专利名称：基于无线网络和声音定位的盲人环境感知方法
技术领域：
本发明涉及盲人导盲领域，具体涉及一种基于无线网络和声音定位的盲人环境感知方法。
背景技术：
日常生活中，盲人在独自行走时需依靠导盲设备来辅助其行走，其中，最普遍的装置是手杖，通过手杖在前方敲击，来判断前方是否有障碍物。为了让盲人能更好的独立生活，目前市场上出现了各种电子导盲装置，其中常见的包括具有导盲功能的手持或其他手持设备。这类设备通常是基于各种传感技术，检测盲人周围的障碍物，从而辅助盲人行走。这类设备的缺点在于能获取的信息有限，一般只能发现盲人周围的障碍物并进行提示，无法帮助盲人感知周围的环境，比如用户来到了什么地方、周围有什么场所和房间。近年来出现了少数环境感知辅助方法，能对盲人用户所处的周围环境进行感知和语音反馈，由于此类方法一般能感知用户周围十余米到数十米范围内的对象，仅基于语音反馈，盲人还是很难确定这些对象(如房间入口处)的具体位置，此时盲人用户还需要进一步的辅助和支持。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种通过语音让盲人感知周围的环境信息、帮助盲人对感兴趣的场所或房间入口进行声音定位、为盲人用户的出行提供便利的基于无线网络和声音定位的盲人环境感知方法。为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为一种基于无线网络和声音定位的盲人环境感知方法，其实施步骤如下I)预先在导盲场所的各个需要导盲的位置分别布置具有发声功能的无线标签；2)盲人用户通过具有无线访问功能的手持设备搜索获取盲人用户当前位置周围的无线标签列表，所述手持设备将无线标签列表通过语音输出给盲人用户，当盲人用户选择一个无线标签后跳转执行步骤3)，否则继续执行步骤2)；3)控制盲人用户选定的无线标签发出声音辅助盲人用户确定无线标签的位置。作为本发明上述技术方案的进一步改进所述步骤3)的详细步骤如下3. I)预先将无线网络标签信息储存至标签信息服务器，所述手持设备在本地建立用于存储无线标签信息的无线标签库；3. 2)当盲人用户选择一个无线标签后，手持设备首先通过本地存储的无线标签库来识别用户选定的无线标签，如果识别失败则访问所述标签信息服务器获取对应的无线标签信息；如果识别成功则读取用户选定的无线标签在所述无线标签库中存储的无线标签信息；
3. 3)手持设备首先判断所述无线标签信息是否包含音频文件，如果包含音频文件则直接将所述音频文件播放输出；如果不包含音频文件，则手持设备通过文本语音转换引擎将无线标签信息转换为音频文件存储至无线标签库，然后将所述音频文件播放输出；3. 4)手持设备控制用户选定的无线标签发出声音导航所述无线标签的位置。所述无线标签具有多种提示音的发声功能。所述步骤3. 4)的详细步骤如下3. 4. I)手持设备发送控制命令；3. 4. 2)分析控制命令中使用提示音的类型，如果控制命令为使用无线标签内置的提示音则随机选择一种提示音作为待输出音频，如果控制命令为使用手持设备发送的提示音则无线标签接收来自手持设备发送的音频文件作为待输出音频；
3.4.3)分析控制命令中的提音发声模式,如果发声模式为一次发声则将所述待输出音频播放输出一次后退出；如果发声模式为自动发声则将所述待输出音频播放输出预设次数后退出。所述步骤3. 4. 3)中发声模式为自动发声时将待输出音频播放输出的详细步骤如下3. 4. 3. I)无线标签检测手持设备之间的连接信号强度；3. 4. 3. 2)无线标签根据连接信号强度判断无线标签和手持设备之间的距离；3. 4. 3. 3)根据所述距离设置播放时间间隔和播放音量，然后根据所述播放时间间隔和播放音量将所述待输出音频播放输出。本发明具有下述优点本发明使用无线网络标签标识不同的场所或房间，盲人用户利用无线手持设备搜索周围的无线网络标签，手持设备通过语音将周围的场所或房间信息反馈给盲人，盲人可通过手持设备向标签发送声音定位命令，标签在收到命令后按预定模式进行发声，辅助盲人用户确定标签所在位置，本发明综合利用嵌入式计算、无线网络和声音定位技术，辅助盲人获取周围环境信息，不仅能以语音方式提供周围的场所或房间信息，而且还能通过声音给出其准确位置信息，可在一定程度上解决盲人出行难问题，通过语音让盲人感知周围的环境信息，能够帮助盲人对感兴趣的场所或房间入口进行声音定位、能够为盲人用户的出行提供便利。
