[发明专利]一种智能手机导盲器及导盲方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种导盲器技术，尤其是涉及一种手机嵌入式系统控制的导盲器技术及导盲方法。

背景技术

众所周知，手机已经是人们生活中必不可少的电子产品。随着嵌入式处理器处理能力的不断强大，机器视觉技术、传感器技术、无线传输技术和人工智能技术得以在手机硬件平台上的结合，使得智能手机开发出很多的高级功能和应用来更好的满足人们生活的需求。

利用新的技术，给残障人士开发助残产品是一个具有潜在发展潜力的产业。据2005年的统计显示，中国是世界上盲人最多的国家，约有盲人500万，占世界盲人总数的18％。我们每年会出现新盲人大约45万，即每分钟就会出现1个盲人。

人类70％的信息都是通过视觉来获取的，所以盲人是残疾人中最痛苦的，也是最需要帮助的。盲人独立行走一般需要导盲器的协助，传统的方法是利用导盲杖或者是训练导盲犬，电子类的导盲器一般是采用超声波、红外线探头等回波测距的原理来设计的，也有利用图像传感器和激光测距方法来进行对障碍物的测距。

导盲杖是用它在地面上敲击，可帮助盲人发现0.5米以内的障碍物。它的主要缺点是不能发现较远一点的障碍物以及空中突出的障碍物。也无法识别交通标志。

超声波导盲器是利用超声波回声的时间差原理来实现测距。图1是一种超声波导盲器。这种方法可以较准确的探测前方障碍物离人的距离，但是因为探头只能对某个方向的上的障碍物进行测距，所以如果要全部前方空间的探测则需要安装多路探头，使得设备结构复杂，成本增加。而且，超声波导盲器也无法识别障碍为何种物体，也无法识别交通标志。

红外线导盲器是另外一种利用回波测距方法探测距离的仪器。图2是红外线测距方法的设计图。他的原理是根据发射波与返回波强度的差别判断距离的远近。同样，这种方法受到探头探测方向性的限制，对于识别物体和交通标志方面存在功能缺陷。

激光测距类的产品，是利用激光三角测距的原理设计的。因此环境的影响对该种方法的干扰较大，对于识别物体和交通标志方面也存在功能缺陷。

用机器视觉和人工智能技术的方法是解决导盲器技术问题的新突破。专利公开号为CN 1969781A的发明专利公开了一种利用计算机控制的导盲器，该发明利用多种传感器技术的结合(包括了图像和超声波传感器)进行前方空间的探测，可以进行对物体的识别和距离的判断。但是，利用便携式计算机做导盲器的成本高，而且用机器视觉实现人工智能需要积累庞大的后台数据库，该发明利用计算机本地数据库对于不同的地理位置和复杂环境的应对方案存在不足，当盲人需要在更大范围和新环境中活动的导盲器的适应能力有限。

图像处理技术在手机硬件平台上实现，也可以作为导盲的解决办法。专利公开号为CN 101227539A的发明专利公开了一种导盲手机及其方法，其特点在于利用手机的嵌入式处理器作为基带模块进行运载平台，然后结合了距离、温度、震动传感器进行信息的获取。但是普通手机一般是没有红外、激光等距离传感器，也没有温度传感器。所以，要实现导盲需要在现有手机上加装新设备，成本增加。而且该发明专利同样适用了本地数据库，而手机的存储容量相当有限，不利于“障碍”数据的可增长性积累，因此程序的环境适应性开发潜力有限。

国外的类似产品向着服务机器人的方向发展，如此采用了复杂的机械结构和控制软件，使得机器人的成本提高，产品难以得到推广。

发明内容

本发明针对现有的导盲器技术存在的不足与缺点，提供了一种设备通用，成本低廉，具有功能扩展和升级性的手机智能导盲器。

一种手机智能导盲器，包括手机摄像模块、手机嵌入式处理器和应用软件模块、手机无线信号发射及接收模块、输入与输出交互模块和后台服务器。

所述的手机摄像模块，用于图像的采集，利用光学系统获成像原理取距离信息；

所述的手机嵌入式处理器和软件模块，用于图像的处理、导盲的实现和手机硬件控制；

所述的手机无线信号发射及接收模块，用于与后台服务器通信，进行图像和障碍参数的传递；

所述的后台服务器，用于运行“地图”和“障碍”两个数据库，并保存海量的“环境图像”数据。

所述的手机摄像模块包括一个手机摄像镜头和图像传感器，手机摄像镜头为标准镜头，图像传感器感光器件为手机自带的CMOS、CCM或者CCD感光器件。手机摄像头朝人行走的前方拍摄，光轴与水平方向成一定倾角，倾角角度在30°～90°之间，利用摄影光学系统的几何原理来测算空间距离。