一种基于智能眼镜的视觉障碍行人过街引导系统的制作方法

本发明属于人机工程领域，也涉及交通安全技术领域，具体涉及一种辅助视觉障碍行人安全通过斑马线的过街引导系统。

背景技术：

根据世界卫生组织（WHO）的数据，2010年，中国有盲人（blind）824.8万，低视力（low vision）6727.4万，视力残疾（visual impairment）是两者的总和7551.2万，导盲设备对于提高这些视觉障碍人群的生活质量具有很大的帮助。

现有的导盲辅助工具大多是基于触觉和听觉来检测障碍，例如导盲手杖和以超声回波原理设计的电子导盲设备，这些辅助工具在检测以视觉识别为基础的交通标志上依然存在着不足。视觉障碍者因无法看清过街行人及斑马线，仍然无法自主、方便、快捷的过街。此外，在没有行人过街信号灯的路口，行人需要通过自己的判断来过街，视觉障碍行人判别时间过长，往往会错过过街时机，因此，亟待开发一种基于视觉识别、辅助判断的智能行人过街导盲设备。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种能够使视觉障碍人群自主、方便、快速过街的过街引导系统，解决现有盲人、低视力及视力残疾人过街难的问题。

为实现上述目的，本发明所述的街引导系统包括：道路系统与基于智能眼镜的行为指示系统两个部分；所述道路系统由信号灯信息发射设备、车辆信息发射设备与车辆信息接收设备构成；所述信号灯信息发射设备安装在行人过街的信号灯上，与信号机连接，用于向视觉障碍行人发送信号灯信息；所述车辆信息发射设备安装在机动车上，与车载GPS跟踪设备连接，用于向视觉障碍行人发送车辆位置信息；所述车辆信息接收设备安装在机动车上，与车载语音提示系统连接，用于接收来自视觉障碍行人发送的位置信息；所述基于智能眼镜的行为指示系统包括智能眼镜、手机；其中，所述智能眼镜包括眼镜主体、设置在眼镜主体正中间的微型摄像头，设置在眼镜主体上的第一无线通信装置；所述微型摄像头用于高清拍摄道路图像；所述第一无线通信装置分别与微型摄像头及手机连接，用于将接收的微型摄像头拍摄的道路图像实时传递至手机中；所述手机与第一无线通信装置、信号灯信息发射设备、车辆信息发射设备、车辆信息接收设备通过无线信号连接，用于实现交通控制、车辆、行人之间的实时通信，并实现信息在行人与车辆之间的传输；所述手机内设有过街引导控制装置；所述过街引导控制装置包括通行权判断模块，与通行权判断模块连接的图像信息分析模块，与图像信息分析模块相连的路径规划模块，以及与路径规划模块及通行权判断模块相连接的语言提示模块，所述语音提示模块最后将信息通过手机内的蓝牙传输至蓝牙耳机；所述通行权判断模块由信号处理模块、车辆位置信息处理模块以及与车辆位置信息处理模块连接的第一判断模块构成；所述信号处理模块用于接收并处理来自信号灯信息发射设备的信号，并依据信号处理结果判断通行权，即红灯停，绿灯行；所述车辆位置信息处理模块用于接收并处理来自车辆信息发射设备发出的车辆位置信息，基于车辆的位置信息计算车辆行驶至斑马线所需的时间；所述第一判断模块将车辆位置信息处理模块获得的时间与行人过街时间阈值进行比较，据此判断通行权；所述图像信息分析模块由图像处理模块、连接图像处理模块的模式识别模块，与模式识别模块连接的第二判断模块所构成；所述图像处理模块用于对由微型摄像头采集得到的图像进行倾斜角补偿和矫正、图像预处理、IPM变换得到世界坐标系下某一平面上图像的实际坐标；所述模式识别模块，对图像处理模块的处理完的图像信息进行识别，用于：一是识别斑马线区域，生成行人可走行路径集合；二是识别行人当前位置信息，包括行人至斑马线两侧的距离l与r，行人至斑马线起始线距离f，以及行人面对方向与斑马线水平线的偏角o；三是识别行人与其他行人的空间位置关系；所述第二判断模块用于对模式识别模块识别的信息进行判断，判断行人的走行路径是否正确，是否存在于其他行人的碰撞风险；所述路径规划模块用于规划走行路径，得到行人在纵向方向及距离的走行方案，以及行人顺时针或逆时针偏转方向的走行方案，从而保障行人在可走行路径集合内行走；所述语音提示模块将信息通过手机蓝牙向耳机输出语音信息，为行人过街导航。

