本发明涉及拐杖技术领域，特别是涉及一种盲人拐杖。
背景技术：
对于盲人来说，由于存在视力缺陷，因此在出行时会遇到诸多问题。为了解决这一问题，盲人辅助产品应运而生。较为常用的盲人辅助产品包括导盲犬及盲人拐杖。其中，导盲犬具有的训练周期长和价格高昂的特点令绝大多数盲人对其难以企及，而且公众场合不允许导盲犬进入，从而给盲人带来了诸多不便。传统的盲人拐杖功能较为单一，尤其是在过马路时存在安全隐患。因此，综合世面上存在的产品，盲人在出行时依旧苦难重重。
技术实现要素：
基于此，有必要针对传统的盲人拐杖在过马路时存在安全隐患的问题，提供一种盲人拐杖。
一种盲人拐杖，包括拐杖本体，所述拐杖本体上安装有摄像装置、主控装置、存储装置及提示装置；所述摄像装置、提示装置分别与所述主控装置电连接；
所述摄像装置用于拍摄图像，并将拍摄的图像发送至所述主控装置；所述提示装置用于发出提示信号；所述存储装置存有所述主控装置根据斑马线图像与人行横道信号灯图像进行深度学习后得到的训练模型；所述主控装置用于根据所述摄像装置拍摄的图像利用所述训练模型识别斑马线与人行横道信号灯，以通过识别结果相应控制所述提示装置运行。
在其中一个实施例中，所述主控装置用于根据所述摄像装置拍摄的图像利用所述训练模型识别斑马线，并在识别到斑马线后通过所述提示装置引导盲人旋转至正对斑马线的状态，并根据所述摄像装置拍摄的图像利用所述训练模型识别所述人行横道信号灯的状态，以根据所述人行横道信号灯的状态通过所述提示装置引导盲人穿过马路。
在其中一个实施例中，所述拐杖本体上还设有测距装置，且所述测距装置与所述主控装置电连接；所述主控装置还用于在识别到所述斑马线后，控制所述测距装置测量盲人与设定目标之间的距离，并根据所述距离计算盲人穿过马路所需的时间，以利用所述时间及所述人行横道信号灯的状态通过所述提示装置引导盲人穿过马路；其中，所述设定目标与所述盲人分别位于马路的两侧。
在其中一个实施例中，所述主控装置还用于根据所述摄像装置拍摄的图像及所述测距装置识别到盲人进入设定空间后，通过所述提示装置进行提示；所述设定空间的大小小于设定值。
在其中一个实施例中，所述拐杖本体上还安装有感应装置；所述感应装置与所述主控装置电连接；
所述感应装置用于检测所述拐杖本体的状态，并在检测到所述拐杖本体从空中落下并接触到地面时向所述主控装置发送感应信号；所述主控装置用于根据所述感应信号控制所述摄像装置运行。
在其中一个实施例中，所述提示装置包括振动马达；所述振动马达与所述主控装置电连接。
在其中一个实施例中，所述振动马达的数量大于1；各所述振动马达分别安装在所述拐杖本体延伸方向上的不同位置；并且，所述主控装置用于根据所述摄像装置拍摄的图像识别障碍物的类别，并在识别到不同类别的障碍物时控制位于相应位置的振动马达运行。
在其中一个实施例中，所述提示装置包括蓝牙模块和/或wifi模块；所述蓝牙模块、wifi模块分别与所述主控装置电连接。
在其中一个实施例中，所述拐杖本体上还安装有视频稳定装置；所述摄像装置通过所述视频稳定装置安装在所述拐杖本体上。
在其中一个实施例中，所述拐杖本体上还安装有定位模块和/或网络模块；所述定位模块、网络模块分别于所述主控装置电连接；所述定位模块用于获取所述拐杖本体实时的位置信息，并将所述位置信息发送至所述主控装置；所述网络模块用于接入互联网。
上述盲人拐杖中，存储装置存有主控装置根据斑马线图像与人行横道信号灯图像进行深度学习后得到的训练模型，主控装置根据摄像装置拍摄的图像利用训练模型识别斑马线与人行横道信号灯，以通过识别结果相应控制提示装置运行，从而可以引导盲人安全通过马路，提高了盲人穿过马路的安全性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他实施例的附图。
图1为一实施方式提供的盲人拐杖涉及的框图；
图2为图1所示实施方式的盲人拐杖的其中一个实施例的框图；
