障路径规划方法

说明书

本发明公开了一种盲人避障路径规划方法，先建立三维信息栅格地图，然后确定起点、终点，并建立启发函数，在启发函数中引入跨越代价和转弯代价，同时建立引力势场和斥力势场，利用引力势场和斥力势场对启发函数加权，最后使用启发函数进行路径规划，得到盲人避障路径。本发明公开的盲人路径规划方法，可有效克服现有规划算法无法解决跨越问题的缺陷，并有效减少跨越现象和拐弯现象，同时最大程度上避免了规划路径与障碍物距离过近问题，充分满足盲人的避障需求。

技术领域

本发明涉及导盲技术技术领域，更具体的说是涉及一种盲人避障路径规划方法。

背景技术

在科技高速发展的今天，进一步关注如何用智能系统及算法来满足盲人在出行过程中的需求，具有十分重大的意义。在盲人出行过程中，最重要的就是如何避开障碍物，然而目前的避障技术大都是应用于无人机和无人车中，对于盲人避障问题研究较少。无人机和无人车规划路径需要尽可能平滑，通过驱动控制来实时改变姿态，而对于盲人而言，越平滑就预示着避障信息越多，实时改变姿态复杂不适用于盲人。

在盲人避障路径规划中，保证盲人避障安全是首要问题，由于盲人视觉信息缺失，故在进行引导时，尽量需要避开狭窄区域并减小转弯次数，且需要在遇到台阶时能够顺利规划路径。A-Star算法虽然是一种静态路网中求解最短路径最有效的直接搜索方法，也是当前效果较好的避障规划算法，但对于盲人进行步行路径规划时，由于没有考虑到盲人的实际情况，使得算法的输出结果并不适用于盲人避障。

因此，如何设计一种专用于盲人的避障路径规划方法是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明针对现有避障算法不能满足盲人避障要求的缺陷，提供了一种盲人避障路径规划方法，该方法综合考虑台阶等跨越问题、转弯问题以及狭窄区域问题，最大程度的满足了盲人的避障需求。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种盲人避障路径规划方法，包括如下步骤：

S1、获取场景三维信息，经筛选、填充后，建立三维信息栅格地图；

S2、在所述栅格地图上确定路径起点和终点，所述路径中搜索的代价值最小点为父节点，所述父节点周围八方向邻域为子节点；

S3、根据所述起点、所述终点、所述父节点以及所述子节点建立启发函数；

所述启发函数包括所述起点到所述子节点的实际代价值，以及所述子节点到所述终点的预估代价值；

所述起点到所述子节点的实际代价值包括：所述起点到所述父节点的移动代价和所述父节点到所述子节点的代价值，所述父节点到所述子节点的代价值包括：所述父节点到所述子节点的基础行走代价，所述父节点到所述子节点的跨越代价以及所述父节点到所述子节点的转弯代价；

根据人工势场法，计算所述子节点归一化后的引力势场和斥力势场，并利用所述引力势场对所述子节点到所述终点的预估代价值进行加权，利用所述斥力势场对所述父节点到所述子节点的代价值进行加权，得到加权后的启发函数；

S4、根据所述加权后的启发函数遍历出所述路径中的多个所述父节点，遍历到终点时结束，根据遍历出的所述父节点得到盲人避障路径。

优选的，利用双目立体视觉获取所述场景三维信息；

优选的，所述子节点到所述终点的预估代价值为所述子节点到所述终点的欧几里得距离；

优选的，所述父节点到所述子节点的跨越代价设为自由区域代价的n倍，当无法绕过或绕过代价超过n倍自由区域代价时，选择跨越；

优选的，判断所述子节点、所述父节点以及所述父节点的父节点是否在一条直线上，若是，将所述转弯代价置为0，若否，加入设定的转弯代价值；

优选的，