一种基于头戴设备的导航方法、头戴设备及存储介质与流程

本申请涉及智能穿戴设备技术领域，特别涉及一种基于头戴设备的导航方法、一种头戴设备及一种存储介质。

背景技术：

安全的独立出行是视障人士面临的主要问题，目前视障人士大多依赖盲杖作为出行工具。但是盲杖仅仅能对身前区域的近地面障碍物进行预警，无法在复杂的路面环境下避开障碍物和进行导航。因此，视障人士出行仍然面临着路况与障碍物复杂，对周围环境缺乏了解，易丧失方向感等困扰。

因此，如何在避开障碍物的前提下为视障人士进行精准导航是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

技术实现要素：

本申请的目的是提供一种基于头戴设备的导航方法、一种头戴设备及一种存储介质，能够在避开障碍物的前提下为视障人士进行精准导航。

为解决上述技术问题，本申请提供一种基于头戴设备的导航方法，所述头戴设备包括灯带，所述灯带的长度方向上设置有预设数量个发光装置，该基于头戴设备的导航方法包括：

确定所述头戴设备的环境信息和设备位置；

根据导航目的地、所述环境信息和所述设备位置生成虚拟盲道；

确定当前设备位置在所述虚拟盲道中对应的目标行走方向；

根据所述灯带中发光装置与行走方向的对应关系点亮所述目标行走方向对应的目标发光装置。

可选的，还包括：

根据佩戴部位的运动数据确定所述头戴设备的转动角度；

根据所述转动角度更新所述灯带中发光装置与行走方向的对应关系。

可选的，还包括：

利用运动检测装置获取所述佩戴部位的运动数据；其中，所述运动检测装置包括摄像头、陀螺仪、加速计、磁力计和惯性传导模块中的任一项或任几项的组合。

可选的，所述根据导航目的地、所述环境信息和所述设备位置生成虚拟盲道包括：

根据所述环境信息确定障碍物位置；

根据所述障碍物位置、所述导航目的地和所述设备位置生成所述虚拟盲道；

其中，所述虚拟盲道的起点为所述设备位置，所述虚拟盲道的终点为所述导航目的地，所述虚拟盲道不与障碍物干涉，所述虚拟盲道的盲道宽度大于预设值，所述虚拟盲道的中心线的起点为所述设备位置。

可选的，确定当前设备位置在所述虚拟盲道中对应的目标行走方向包括：

判断当前设备位置与所述虚拟盲道的中心线的距离是否小于或等于预设距离；其中，所述预设距离为所述盲道宽度的二分之一；

若是，则将所述虚拟盲道的中心线上与当前设备位置距离最近的点设置为参考点，将所述虚拟盲道的中心线上所述参考点的切线方向作为所述目标行走方向；

若否，则根据当前设备位置、所述导航目的地和所述环境信息更新虚拟盲道。

可选的，在确定头戴设备的环境信息和设备位置之前，还包括：

利用测距装置采集所述头戴设备的环境信息；

其中，所述测距装置包括摄像头、雷达、红外测距传感器、超声波传感器中的任一种或任几种的组合；当所述测距装置包括所述摄像头时所述环境信息包括深度图像，当所述测距装置包括所述雷达时所述环境信息包括雷达测距信息，当所述测距装置包括所述红外测距传感器时所述环境信息包括红外测距信息，当所述环境信息包括超声测距信息。

可选的，所述根据导航目的地、所述环境图像和所述设备位置生成虚拟盲道，包括：

计算所述导航目的地与所述设备位置之间的最短行走路径；

判断所述最短行走路径的距离是否大于预设行走距离；其中，所述预设行走距离根据采集所述环境信息的装置的采集范围确定；

若是，则在所述最短行走路径上选取导航中间点，并根据所述导航中间点、所述环境图像和所述设备位置生成所述虚拟盲道；其中，所述导航中间点与所述设备位置之间的行走距离小于或等于所述预设行走距离。

本申请还提供了一种头戴设备，包括处理器、灯带控制器和灯带，其中所述灯带的长度方向上设置有预设数量个发光装置；

处理器，用于确定头戴设备的环境信息和设备位置；用于根据导航目的地、所述环境信息和所述设备位置生成虚拟盲道；用于确定当前设备位置在所述虚拟盲道中对应的目标行走方向；用于根据所述灯带中发光装置与行走方向的对应关系确定所述目标行走方向对应的目标发光装置，并向灯带控制器发送所述目标发光装置对应的控制指令；