图3为图1所示实施方式的盲人拐杖中与提示装置相关的其中一个实施例的框图；
图4为图1所示实施方式的盲人拐杖中与振动马达相关的其中一个实施例的结构示意图。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
一实施方式提供了一种盲人拐杖，包括拐杖本体。请参考图1，拐杖本体(图1未示出)上安装有摄像装置110、主控装置120、存储装置130及提示装置140。摄像装置110、提示装置140分别与主控装置120电连接。
其中，摄像装置110用于拍摄图像，并将拍摄的图像发送至主控装置120。在实际应用中，摄像装置110可以拍摄盲人拐杖所处环境的图像，以便于主控装置120识别盲人当前所处的环境。具体地，摄像装置110例如为摄像头。进一步地，摄像装置110可以通过旋转结构安装在拐杖本体上，且旋转结构与主控装置120电连接。并且，摄像装置110可以安装在拐杖本体的顶部，以便于旋转结构控制摄像装置110进行360度旋转，从而使得摄像装置110能够以多角度进行拍摄，提高了环境识别的精确性。
提示装置140用于发出提示信号，从而可以提示盲人按设定方式行走。具体地，提示装置140例如通过声音、振动或其他盲人可以识别的方式来对盲人进行提示。
存储装置130存有主控装置120根据斑马线图像与人行横道信号灯图像进行深度学习后得到的训练模型。存储装置130例如为光盘、只读存储记忆体(read-onlymemory，rom)等。深度学习，是指通过组合低层特征形成更加抽象的高层表示属性类别或特征，以发现数据的分布式特征表示。具体地，在盲人拐杖被使用之前，主控装置120可以采用传统的目标检测算法，例如基于tensorflow平台的yolo(youonlylookonce)算法，以斑马线图像与人行横道信号灯图像作为训练数据进行深度学习，从而可以得到相应的训练模型。
主控装置120用于根据摄像装置110拍摄的图像利用上述训练模型识别斑马线与人行横道信号灯，以通过识别结果相应控制提示装置140运行。其中，主控装置120例如为集成电路芯片(如单片机)，或者包括集成电路芯片及能够实现设定功能的电路。具体地，主控装置120例如为arm-cortexa17处理器，并且运行于安卓系统中。同时，主控装置120可以通过pci-e(pciexpress)、usb(universalserialbus，通用串行总线)、spi(serialperipheralinterface，串行外设接口)总线或iic(inter-integratedcircuit，集成电路总线)等总线与其他外设传输数据。识别结果，例如为：识别到斑马线，或者识别到人行横道信号灯当前的状态为红灯亮。
因此，在本实施方式提供的盲人拐杖被盲人使用的过程中，摄像装置110将拍摄的盲人所处环境的图像发送至主控装置120后，主控装置120即可利用存储装置130内存储的训练模型对盲人当前所处环境的图像进行识别，以识别斑马线与人行横道信号灯，进而通过识别结果利用提示装置140引导盲人安全通过马路。其中，通过识别斑马线，使得主控装置120可以利用提示装置140提示盲人是否开始穿行马路；通过识别人行横道信号灯的状态(即当前是红灯亮、黄灯亮还是绿灯亮)，使得主控装置120可以利用提示装置140提示盲人在穿行马路的过程中前进或停止。
综上所述，本实施方式提供的上述盲人拐杖，可以智能识别出斑马线及人行横道信号灯，以引导盲人安全通过马路，提高了盲人穿过马路的安全性，可以弥补城市公共设施(盲道和交通指示灯等)的不足，为盲人的出行提供更多的帮助。
