电子导盲鞋的制作方法

本发明实施例涉及日常用品技术领域，尤其涉及一种电子导盲鞋。

背景技术：

盲人和常人一样也需要学习，工作和生活，那么怎样才能确保他们在黑暗的环境中安全出行？多年以来，研究人员和工程师通过不懈努力，开发了各式各样的导盲仪器、助盲器材。但是，这些导盲仪器、助盲器材普遍存在着携带不便的弊端。

技术实现要素：

针对上述技术问题，本发明实施例提供了一种电子导盲鞋，以利用盲人的日用鞋类完成导盲功能。

本发明实施例提供了一种电子导盲鞋，所述电子导盲鞋包括：

超声测距模块，设置于所述电子导盲鞋的鞋底中，能够测量所述电子导盲鞋与前方障碍物之间的距离；

视觉传感模块，设置于所述电子导盲鞋的鞋底中，能够采集前方交通灯以及障碍物的图像，对所述交通灯和障碍物的图像进行图像分析；

定位模块，设置于所述电子导盲鞋的鞋底中，能够确定所述电子导盲鞋所在的位置；以及

语音模块，设置于所述电子导盲鞋的鞋底中，分别与所述超声测距模块、所述视觉传感模块，以及所述定位模块电连接，能够根据所述超声测距模块、所述视觉传感模块，以及所述定位模块各自的测量参数，通过与之连接的蓝牙耳机向用户发出导盲语音。

本发明实施例提供的电子导盲鞋，通过在鞋底内分别设置超声测距模块、视觉传感模块、定位模块，以及与它们电连接的语音模块，实现了利用盲人的日用鞋类完成导盲功能。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1是本发明实施例提供的电子导盲鞋的立体图；

图2是本发明实施例提供的超声测距模块的内部结构图；

图3是本发明实施例提供的鞋底的底面视图；

图4A是本发明实施例提供的行走发电装置的部分原理图；

图4B是本发明实施例提供的行走发电装置的部分原理图；

图5是本发明实施例提供的鞋底的顶面视图；

图6是本发明实施例提供的电子导盲鞋的信号处理过程的示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

本发明实施例提供了电子导盲鞋的一种技术方案。参见图1，电子导盲鞋包括：鞋面11和鞋底12。在穿着状态下，鞋面中靠近用户脚背的部分设置有可拆卸鞋面111。可拆卸鞋面111与鞋面11的其他部分通过拉锁连接成整体。备用的可拆卸鞋面有不同的质地、色彩和面料。这样一来，在穿着电子导盲鞋时，可以根据自己的喜好，或者穿着时的天气情况，更换不同的鞋面。

鞋底12是电子导盲鞋的特色部分。之所以说它是电子导盲鞋的特色部分，因为电子导盲鞋中大部分与导盲的功能实现相关的电路功能模块，都设置在鞋底12中，或者鞋底12上。

首先在鞋底12外侧面的中部，设置有一个导盲功能开关13。用户可以通过波动这个导盲功能开关13，控制电子导盲鞋中的各个导盲相关的功能模块的运行与否。

在鞋底12的后根部，也就是电子导盲鞋的后鞋帮上，设置有鞋灯14。鞋灯14由多个相互并联的LED共同组成。之所以采用数量较多的LED，主要考虑在于为了增强鞋灯14的发光亮度。典型的，鞋灯14内部包括有24个不同的LED灯珠。

超声测距模块15设置在鞋底12的前端。超声测距模块15能够向外发出超声波，并通过检测由前方障碍物导致的超声回波，测量电子导盲鞋与前方障碍物之间的距离。完成了上述距离的测量之后，超声测距模块15通过串行接口将测量得到的与障碍物之间的距离传输至语音模块18，以便语音模块18能够使用语音播报测量得到的距离给用户。

图2示出了超声测距模块15的内部结构。参见图2，超声测距模块15包括：晶体或陶瓷振荡器21、超声传感器22、选频放大器23、延迟时间检测单元24、时间-电压转换单元25、电压-频率转换单元26、调制单元27。