所述灯带控制器，用于根据所述控制指令点亮所述灯带的目标发光装置。

可选的，还包括：

运动检测装置，用于根据佩戴部位的运动数据确定所述头戴设备的转动角度，以便所述处理器根据所述转动角度更新所述灯带中发光装置与行走方向的对应关系。

本申请还提供了一种存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序执行时实现上述基于头戴设备的导航方法执行的步骤。

本申请提供了一种基于头戴设备的导航方法，所述头戴设备包括灯带，所述灯带的长度方向上设置有预设数量个发光装置，所述导航方法包括：确定所述头戴设备的环境信息和设备位置；根据导航目的地、所述环境信息和所述设备位置生成虚拟盲道；确定当前设备位置在所述虚拟盲道中对应的目标行走方向；根据所述灯带中发光装置与行走方向的对应关系点亮所述目标行走方向对应的目标发光装置。

本申请首先根据头戴设备的环境信息、设备位置以及导航目的地确定生成虚拟盲道，以便指示用户按照虚拟盲道行走到达导航目的地。本申请基于头戴设备实现，头戴设备上包括长度方向上设置有预设数量个发光装置的灯带，灯带上每一发光装置可以对应一个行走方向。在基于虚拟盲道对头戴设备的佩戴者进行导航时，根据所述灯带中发光装置与行走方向的对应关系点亮所述目标行走方向对应的目标发光装置。头戴设备的佩戴者能够根据灯带中发光的方位确定当前需要行走的方向，本申请能够在避开障碍物的前提下为视障人士进行精准导航。本申请同时还提供了一种头戴设备和一种存储介质，具有上述有益效果，在此不再赘述。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例，下面将对实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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的附图。

图1为本申请实施例所提供的一种基于头戴设备的导航方法的流程图；

图2为本申请实施例所提供的一种目标行走方向的设置方法的流程图。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

下面请参见图1，图1为本申请实施例所提供的一种基于头戴设备的导航方法的流程图。

具体步骤可以包括：

s101：确定所述头戴设备的环境信息和设备位置；

其中，本实施例应用于智能帽子、智能眼镜、头戴显示器、智能头盔等头戴设备，头戴设备上可以包括灯带，所述灯带的长度方向上设置有预设数量个发光装置。当用户佩戴该头戴设备时，灯带的长度方向与用户的瞳距方向平行。作为一种可行的实施方式，灯带的长度方向上等间距的排布有多个发光装置，发光装置可以包括如白炽灯、led灯、柔性霓虹或激光灯镭射灯。作为另一种可行的实施方式，本实施例还可以将oled屏幕或lcd屏幕作为灯带上的发光装置。

本步骤的目的在于确定头戴设备当前的所在位置的相关信息，具体的环境信息包括路面信息和行走前方空间区域的信息，环境信息用于描述头戴设备所处位置周围空间中的物理空间状况，设备位置为描述头戴设备当前所处位置的位置信息。本实施例可以根据环境信息确定预设区域内的路面高度起伏状况、预设区域内存在的障碍物。上述提到的障碍物即可以包括无生命的物体，也可以包括用户周围的行人。作为一种可行的实施方式，头戴设备中可以存在检测环境信息的装置，如摄像头、雷达、红外测距传感器或超声波传感器，上述摄像头可以为深度摄像头。头戴设备中还可以存在定位模块，用于确定头戴设备的设备位置。具体的，本实施例可以通过佩戴在用户身上的微型inteld435irgbd摄像头(深度摄像头)采集周围的环境信息。

s102：根据导航目的地、所述环境信息和所述设备位置生成虚拟盲道；

其中，在本步骤之前可以存在接收导航指令，具体的头戴设备中可以存在语音识别装置，通过识别用户的语音确定导航目的地。进一步的头戴设备也可以接收其他装置(如手机)通过蓝牙传输的导航指令，头戴设备可以通过解析导航指令确定导航目的地。

本步骤根据导航目的地、环境信息和设备位置生成用于指示用户行走路线的虚拟盲道，在生成虚拟盲道的过程中导航目的地相当于行走终点，设备位置相当于行走起点，根据环境信息可以确定行走过程中不能经过的位置，因此结合导航目的地、环境信息和设备位置生成的虚拟盲道既能够指导用户到达导航目的地，又能够避免用户在行走过程中触碰障碍物。具体的，本实施例可以通过计算机视觉规划出前方可行走区域，即虚拟盲道。也就是说按照虚拟盲道行走可以避开障碍物并到达目的地。

作为一种可行的实施方式，本实施例可以通过以下方式生成虚拟盲道：

步骤1：计算所述导航目的地与所述设备位置之间的最短行走路径；

步骤2：判断所述最短行走路径的距离是否大于预设行走距离；若是，则进入步骤3；若否，则结束流程；

其中，所述预设行走距离根据采集所述环境信息的装置的采集范围确定，所述环境信息的装置的采集范围与预设行走距离正相关。

步骤3：在所述最短行走路径上选取导航中间点，并根据所述导航中间点、所述环境图像和所述设备位置生成所述虚拟盲道；其中，所述导航中间点与所述设备位置之间的行走距离小于或等于所述预设行走距离。