在其中一个实施例中，主控装置120可以对摄像装置110拍摄的图像进行处理，并根据上述训练模型及处理后的图像控制提示装置140运行。其中，主控装置120可以根据雾霾、大雨、夜晚等不同天气与光线情况，选择相应的处理方法来对摄像装置110拍摄的图像进行优化处理。例如：如果主控装置120判断出现雾霾或雾气，则利用暗通道先验去雾算法对图像进行去雾处理；如果主控装置120判断当前环境的光线强度较低，则利用图像增强算法对图像进行增强处理，从而提高图像的对比度；此外，主控装置120还可以利用滤波算法(例如k近邻均值滤波算法)对图像进行去噪处理。其中，可以在拐杖本体上安装相应的传感器(例如光线传感器、能够检测雾霾的嵌入式环境传感器)，主控装置120根据传感器检测的结果即可识别当前的光线与天气情况。
在其中一个实施例中，主控装置120用于根据摄像装置110拍摄的图像利用训练模型识别斑马线，并在识别到斑马线后通过提示装置140引导盲人旋转至正对斑马线的状态，并根据摄像装置110拍摄的图像利用训练模型识别人行横道信号灯的状态，以根据所述人行横道信号灯的状态通过提示装置140引导盲人穿过马路。
其中，正对斑马线的状态，换言之，盲人的正前方为人行横道，因此当盲人旋转至正对斑马线的状态后，盲人继续前进即可穿过马路。通过提示装置140引导盲人旋转至正对斑马线的状态，例如通过语音的方式提示盲人进行旋转，直至摄像装置110拍摄的图像中斑马线位于视场中央区域为止，此时盲人正对斑马线。人行横道信号灯的状态，即当前状态为红灯亮、绿灯亮还是黄灯亮。根据人行横道信号灯的状态通过提示装置140引导盲人穿过马路，例如若判断当前状态是红灯亮，则通过语音的方式提示盲人停止，若判断当前状态是绿灯亮，则通过语音的方式提示盲人开始前进。
其中，主控装置120可以在判断盲人旋转至正对斑马线的状态后根据摄像装置110拍摄的图像利用训练模型识别人行横道信号灯的状态，再根据人行横道信号灯的状态通过提示装置140引导盲人穿过马路；或者也可以为，主控装置120在盲人旋转至正对斑马线的状态的过程中根据摄像装置110拍摄的图像利用训练模型识别人行横道信号灯的状态，并在判断盲人旋转至正对斑马线的状态后，根据人行横道信号灯的状态通过提示装置140引导盲人穿过马路。换言之，主控装置120识别人行横道信号灯的状态这一动作可以在盲人旋转至正对斑马线的状态的过程中或过程后执行。如果摄像装置110可以旋转360度进行拍摄，则上述两种方式都可以；如果摄像装置110旋转的角度范围较窄且安装位置与盲人前进的方向相对时，则可以采取上述第二种方式(即主控装置120识别人行横道信号灯的状态这一动作可以在盲人旋转至正对斑马线的状态的过程后执行)，从而可以避免摄像装置110拍摄无用的图像，以节约摄像装置110的能耗。
因此，本实施例中，在主控装置120及提示装置140的控制作用下，当盲人到达人行横道所处的位置后，先控制盲人旋转至正对斑马线的状态，之后主控装置120再根据人行横道信号灯的状态引导盲人穿过马路。
在其中一个实施例中，请参考图2，拐杖本体上还设有测距装置180，且测距装置180与主控装置120电连接。其中，测距装置180例如为激光测距装置或其他类型的测距装置。
主控装置120还用于在识别到斑马线后，控制测距装置180测量盲人与设定目标之间的距离，并根据所述距离计算盲人穿过马路所需的时间，以利用所述时间及人行横道信号灯的状态通过提示装置140引导盲人穿过马路。其中，所述设定目标与盲人分别位于马路的两侧。
其中，设定目标可以为在盲人旋转至正对斑马线的状态后与盲人相对的目标。存储装置130可以存储有盲人的平均行走速度。那么，当测距装置180测量到盲人与设定目标之间的距离后，主控装置120根据盲人的平均行走速度可以计算出盲人穿过马路所需的时间。如此，主控装置120在判断人行横道信号灯的当前状态是绿灯亮时，可以从提示盲人开始前进开始计时，并在判断经历了上述时间后通过提示装置140提示盲人停止前进，此时，盲人已经成功穿过马路。因此，通过设置测距装置180，可以提高主控装置120引导盲人穿过马路的速度和精确性。
