智能导盲系统和智能导盲方法与流程

本发明涉及一种智能导盲系统和智能导盲方法，特别是一种依据障碍物信息与用户步长判断闪避路径的系统及其方法。

背景技术：

近年来，随着科技的进步与人文的高度发展，人们越来越重视社会福利。因此，如何让行动不便者有更便利的社会，已成为越来越重要的课题。以视障者为例，导盲设施的完备，例如在红绿灯处或电梯里提供声音报警，在人行道设置导盲砖、在提款机或自动售票机提供语音消息等，对于盲人行动的便捷性有莫大的帮助。

虽然导盲设施可以提升盲人行动的方便性，但导盲设施并不是盲人在行动时一定会需要的物品。实际上，盲人通常所使用的导盲物品例如导盲杖、导盲犬等，这些导盲物品都有缺点，例如，传统导盲杖只可探触身前不远处地面的障碍物，盲人有可能来不及闪避障碍物；导盲犬虽可与视障者做些许互动，但其饲养培训时间长且服务时间短，饲养成本非一般人可负担。

为了解决这些常见导盲物品的缺点，目前也有些电子导盲物品，例如利用全球定位系统(GPS)配合语音系统的电子导盲装置，这样的电子导盲装置可以将当前位置和/或行进指引信息告知给盲人用户，但这样的电子导盲装置并无法将路上可能遇到的障碍物的信息，例如围墙、树木、和路边停放的车辆等障碍物的信息告知给盲人用户，也就是说，使用上述电子导盲装置的盲人并无法明确地了解前方障碍物的相关信息。

综上所述，可知现有技术中长期以来一直存在现有导盲物品无法让盲人明确了解前方障碍物的相关信息的问题，因此有必要提出一种改进的技术手段，来解决这一问题。

技术实现要素：

有鉴于现有技术存在现有导盲物品无法让盲人明确了解前方障碍物的相关信息的问题，本发明公开了一种智能导盲系统和智能导盲方法，其中：

本发明所公开的智能导盲系统，应用于便携式装置，且便携式装置与助行装置连接，该智能导盲系统至少包括：数据加载模块，用于加载用户步长；信号接收模块，用于接收助行装置在侦测到障碍物时所产生的障碍物信号；障碍判断模块，用于依据障碍物信号判断障碍物的宽度与距离；路线规划模块，用于依据障碍物的宽度与距离和用户步长生成闪避路线；输出模块，用于输出闪避路线。

本发明所公开的智能导盲方法，其步骤至少包括：连接便携式装置与助行装置；便携式装置加载用户步长；助行装置在侦测到障碍物时产生障碍物信号，并传送障碍物信号至便携式装置；便携式装置依据障碍物信号判断障碍物的宽度与距离；便携式装置依据障碍物的宽度与距离和用户步长生成闪避路线；该便携式装置输出闪避路线。

本发明所公开的系统与方法如上，与现有技术之间的差异在于本发明通过便携式装置与助行装置连接后，便携式装置依据助行装置在侦测到障碍物时所产生的障碍物信号判断碍障物的宽度与距离，并依据所判断出的障碍物的宽度与距离以及预先取得的用户步长生成闪避路线，由此解决现有技术所存在的问题，并可以达成让用户(尤其是盲人)可以安全闪避前方障碍物的技术效果。

附图说明

图1为本发明所述的智能导盲系统的系统架构图。

图2A为本发明实施例所述的计算用户与障碍物之间距离的示意图。

图2B为本发明实施例所述的判断行进方向的示意图。

图2C为本发明实施例所述的另一种判断行进方向的示意图。

图3为本发明所述的智能导盲方法的方法流程图。

附图标记列表

100 便携式装置

102 助行装置

110 数据加载模块

130 身份识别模块

150 信号接收模块

160 障碍判断模块

170 通信模块

180 路线规划模块

190 输出模块

201 障碍物

202 用户

211 发射角度

212 与障碍物间的最长距离

213 障碍物宽度

221、222 区段

231、232 路线

具体实施方式

以下将配合附图和实施例来详细说明本发明的特征和实施方式，这些内容足以使任何本领域技术人员能够轻易地充分理解本发明解决技术问题所应用的技术手段并据以实施，由此实现本发明可达成的效果。

本发明可以依据用户的步长、障碍物的宽度、以及用户与障碍物之间的距离引导用户闪避障碍物。

以下先以图1中的本发明的智能导盲系统的系统架构图来说明本发明的系统运作。如图1所示，本发明的系统含有助行装置102以及便携式装置100。其中，便携式装置100还可以包括数据加载模块110、信号接收模块150、障碍判断模块160、路线规划模块180、输出模块190，以及可以附加的身份识别模块130、通信模块170。