图I为本发明实施例的基本流程示意图。图2为本发明实施例的应用结构示意图。图3为本发明实施例无线标签的工作流程示意图。图4为本发明实施例标签信息服务器的工作流程示意图。图5为本发明实施例手持设备的工作流程示意图。
具体实施例方式如图I所示，本实施例基于无线网络和声音定位的盲人环境感知方法的实施步骤如下I)预先在导盲场所的各个需要导盲的位置分别布置具有发声功能的无线标签；2)盲人用户通过具有无线访问功能的手持设备搜索获取盲人用户当前位置周围的无线标签列表，手持设备将无线标签列表通过语音输出给盲人用户，当盲人用户选择一个无线标签后跳转执行步骤3)，否则继续执行步骤2)；3)控制盲人用户选定的无线标签发出声音辅助盲人用户确定无线标签的位置。步骤3)的详细步骤如下3. I)预先将无线网络标签信息储存至标签信息服务器，手持设备在本地建立用于存储无线标签信息的无线标签库；
3. 2)当盲人用户选择一个无线标签后，手持设备首先通过本地存储的无线标签库来识别用户选定的无线标签，如果识别失败则访问标签信息服务器获取对应的无线标签信息；如果识别成功则读取用户选定的无线标签在无线标签库中存储的无线标签信息；3. 3)手持设备首先判断无线标签信息是否包含音频文件，如果包含音频文件则直接将音频文件播放输出；如果不包含音频文件，则手持设备通过文本语音转换引擎将无线标签信息转换为音频文件存储至无线标签库，然后将音频文件播放输出；3. 4)手持设备控制用户选定的无线标签发出声音导航无线标签的位置。无线标签具有多种提示音的发声功能。步骤3. 4)的详细步骤如下3. 4. I)手持设备发送控制命令；3. 4. 2)分析控制命令中使用提示音的类型，如果控制命令为使用无线标签内置的提示音则随机选择一种提示音作为待输出音频，如果控制命令为使用手持设备发送的提示音则无线标签接收来自手持设备发送的音频文件作为待输出音频；3.4.3)分析控制命令中的提音发声模式,如果发声模式为一次发声则将待输出音频播放输出一次后退出；如果发声模式为自动发声则将待输出音频播放输出预设次数后退出。步骤3. 4. 3)中发声模式为自动发声时将待输出音频播放输出的详细步骤如下3. 4. 3. I)无线标签检测手持设备之间的连接信号强度；3. 4. 3. 2)无线标签根据连接信号强度判断无线标签和手持设备之间的距离；3. 4. 3. 3)根据距离设置播放时间间隔和播放音量，然后根据播放时间间隔和播放音量将待输出音频播放输出。如图2所示，本实施例涉及三类设备无线标签、标签信息服务器、手持设备。无线标签可采用Wi-Fi、蓝牙、ZigBee等无线网络技术实现，被安装在场所或房间的入口处，用于标示不用的场所和房间。标签具备发声功能，当收到手持设备的命令时，标签会发出提示音，以帮助盲人用户判断该标签所标示的场所或房间的位置。无线标签的提示音有两种播放方式1)无线标签自带。无线标签本身存储有多种不同的提示音，为避免多用户同时使用造成的干扰，手持设备会产生一个随机数，当标签收到手持设备的命令时，标签根据命令中的随机数播放相应的提示音。2)用户自定义。用户可在手持设备上设置自定义的提示音，手持设备向标签发送声音定位命令时将该自定义提示音所对应的音频文件一并传输给无线标签，无线标签播放接收到的音频文件。声音提示有两种模式1)用户控制提示模式。用户每发送一次声音定位命令，标签发出一次提示音，用户可根据需要多次控制标签发出提示音。2)标签自动提示模式。用户只需发送一次命令，标签可根据侦测到的手持设备无线网络信号强度来估计两者间的物理距离，并依据距离自动控制标签发出提示音，距离越小，标签发出提示音的间隔越短，音量越低。
如图3所示，无线标签的工作过程如下al)等待手持设备连接；a2)解析命令，如为用户自定义提示音，则标签接收由手持设备发送的音频文件，并储存；