可以理解的是，主控装置120不限于上述控制方式，例如主控装置120还可以根据摄像装置110拍摄的图像来计算盲人走到马路对面所需的距离，或者结合摄像装置110及测距装置180来计算盲人走到马路对面所需的距离(例如如果设定目标不是与盲人正对的目标，则可以结合摄像装置110拍摄的图像信息及测距装置180测量的实际距离信息来计算盲人走到马路对面所需的距离)。
在其中一个实施例中，主控装置120还用于根据摄像装置110拍摄的图像及测距装置180识别到盲人进入设定空间后，通过提示装置140进行提示。其中，设定空间的大小小于设定值。
在该实施例中，设定空间例如为狭窄空间。其中，摄像装置110可以实时获取周围的图像，测距装置180可以测量摄像装置110的视觉范围内被拍摄物体之间的距离，因此结合摄像装置110及测距装置180可以判断盲人当前所处的环境是否是狭窄空间。设定空间的信息例如为设定空间的位置信息。如果判断盲人进入了狭窄空间，则可以通过提示装置140进行提示，例如通过振动或语音的方式对盲人进行提示，以便于盲人知晓当前所处的环境；或者向与盲人相关的人员通过提示装置140远程发送提醒信号，以便于在盲人失踪后盲人的家属或警察进行寻找。
在其中一个实施例中，请参考图2，拐杖本体上还安装有感应装置150。感应装置150与主控装置120电连接。
感应装置150用于检测拐杖本体的状态，并在检测到拐杖本体从空中落下并接触到地面时向主控装置120发送感应信号。换言之，拐杖本体每移动到一个新的位置，感应装置150则输出一个感应信号。具体地，感应装置150例如为加速度传感器。如此，当加速度传感器检测到拐杖本体的加速度变为零时，则输出感应信号。
同时，主控装置120用于根据感应信号控制摄像装置110运行。具体地，主控装置120可以在每次接收到感应信号时则控制摄像装置110拍摄设定帧图像。由于拐杖本体只有在发生移动后，盲人周围的环境才会发生变化，因此本实施例中，拐杖本体每移动到一个新的位置，主控装置120则控制摄像装置110拍摄一次，既可以节约电能，又能保证环境识别的精确性。
其中，主控装置120可以利用传统的相关电路来实现根据感应装置150输出的感应信号来控制摄像装置110的功能。例如：主控装置120包括开关电路(例如mos管)，且开关电路连接于摄像装置110与电源之间，同时开关电路的控制端与感应装置150连接，感应装置150输出感应信号后开关电路导通，如此，即可根据感应装置150及开关电路控制摄像装置110停止或开始拍摄图像。
在其中一个实施例中，请参考图3、图4，提示装置140包括振动马达141。振动马达141与主控装置120电连接。具体地，主控装置120可以控制振动马达140以不同的方式进行振动(例如振动的频率不同)，以便于在嘈杂环境下或，当周围噪声过大影响语音系统的识别和反馈时，可以通过振动来提示盲人行走或停止。
进一步地，振动马达141的数量大于1。各振动马达141分别安装在拐杖本体延伸方向上的不同位置。换言之，在盲人正常使用该盲人拐杖时，各振动马达141所处的高度不同，请参考图4。
同时，主控装置120用于根据摄像装置110拍摄的图像识别障碍物的类别，并在识别到不同类别的障碍物时控制位于相应位置的振动马达141运行。例如：请参考图4，振动马达141的数量为3，各振动马达141分别位于拐杖本体的上、中、下位置，并且分别针对不同高度的障碍物进行提醒。若障碍物位于路面(即障碍物的高度接近拐杖本体的底部)，如路面的低坑、石头等，则主控装置120控制位于底部的振动马达141振动。位于中部的振动马达141和位于顶部的振动马达141的工作原理类似，这里就不再赘述。因此，本实施例根据障碍物高度的不同，可以为盲人提供不同的振感。
进一步地，还可以通过测距装置180来测量盲人与障碍物之间的距离。如此，主控装置120可以结合盲人与障碍物之间的距离来通过振动马达进行相应的提醒，例如：距离越远，控制振动马达141振动的频率越高。