便携式装置100与助行装置102电连接。例如，便携式装置100可以使用连接线与助行装置102连接，也可以使用无线自组织网络(Wireless ad hoc network)、蓝牙(Bluetooth)、近场通信(NFC)等无线技术与助行装置102连接。

便携式装置100通常是用户携带的装置，包括但不限于智能手机、智能手表、电子书阅读器、电子辞典、随身听或MP3播放器等。

助行装置102与便携式装置100电连接，负责侦测障碍物，并负责在侦测到障碍物时，产生相对应的障碍物信号，以及将所产生的障碍物信号传送给便携式装置100。一般而言，助行装置102可以包括发射与接收能量信号的传感器，并在接收到所发射出的能量信号的反射信号时产生相对应的障碍物信号。其中，上述能量信号可以是红外线或超音波等，本发明没有特别的限制。

在部分的实施例中，助行装置102所包括的传感器可以持续地以不同角度发射能量信号，并持续地接收与各个角度所发出的能量信号与障碍物接触后产生的反射信号，由此通过所接收到的反射信号产生障碍物信号，但助行装置102产生障碍物信号的方式并不局限于以上方式。其中，助行装置102所产生的障碍物信号可以包括发射能量信号的角度以及障碍物距离，或可以包括发射能量信号的角度以及足以计算出障碍物距离的距离计算数据(例如发射能量信号至接收到相对应的反射信号的时间差)等。

助行装置102可以是设置有侦测障碍物的传感器的服饰、穿戴品、或手持物等，例如帽子、大衣、鞋子、手表、腰带、项链、导盲杖等，但本发明所述的助行装置102并不局限于以上物品。值得一提的是，在本发明中，助行装置102并不只限于一个，也就是说，在本发明中，也可能有多个助行装置102同时侦测障碍物。另外，若有多个助行装置102与同一便携式装置100连接，则与同一便携式装置100连接的各个助行装置102可能分别侦测不同方位的障碍物，例如，侦测用户前方、上方、左方、右方、后方等方位的障碍物。

数据加载模块110负责加载用户步长。一般而言，数据加载模块110可以预先储存用户步长，并读取预先储存的用户步长，但数据加载模块110加载用户步长的方式并不局限于以上方式。数据加载模块110也可以提供用户接口给用户输入用户步长，也可以依据设置于便携式装置100中的震动传感器所产生的震动感测数据以及设置于便携式装置100中的位置传感器所产生的位置感测数据计算用户步长，由此加载用户步长。更具体地，数据加载模块110可以先依据震动传感器所产生的震动感测数据的规律判断用户行走的步数，以及依据位置传感器所产生的位置感测数据计算用户行走的距离，再依据所判断出的步数与所计算出的距离计算出用户步长。但数据加载模块110取得用户步长的方式也不局限于以上方式。在部分的实施例中，数据加载模块110也可以储存所计算出的用户步长。

数据加载模块110可以将用户步长储存在内存、档案或数据库中，本发明没有特别的限制。在部分的实施例中，数据加载模块110所储存的用户步长可能并不只一个，数据加载模块110可以依据身份识别模块130所提供的表示用户身份的身份识别数据选择加载相对应的用户步长。

身份识别模块130可以供用户输入用户识别数据，并依据被输入的用户识别数据判断用户身份。一般而言，身份识别模块130可以预先储存身份识别资料，并可以比对被输入的用户识别数据与预先储存的身份识别数据，当被输入的用户识别数据与预先储存的任何一个身份识别数据相符时，身份识别模块130可以依据相符的身份识别数据判断用户身份。其中，上述用户识别资料可以表示用户身份，例如，账号密码、指纹、声纹等，但本发明并不局限于以上方式。

信号接收模块150负责接收助行装置102在侦测到障碍物时所产生的障碍物信号。

障碍判断模块160负责依据信号接收模块150所接收到的障碍物信号判断障碍物的宽度与距离。障碍判断模块160可以依据多个障碍物信号中所包括的发射能量信号的角度以及障碍物的距离建构出障碍物的宽度，如图2A所示，障碍判断模块160可以依据与障碍物201之间的最长距离212以及与最长距离212相对应的能量信号的发射角度211使用三角函数中的正切函数计算出障碍物宽度213。但在部份的实施例中，信号接收模块150所接收到的障碍物信号中可能没有包括障碍物的距离，而是包括了可以计算出障碍物距离的距离计算数据，则障碍判断模块160可以先由各个障碍物信号所包括的距离计算数据计算相对应的障碍物距离，例如计算距离计算数据中的时间差与音速的乘积(计算出的乘积即为两倍的障碍物距离)，再依据各个障碍物信号中所包括的发射能量信号的角度以及所计算出的相对应的障碍物距离建构出障碍物的宽度。