此外，为方便收听语音，智能眼镜上还自带蓝牙耳机，所述蓝牙耳机设置在眼镜主体腿部靠近耳蜗处，通过手机蓝牙接收手机发出的导航信息，这样能够保证即便是在嘈杂的交通环境，行人也可获得清晰的走行指令。

本发明的优点和积极效果是：

1、本发明的引导系统不仅能实时接收路口信号灯信息还具备与行驶车辆进行通信的功能，因此除了能够引导行人安全过街，同时还具备提示过路口的机动车对视觉障碍过街行人避让的功能，进一步保证了视觉障碍行人过街的安全性。

2、本发明可通过无线通信实现智能眼镜、蓝牙耳机与手机设备之间信息的相互传递。蓝牙耳机方便行人在嘈杂环境下接收引导信息。此外，蓝牙耳机、手机在生活中都较为普及，且具有廉价、方便携带等优点。

3、本发明的引导系统除了具备过街导航功能，还具备在无行人过街信号路口处行人过街时机选择的辅助决策功能，从而使得行人在无他人帮助的情况下，可以自主、安全、快速的过街。

4、 本发明将微型摄像头嵌入眼镜，充当了视觉障碍者的眼睛，相比于导盲手杖，眼镜具有体积小、轻便等优点，易于视觉障碍者穿戴；且可以根据用户的不同需求将眼镜设计成多种款式，例如适合年轻人的时尚型、多彩型，或老年人喜欢的保守型等。

附图说明

图1 为本发明引导系统使用状态示意图。

图2 为本发明基于智能眼镜的行为指示系统结构示意图。

图3 为本发明引导系统连接框图。

图4 为本发明过街引导控制装置的结构框图。

图5 为本发明基于图像处理的行人位置识别示意图。

图6 为本发明引导系统的使用方法流程图。

具体实施方式

为更好地理解本发明，下面结合具体实施方式对本发明做进一步详细说明。

本发明提供的一种基于智能眼镜的视觉障碍行人过街引导系统，核心控制思想是将道路交通信息通过无线通信传递给行人，行人借助于穿戴的智能眼镜及手机设备接收信息，并借助于语音导航安全过街。

参阅图1、图2、图3，本发明所述的引导系统包括道路系统与基于智能眼镜的行为指示系统两个部分。所述道路系统由信号灯信息发射设备1、车辆信息发射设备2与车辆信息接收设备3构成；所述信号灯信息发射设备1安装在行人过街的信号灯上，与信号机连接，用于向视觉障碍行人发送信号灯信息，在实际使用过程中可以采用信号发射器；所述车辆信息发射设备2安装在机动车上，与车载GPS跟踪设备连接，用于向视觉障碍行人发送车辆位置信息，在实际使用过程中可以采用车载信号发射器；所述车辆信息接收设备3安装在机动车上，与车载语音提示系统连接，用于接收来自视觉障碍行人发送的位置信息，在实际使用过程中可以采用车载信号接收器。

所述基于智能眼镜的行为指示系统包括智能眼镜4、手机5；其中，所述智能眼镜4包括眼镜主体41、设置在眼镜主体正中间的微型摄像头42，设置在眼镜主体上的第一无线通信装置43；所述微型摄像头42用于高清拍摄道路图像，包括路面的斑马线图像、其他行人、电线杆等障碍物图像；所述第一无线通信装置43分别与微型摄像头42及手机5连接，用于将接收的微型摄像头42拍摄的道路图像实时传递至手机5中。此外，为方便收听语音，智能眼镜4上还自带蓝牙耳机44，所述蓝牙耳机44设置在眼镜主体腿部靠近耳蜗处，通过手机蓝牙接收手机5发出的导航信息。这样能够保证即便是在嘈杂的交通环境，行人也可获得清晰的走行指令。

所述手机5与第一无线通信装置43、信号灯信息发射设备1、车辆信息发射设备2、车辆信息接收设备3通过无线信号连接，用于实现交通控制、车辆、行人之间的实时通信，并实现信息在行人与车辆之间的传输。所述手机5内设有过街引导控制装置，手机为过街引导控制装置的主控设备，具有通行权判断、图像分析、路径规划机导航的功能。所述过街引导控制装置包括：通行权判断模块，与通行权判断模块连接的图像信息分析模块，与图像信息分析模块相连的路径规划模块，以及与路径规划模块及通行权判断模块相连接的语言提示模块，所述语音提示模块最后将信息通过手机内的蓝牙传输至蓝牙耳机44。