晶体或陶瓷振荡器21用于产生稳定的时钟信号。超声传感器22向外界发送，以及从外界接收超声波。选频放大器23用于对有超声传感器22接收到的超声回波进行选频放大。延迟时间检测单元24用于超声回波信号的延迟时间检测。时间-电压转换单元25用于将延迟时间检测单元24检测到的延迟时间转换为电压信号。电压-频率转换单元26再将上述电压信号转换为频率信号。最后，由调制单元27对上述频率信号进行调制，完成对测量距离参数的传输。上述传输是通过串行接口完成的。

同超声测距模块15相同，视觉传感模块16也设置在鞋底的前端。视觉传感模块16的功能在于交通灯识别及障碍物大小识别。在进行交通灯识别时，视觉传感模块16采集交通灯的图像，然后通过图像分割及模板匹配，识别当前交通灯的显示状态，并将识别到的显示状态传输给语音模块18，以便语音模块18告知用户当前通过路口是否会存在安全方面的隐患。

在进行障碍物大小的识别是，视觉传感模块16采集障碍物的图像，并通过图像分割及模板匹配，识别到前方障碍物的大小。

具体的，视觉传感模块16首先将采集图像从RGB色彩空间变换至HSV色彩空间。然后，视觉传感模块16通过运行图像分割算法，去除采集图像中的树木、天空等非目标区域部分。经过图像分割处理之后，采集图像中只保留了交通灯的图像部分，或者障碍物的图像部分。此时，通过模板匹配精确确定交通灯或者障碍物的图像区域，再通过对色彩的模板匹配确定当前点亮的交通灯的色彩，或者是前方障碍物的大小。

与超声测距模块15相同，视觉传感模块16在完成了对交通灯的色彩识别，以及障碍物带下识别之后，通过串行接口将上述识别结果传输至语音模块18，以便语音模块18能够根据交通灯的识别结果向用户播报交通灯的显示情况。

定位模块17和语音模块18被设置在鞋底的底面上。图3示出了定位模块17及语音模块18的具体设置位置。

定位模块17通过全球定位系统(Global positioning system,GPS)实现对电子导盲鞋的精确定位。定位模块17通过GPS OEM板实现。

语音模块18分别与上述超声测距模块15、视觉传感模块16、定位模块17连接，能够将各自的测量结果信号转换为对应的语音，向用户播报。语音模块18内部集成有SYN6288语音合成芯片，通过SYN6288语音合成芯片，语音模块18能够完成中文语音的合成和输出。

语音模块18内置有蓝牙通讯电路，通过内置的蓝牙通讯电路，语音模块18能够将转换得到的语音发送至用户佩戴的蓝牙耳机，完成语音信号的输出。

除了上述模块以外，鞋底12内还设置有行走发电装置19。行走发电装置19设置在鞋底12内的后跟部。

图4A及图4B共同示出了行走发电装置的原理。行走发电装置19包括：踏板41、线圈42、永磁铁43、蓄电单元44。

踏板41设置在电子导盲鞋内部鞋底的顶面上。图5示出了踏板41在鞋底12顶面上的设置位置。由于踏板41的设置位置靠近用户的足跟部，用户每次迈步时，会踩踏所述踏板41。

在踏板41的下面连接有线圈42，在线圈42的中间设置有永磁铁43。由于用户踩踏所述踏板41时，线圈42会被压紧，而用户不再踩踏所述踏板41时，线圈会被松开。在压紧、松开的往复运动中，线圈42会切割磁力线，产生电流。

将线圈42的两端连接至一个蓄电单元44，可以将产生的电能存储起来。

蓄电单元44内存储的电能还可以提供给其他的电路单元。参见图5，在鞋底12的顶面上开有一个配电槽51。通过上述配电槽51，两根导线52可以穿出，以实现对其他电路模块的供电。

图6示出了电子导盲鞋的内部信号处理流程。参见图6，首先，由超声测距模块15、视觉传感模块16，以及定位模块17采集原始的环境数据。上述环境数据包括：与障碍物之间的距离、交通灯和障碍物的视觉图像、当前电子导盲鞋所在的位置。然后根据上述环境信息，分别进行避障处理、交通灯识别以及定位处理，并根据三者的处理结果进行状态逻辑分析。最终，根据状态逻辑分析的分析结果，有语音模块18给出用来导盲的提示语音。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域技术人员而言，本发明可以有各种改动和变化。凡在本发明的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。