在部分的实施例中，障碍判断模块160可以对障碍物进行判断。障碍判断模块160可以记录已知的障碍物的位置、种类、宽度等与障碍物相关的数据，并可以在侦测到障碍物时，依据侦测到障碍物的位置判断侦测到的障碍是否为已知障碍物。

通信模块170可以在障碍判断模块160判断障碍物为路口时，联机至交通服务器(图中未示)取得被判断为障碍物的路口的当前信号信息。其中，交通服务器可以被设置在管理交通业务的单位或部门中，也可能被设置在被判断为障碍物的路口周围，通信模块170可以通过移动通信网络、无线网络、或蓝牙技术与交通服务器连接。

路线规划模块180负责依据障碍判断模块160所判断出的障碍物的宽度与距离以及数据加载模块110所加载的用户步长生成闪避路线。其中，路线规划模块180所生成的闪避路线包括一组或多组行进方向以及相对应的行进步数。例如，向左28步、先向后4步再向右13步等。

一般而言，如图2B所示，当障碍物201位于用户202前方时，用户可以将障碍物垂直分为两个区段(区段221、222)，路线规划模块180可以选择长度较短的区段222的方向作为行进方向，并依据长度较短的区段222的长度与用户步长计算行进步数，由此生成包括一组行进方向与相对应的行进步数的闪避路线。若障碍物201如图2C所示，并非仅仅是位于用户202前方，而是部分环绕了用户，则路线规划模块180可以先计算向左绕过障碍物201的路线231的距离以及向后绕过障碍物201的路线232的距离，并选择较短的路线232的方向作为行进方向，并以较短的路线232的距离以及用户步长计算行进步数，其中，由于路线232有一个转折，所以路线规划模块180可以生成包括两组行进方向与相对应的行进步数的闪避路线。但路线规划模块180生成闪避路线的方式并不局限于以上方式。

在部分的实施例中，路线规划模块180可以依据便携式装置100的当前位置，由预先建立的数据库中或联机至地理信息服务器下载一定范围内的地理信息，由此加载便携式装置100当前位置一定范围内的地理信息，并依据所加载的地理信息中所表示的当前位置的周围环境和/或地形地物结合障碍判断模块160所判断出的障碍物的宽度与距离生成闪避路线。也就是路线规划模块180可以依据障碍物的宽度与距离在所加载的地理信息中加入障碍物的数据，由此在路线规划模块180如已知路线规划技术依据地理信息规划闪避路线时，所规划出的闪避路线不会穿过障碍物，而是绕过障碍物，或是选择其他路线行进。

路线规划模块180也可以持续依据信号接收模块150所接收到的障碍物信号不断调整闪避路线。更具体地，随着用户的移动，当路线规划模块180依据障碍物信号判断出障碍物的宽度较先前判断的宽度更长时，路线规划模块180可以依据新判断出的障碍物的宽度与距离规划闪避路线。

路线规划模块180也可以侦测用户行为，并依据所侦测到的用户行为的严重性选择调整或不调整所生成的闪避路线。其中，路线规划模块180所侦测的用户行为包括但不限于依据便携式装置100的音频传感器侦测用户所发出的声音、依据便携式装置100的震动传感器侦测用户的手势、用户的行进速度等。当路线规划模块180所侦测到的用户所发出的声音过于惊慌、用户的手势过大、用户的行进速度过慢或不断改变时，路线规划模块180可以判断目前规划的闪避路线并不适合用户，并可以再次规划其他闪避路线。

输出模块190负责输出路线规划模块180所生成的闪避路线。一般而言，输出模块190可以如已知导航装置或软件使用语音播放的方式，依据播放路线规划模块180所生成的闪避路线所包括的各组行进方向和相对应的行进步数。但输出模块190输出闪避路线的方式并不局限于以上方式。

输出模块190也可以输出通信模块170所取得的被障碍判断模块160判断为障碍物的路口的当前信号信息。与上述相似的，输出模块190可以使用语音播放的方式输出当前信号信息。

接着以一个实施例来解说本发明的运作系统与方法，并请参照图3中的本发明所述的智能导盲方法的方法流程图。在本实施例中，假设用户为盲人，便携式装置100为智能手机，用户手持的导盲杖中设置有助行装置102，但本发明并不以上述为限。

当用户使用本发明时，首先需要连接便携式装置100与助行装置102(步骤301)。在本实施例中，假设便携式装置100与助行装置102通过蓝牙技术连接。

在用户操作便携式装置100执行应用本发明的应用程序后，数据加载模块110可以加载用户步长(步骤320)。在本实施例中，若便携式装置100记录了多个用户的用户步长，则身份识别模块130可以供用户输入用户识别数据，再依据被输入的用户识别数据判断用户身份，使得数据加载模块110加载与身份识别模块130所判断出的用户身份对应的用户步长。