a3)解析命令，如为标签自带提示音，则标签根据手持设备发送的随机数在本地音频中选择提示音；a4)解析命令，如为用户控制发声模式，则标签接收一次命令，播放一次提示音；a5)解析命令，如为标签自动发声模式，则标签连续播放提示音；a6)标签利用侦测到的手持设备无线网络信号强度估计与标签间的物理距离；a7)标签根据距离估计对播放提示音的音量和时间间隔进行调整，距离越近，音量越低，时间间隔越短。。标签信息服务器集中存放标签的MAC地址及其所对应的场所或房间信息。仅使用手持设备，本地标签信息库中一般仅存储用户经常活动区域的环境信息，当盲人用户到达陌生区域时，盲人用户无法对其周围的新环境进行感知。标签信息服务器集中存放标签的MAC地址及其所对应的场所或房间信息，每一个用户可上传自己的标签信息至服务器标签信息库，与其他用户共享，并下载其他用户分享的标签信息。用户可在这个平台上共同管理和维护标签信息库。这极大地丰富了用户标签信息拥有量，使用户在陌生区域也能有效感知周围的环境信息。如图4所示，标签信息服务器的工作流程如下bl)接受用户登录；b2)服务器对登录的用户名和密码进行判断，判断是否正确；b3)登录失败，说明用户名或密码有误，此时用户可选择注册新的用户；b4)注册时先判断该用户名是否已存在，如已存在则返回注册；b5)登录成功后，服务器等待手持设备的请求；b6)如手持设备请求上传标签信息，则接受上传信息，并将信息保存到服务器的标签信息库里；bl)如手持设备发送的是请求服务器进行匹配的未知标签列表，则服务器接收这个列表；b8)服务器将该列表里的地址和服务器标签信息库上储存的地址一一比对，判断是否有可识别的标签；b9)如某一标签地址未被识别，则服务器不做处理；blO)如某一标签地址的信息储存在服务器上，则服务器将该信息传输回手持设备进行处理。手持设备采用与标签相同的无线网络技术实现，为盲人用户随身携带，用于发现周围的无线标签、对标签信息进行语音提示和发送声音定位命令。手持设备通过无线网络发现周围的无线标签；从本地或标签信息服务器获取标签对应的场所或房间信息；将该信息通过语音反馈给盲人用户；盲人用户可通过手持设备向标签发送声音定位命令；标签在收到命令后按预定模式进行发声，辅助盲人用户确定场所或房间的入口位置。手持设备由盲人用户随身携带，采用与无线标签相同的无线网络技术。其功能是搜索周围的无线标签，获得标签地址列表后，通过查询本地标签信息库或通过移动网络连接服务器获取标签详细信息，并通过语音合成引擎将标签信息反馈给用户。如盲人用户对环境中的某个标签感兴趣，还可通过手持设备与标签进行交互，发送声音定位命令控制标签发出提示音来辅助盲人用户确定标签位置。如图5所示，本实施例中手持设备的工作流程如下Cl)启动搜索功能后，循环搜索周围的无线标签并获得标签地址列表；c2)将该地址列表与本地标签信息库上的地址进行匹配；c3)如在本地标签信息库或标签信息服务器上有匹配项，则判断该标签是否已在上一次搜索中进行了提示；
c4)如该标签没有在上一次搜索中被提示，则利用语音合成引擎将标签文本信息转化成语音文件；c5)调用音频模块来播放该标签对应的录音或语音文件来提示盲人用户；c6)如该标签在上一次搜索中已被提示，则本次不再提示，以避免重复提示；Cl)当有本地未识别的标签时，先判断用户是否已登录标签信息服务器；c8)不管是否登录，用户均可选择在手持设备上添加新的标签信息。添加信息时，用户可选择以文字方式输入标签信息或为该标签录制音频，以便在以后的搜索中向用户提示该标签；c9)用户添加标签信息后，可选择将该标签信息上传到服务器，考虑到流量问题，只有文字描述信息才会被上传到服务器；clO)如用户已登录标签信息服务器，则将本地未识别的标签地址列表发送至服务器进行查询；cll)如在服务器标签信息库上查询到了该标签的信息，服务器会将该标签相关的信息发送至手持设备进行处理，手持设备在接收到该标签的信息后，将该信息保存到本地标签信息库中，并提示用户；cl2)如用户对提示列表中的某个标签感兴趣，则可通过手持设备向该标签发出命令，标签端对命令进行解析，并发出相应的提示音，以帮助对该标签进行定位。本实施例使用无线网络标签标识不同的场所或房间，盲人用户利用无线手持设备搜索周围的无线网络标签，手持设备通过语音将周围的场所或房间信息反馈给盲人，盲人可通过手持设备向标签发送声音定位命令，标签在收到命令后按预定模式进行发声，辅助盲人用户确定标签所在位置，其工作步骤如下步骤1，启动后，可选择添加标签信息，即将该标签的信息输入到本地标签信息库里保存，这里的信息包括标签的物理地址，标签所对应的场所或房间信息，发现该标签后播放的语音，该语音可通过录音模块由用户录制。步骤
2,进入搜索状态，循环搜素周围的标签，得到周围标签地址列表。步骤3,将周围标签地址列表与本地标签信息库中的地址列表进行匹配，如有匹配项，调用音频模块播放该地址中储存的语音，以提示用户。步骤4，如没有匹配项，手持设备可登录标签信息服务器，进行进一步的匹配，如有匹配项，则将该标签的信息传回手持设备存入本地标签信息库，再调用音频模块播放相应的语音。步骤5，如盲人用户对搜索得到标签列表中的某个标签感兴趣，想确定其具体位置，可在列表中选中该标签，手持设备会通过无线网络发送命令给该标签，收到命令后，标签会按预定模式进行发声，盲人用户循着该声音就可找到标签所在位置。