进一步地，请继续参考图3，提示装置140还包括蓝牙模块142和/或wifi模块143。蓝牙模块142、wifi模块143分别与主控装置120电连接。其中，蓝牙模块142、wifi模块143分别可以与相应的外设(例如蓝牙耳机)进行无线通信，从而为盲人提供语音提醒功能。
其中，如果提示装置140同时包括振动马达141、蓝牙模块142，该智能拐杖则可以通过振动来提示用户行走，而通过语音来提示用户停止；或者通过振动来提示用户停止，而通过语音来提示用户行走，从而便于用户识别。此外，用户还可以通过拾音器通过蓝牙或wifi向主控装置120无线发送控制信号，进而实现语音控制功能。因此，该盲人拐杖可以从听觉和触觉两方面同时对盲人提供帮助，从而可以更好地保障盲人的安全。
进一步地，请继续参考图2，拐杖本体上还安装有视频稳定装置160。摄像装置110通过视频稳定装置160安装在拐杖本体上。其中，视频稳定装置160可以使摄像装置160保持稳定，从而提高图像识别的准确度。
具体地，视频稳定装置160例如为机械式稳定器或电子式稳定器。其中，如果视频稳定装置160为电子式稳定器，则视频稳定装置160还与主控装置120电连接，且主控装置120通过控制视频稳定装置160来保持摄像装置110的稳定性。
进一步地，拐杖本体上还安装有定位模块171和/或网络模块172。定位模块171、网络模块172分别于主控装置120电连接。其中，定位模块171用于获取拐杖本体实时的位置信息，并将位置信息发送至主控装置120。在上述实施例中，如果主控装置120判断盲人进入了设定空间(例如狭窄空间)，则可以通过定位模块171来获取设定空间的位置信息。因此，本实施例中，通过定位模块171及主控装置120可以实现定位导航功能。在智能拐杖具备定位导航功能的前提下，则可以利用定位导航功能引导盲人走到路口，之后主控装置120根据摄像装置110拍摄的图像来识别斑马线及人行横道信号灯，从而全方位引导用户前进。
网络模块172用于接入互联网。网络模块172例如为gprs(generalpacketradioservice，通用分组无线服务技术)模块、3g模块或4g模块。若智能拐杖运行在安卓系统上，则当智能拐杖通过网络模块172接入互联网后，基于安卓系统具有的开放性的特点，则可以接入不同功能的网络应用，例如：与城市公交信息系统联网以帮助盲人搭乘公交车、实现智能导航、一键打车、走失报警及sos求救等功能。在上述实施例中，如果主控装置120判断盲人进入了设定空间(例如狭窄空间)，则可以通过网络模块172向盲人的相关人员发送提示信号(提示信号例如包括上述定位模块171获取的设定空间的位置信息)，以便于使得相关人员及时知晓盲人当前所处的状况。
进一步地，拐杖本体上还可以安装有键盘。键盘上设有五向导航键、自定义快捷启动键、sos键中的一种或两种以上。
其中，如果键盘上安装有sos键，则拐杖本体上设有网络模块172，从而可以实现sos求救功能。自定义快捷启动键可以快速启动相应的应用程序。具体地，键盘180上的按键可以通过盲文进行标注，以便于盲人识别。
因此，通过设置键盘，可以在使用过程中实现简单的人机交互功能，进一步提高智能拐杖使用的便利性。
进一步地，请继续参考图2，拐杖本体上还安装有与主控装置120电连接的显示装置190。本实施例中，用户的亲属或其他相关人员可以通过键盘180及显示装置190对智能拐杖进行初始化配置，配置完成后供盲人正式使用该智能拐杖。此外，显示装置190不设置触摸控制功能，以避免发生使用者误操作的现象。
本领域技术人员可以理解，图1至图4中示出的组成结构，仅仅是与本申请方案相关的部分结构图，并不构成对本申请方案所应用于其上的盲人拐杖的限定，具体的智能拐杖可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。