但如果与被输入的用户识别数据相对应的用户步长不存在，则便携式装置100的数据加载模块110可以在用户行进时，依据被设置于便携式装置100中的震动传感器所产生的震动感测数据以及被设置于便携式装置100中的位置传感器所产生的位置感测数据计算用户步长，并加载所计算出的用户步长。数据加载模块110也可以储存所计算出的用户步长以供下次加载。

而在便携式装置100与助行装置102连接(步骤301)后，助行装置102可以开始不断地侦测障碍物，当助行装置102侦测到障碍物时，可以产生相对应的障碍物信号(步骤330)，并将所产生的障碍物信号传送给便携式装置100(步骤350)。在本实施例中，假设助行装置102所产生的障碍物信号包括能量信号的发射角度以及发射能量信号到接收到相对应的反射信号的时间差。

在便携式装置100的信号接收模块150接收到助行装置102所传送的障碍物信号后，便携式装置100的障碍判断模块160可以依据信号接收模块150所接收到的障碍物信号判断障碍物的宽度与距离(步骤360)。在本实施例中，障碍判断模块160可以依据能量信号的发射角度以及发射能量信号到接收到相对应的反射信号的时间差计算障碍物的宽度与距离。

在便携式装置100的障碍判断模块160判断出障碍物的宽度与距离后，便携式装置100的路线规划模块180可以依据障碍判断模块160所判断出的障碍物的宽度与距离以及数据加载模块110所加载的用户步长生成闪避路线(步骤370)。在本实施例中，假设障碍物位于用户前方，路线规划模块180可以先依据便携式装置100的当前位置加载一定范围内的地理信息，再将障碍判断模块160所判断出障碍物的宽度与距离与所加载的地理信息所表示的当前位置的周围环境和/或地形地物结合，并依据包括障碍物的宽度与距离的地理信息生成闪避路线。其中，被路线规划模块180生成的闪避路线包括一组行进方向以及相对应的行进步数，由此让用户可以沿着道路方向横向移动以离开障碍物的阻挡范围。

实际上，当用户的前方有障碍物时，助行装置102可以连续地侦测到障碍物并产生障碍物信号(步骤330)，以及将所产生的障碍物信号传送到便携式装置100(步骤350)，所以，便携式装置100的障碍判断模块160可以持续的判断出障碍物的宽度与距离(步骤360)，使得便携式装置100的路线规划模块180可以依据障碍判断模块160持续判断出的障碍物的宽度与距离不断生成并更新闪避路线(步骤370)，直到助行装置102无法再侦测到障碍物时，路线规划模块180才可以停止生成新的闪避路线。

在便携式装置100的路线规划模块180生成闪避路线后，便携式装置100的输出模块190可以输出路线规划模块180所生成的闪避路线(步骤380)。在本实施例中，输出模块190可以使用语音，播放路线规划模块180所生成的闪避路线中的行进方向以及相对应的行进步数，例如语音播放“前方有障碍物，请向右移动35步”，使得用户可以依据输出模块190所播放的语音行进，由此安全地绕过障碍物。如此，通过本发明，用户可以在维持行进路线的情况下安全地闪避前方障碍物。

上述的实施例中，在便携式装置100的路线规划模块180生成闪避路线后，路线规划模块180可以通过震动传感器和/或音频传感器保持侦测用户行为，并在侦测到用户行为时，依据所侦测到的用户行为选择调整或不调整所生成的闪避路线。

另外，上述的实施例中，当便携式装置100的障碍判断模块160判断出障碍物为路口时，便携式装置100的通信模块170可以联机至交通服务器以取得前方路口的当前信号信息，便携式装置100的输出模块190可以使用语音播放的方式输出通信模块170所取得的当前信号信息。例如，语音播放“前方路口为红灯，请停止前进”或“前方路口为绿灯，请继续前进”等。

综上所述，可知本发明与现有技术之间的差异在于具有在便携式装置与助行装置连接后，便携式装置依据助行装置于侦测到障碍物时所产生的障碍物信号判断碍障物的宽度与距离，并依据所判断出的障碍物的宽度与距离以及预先取得的用户步长生成闪避路线的技术手段，借助这一技术手段可以来解决现有技术所存在的现有导盲物品无法让盲人明确了解前方障碍物的相关信息的问题，进而达成让用户(尤其是盲人)可以安全闪避前方障碍物的技术效果。

再者，本发明的智能导盲方法，可实现于硬件、软件或硬件与软件的组合中，也可在计算机系统中以集中方式实现或以不同组件散布于若干互连的计算机系统的分散方式实现。

虽然本发明所公开的实施方式如上，但所述的内容并非用于直接限定本发明的专利保护范围。任何本发明所属技术领域中的技术人员，在不脱离本发明所公开的精神和范围的前提下，对本发明的实施的形式上和细节上作些许的改变和修正，均属于本发明的专利保护范围。本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求所界定的范围为准。