以上所述仅为本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅限于上述实施方式，凡是属于本发明原理的技术方案均属于本发明的保护范围。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本发明的原理的前提下进行的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保 护范围。
权利要求
1.一种基于无线网络和声音定位的盲人环境感知方法，其特征在于其实施步骤如下 1)预先在导盲场所的各个需要导盲的位置分别布置具有发声功能的无线标签； 2)盲人用户通过具有无线访问功能的手持设备搜索获取盲人用户当前位置周围的无线标签列表，所述手持设备将无线标签列表通过语音输出给盲人用户，当盲人用户选择一个无线标签后跳转执行步骤3)，否则继续执行步骤2)； 3)控制盲人用户选定的无线标签发出声音辅助盲人用户确定无线标签的位置。
2.根据权利要求I所述的基于无线网络和声音定位的盲人环境感知方法，其特征在于，所述步骤3)的详细步骤如下 3.I)预先将无线标签信息储存至标签信息服务器，所述手持设备在本地建立用于存储无线标签信息的无线标签库； 3. 2)当盲人用户选择一个无线标签后，手持设备首先通过本地存储的无线标签库来识别用户选定的无线标签，如果识别失败则访问所述标签信息服务器获取对应的无线标签信息；如果识别成功则读取用户选定的无线标签在所述无线标签库中存储的无线标签信息； 3. 3)手持设备首先判断所述无线标签信息是否包含音频文件，如果包含音频文件则直接将所述音频文件播放输出；如果不包含音频文件，则手持设备通过文本语音转换引擎将无线标签信息转换为音频文件存储至无线标签库，然后将所述音频文件播放输出； 3. 4)手持设备控制用户选定的无线标签发出声音导航所述无线标签的位置。
3.根据权利要求2所述的基于无线网络和声音定位的盲人环境感知方法，其特征在于所述无线标签具有多种提示音的发声功能。
4.根据权利要求3所述的基于无线网络和声音定位的盲人环境感知方法，其特征在于，所述步骤3. 4)的详细步骤如下 3.4. I)手持设备发送控制命令； 3.4. 2)分析控制命令中使用提示音的类型，如果控制命令为使用无线标签内置的提示音则随机选择一种提示音作为待输出音频，如果控制命令为使用手持设备发送的提示音则无线标签接收来自手持设备发送的音频文件作为待输出音频； 3.4. 3)分析控制命令中的提示音发声模式，如果发声模式为一次发声则将所述待输出音频播放输出一次后退出；如果发声模式为自动发声则将所述待输出音频播放输出预设次数后退出。
5.根据权利要求4所述的基于无线网络和声音定位的盲人环境感知方法，其特征在于，所述步骤3. 4. 3)中发声模式为自动发声时将待输出音频播放输出的详细步骤如下 .3.4. 3. I)无线标签检测手持设备之间的连接信号强度； .3.4. 3. 2)无线标签根据连接信号强度判断无线标签和手持设备之间的距离； .3.4. 3. 3)根据所述距离设置播放时间间隔和播放音量，然后根据所述播放时间间隔和播放音量将所述待输出音频播放输出。
全文摘要
本发明公开了一种基于无线网络和声音定位的盲人环境感知方法，其实施步骤如下1)预先在导盲场所的各个需要导盲的位置分别布置具有发声功能的无线标签；2)盲人用户通过具有无线访问功能的手持设备搜索获取盲人用户当前位置周围的无线标签列表，所述手持设备将无线标签列表通过语音输出给盲人用户，当盲人用户选择一个无线标签后跳转执行步骤3)，否则继续执行步骤2)；3)控制所述盲人用户选定的无线标签发出声音辅助盲人用户确定无线标签的位置。本发明通过语音让盲人感知周围的环境信息，能帮助盲人对感兴趣的场所或房间入口进行声音定位，为盲人用户的出行提供便利。
文档编号A61H3/06GK102641198SQ20121012812
公开日2012年8月22日 申请日期2012年4月27日 优先权日2012年4月27日
发明者陈岭, 陈日 申请人:浙江大学