所述通行权判断模块由信号处理模块A、车辆位置信息处理模块B以及与车辆位置信息处理模块连接的第一判断模块C构成；所述信号处理模块A用于接收并处理来自信号灯信息发射设备1的信号，并依据信号处理结果判断通行权，即红灯停，绿灯行；所述车辆位置信息处理模块B用于接收并处理来自车辆信息发射设备2发出的车辆位置信息，基于车辆的位置信息计算车辆行驶至斑马线所需的时间；所述第一判断模块C将车辆位置信息处理模块B获得的时间与行人过街时间阈值进行比较，据此判断通行权。

所述图像信息分析模块由图像处理模块D、连接图像处理模块D的模式识别模块F，与模式识别模块F连接的第二判断模块E所构成。所述图像处理模块D用于对由微型摄像头42采集得到的图像进行倾斜角补偿和矫正、图像预处理、IPM变换（Inverse Perspective Mapping）得到世界坐标系下某一平面上图像的实际坐标；所述模式识别模块F，对图像处理模块的处理完的图像信息进行识别，用于：一是识别斑马线区域，生成行人可走行路径集合；二是识别行人当前位置信息，包括行人至斑马线两侧的距离l与r，行人至斑马线起始线距离f，以及行人面对方向与斑马线水平线的偏角o（见图5）；三是识别行人与其他行人的空间位置关系；所述第二判断模块E用于对模式识别模块F识别的信息进行判断，判断行人的走行路径是否正确，是否存在于其他行人的碰撞风险。

所述路径规划模块G用于规划走行路径，得到行人在纵向方向及距离的走行方案，以及行人顺时针或逆时针偏转方向的走行方案，从而保障行人在可走行路径集合内行走；所述语音提示模块H将信息通过手机蓝牙向耳机输出语音信息，为行人过街导航。

参阅图6，上述基于智能眼镜的视觉障碍行人过街引导系统的使用方法，具

体包括以下步骤：

步骤S1 行人到达过街区域，开始接收道路信息，若是有行人过街信号灯路口，手机5会接收到来自信号灯信息发射设备1的信号；若是无行人信号灯控制路口，手机5接收到来自车辆信息发射设备2发出的车辆位置信息。

步骤S2 手机5判断行人是否拥有通行权。若是有行人过街信号灯路口，手机5中的信号处理模块A处理来自信号灯信息发射设备1的信号，若是红灯，行人等待，转入步骤S3；若是绿灯，转入步骤S4；若是无行人信号灯控制路口，手机5中的车辆位置信息处理模块B处理车辆信息发射设备2发出的车辆位置信息，获得车辆行驶时间，并将该时间与第一存储模块C中的阈值数据进行比较，若大于阈值，则行人可通行，转入步骤S4；若小于阈值，则行人等待，转入步骤S3。

步骤S3 语音指示模块H通过蓝牙传递信息至蓝牙耳机44，耳机向行人发出语音警告，行人需停止等待。

步骤S4 微型摄像头42将拍摄得到的图像信息通过第一无线通信装置43传递至手机5。

步骤S5 手机5开始图像信息分析，其中图像处理模块D处理图像，模式识别模块F识别行人可走行路径集合；行人至斑马线两侧的距离l与r，行人至斑马线起始线距离f，以及行人面对方向与斑马线水平线的偏角o；识别行人与其他行人之间的距离。

步骤S6 第二判断模块E判断行人当前位置是否在可走行路径集合内，若是，转至步骤S7；若否，需要对行人进行位置调整，转至步骤S8。

步骤S7 借助于语音指示模块H将信息通过蓝牙传递至耳机44，通过耳机44指导行人走行，并转入步骤S11进行进一步的判断。

步骤S8 路径规划模块G开始重新规划走行路径，得出行人向左或向右平行方位的走行方案或顺时针或逆时针旋转方向的走行方案，转入步骤S7。

步骤S9 第二判断模块E判断行人与其他行人之间的距离是否超出了行人碰撞距离阈值，若是，进行位置调整，转至步骤S8；若否，则转至步骤S10。

步骤S10 第二判断模块E判断行人当前位置是否已通过斑马线，若否，转入步骤S11，同时返回S4；若是，则引导结束。

步骤S11 行人所携带的手机上向正驶向路口的机动车发送行人位置信息，机动车通过车辆信息接收设备3接收信息，做出对行人提前避让的准备。