由于采集环境信息的装置的采集范围有限，当导航目的地与设备位置之间的预设行走距离过长时，可以选取导航中间点，基于导航中间点生成虚拟盲道。

s103：确定当前设备位置在所述虚拟盲道中对应的目标行走方向；

其中，由于佩戴头戴设备的用户在虚拟盲道中不断行走，因此头戴设备的当前设备位置处于不断变化中，每一当前设备位置在虚拟盲道中均有其对应的目标行走方向。作为一种可行的实施方式，可以将所述虚拟盲道的中心线上与当前设备位置距离最近的点设置为参考点，将所述虚拟盲道的中心线上所述参考点的切线方向作为所述目标行走方向。

s104：根据所述灯带中发光装置与行走方向的对应关系点亮所述目标行走方向对应的目标发光装置。

其中，本实施例预先设置灯带中发光装置与行走方向的对应关系，在确定目标行走方向之后可以基于该对应关系点亮对应的目标发光装置。本实施例中灯带上除了目标发光装置之外的其他发光装置可以处于熄灭状态。当视障人士佩戴上文所述的头戴设备时，可以根据光线的变化确定当前需要行走的方向，进而实现对于视障人士的导航。视障人士为低视力视觉障碍的人士，低视力视觉障碍是一个特定的医学概念，区别于全盲，具有微弱的视觉，能较低程度感受到光线的变化或模糊的物体形状，大部分视觉障碍人士属于低视力群体。

本实施例中所提到的头戴设备的佩戴者可以为视障人士，也就是说本申请为视觉障碍用户规划好了线路(即虚拟盲道)，本实施例利用低视力视觉障碍人群有光线感知的能力去指引他们行走在虚拟盲道上。通过置于视觉障碍用户眼前的灯带来的发光来给用户传达方位信息。可以将将上一步计算机规划好的虚拟盲道信息通过蓝牙发送给头戴设备中的arduino，利用arduino控制置于视觉障碍用户眼前的灯带，灯带上亮起的区域对应着正确的行走方向，什么方位的灯亮起，用户就朝什么方向走即可。

作为一种可行的实施方式，可以将arduino、蓝牙、imu、led灯带等集成在头戴设备上，arduino用于控制led灯的亮灭，蓝牙用于传输计算机规划的虚拟盲道信息，imu用于检测用户的运动信息。用户佩戴该头戴设备时可以感受眼前帽檐上光的位置来判断合理的行走方向，据此达到了帮助低视力视觉障碍人士的独立出行的目的。imu(inertialmeasurementunit)指的是惯性传感模块，能够以100-4000赫兹的频率向系统汇报自身的加速度和角速度，经过数据滤波以后，还能获得重力方向。本实施例可以利用imu得到用户的身体朝向信息。

本实施例首先根据头戴设备的环境信息、设备位置以及导航目的地确定生成虚拟盲道，以便指示用户按照虚拟盲道行走到达导航目的地。本实施例基于头戴设备实现，头戴设备上包括长度方向上设置有预设数量个发光装置的灯带，灯带上每一发光装置可以对应一个行走方向。在基于虚拟盲道对头戴设备的佩戴者进行导航时，根据所述灯带中发光装置与行走方向的对应关系点亮所述目标行走方向对应的目标发光装置。头戴设备的佩戴者能够根据灯带中发光的方位确定当前需要行走的方向，本实施例能够在避开障碍物的前提下为视障人士进行精准导航。

作为一种可行的实施方案，在图1对应实施例的基础上，在点亮目标行走方向对应的目标发光装置的过程中，还可以利用头戴设备中的运动检测装置获取所述佩戴部位的运动数据，根据佩戴部位的运动数据确定所述头戴设备的转动角度，根据所述转动角度更新所述灯带中发光装置与行走方向的对应关系。也就是说，通过上述方式可以实现发光装置的点亮状况随着用户的行走实时变化的，使灯带上亮起的区域始终映射了应该朝着行走的区域，无论用户怎么摇摆和抖动，这个灯带上点亮的目标发光装置的绝对位置不变。

具体的，上述运动检测装置可以包括摄像头、陀螺仪、加速计、磁力计和惯性传导模块中的任一项或任几项的组合。运动检测装置可以计算用户的朝向，因此可以通过运动检测装置检测的运动数据来纠正灯带亮起区域的位置。

请参见图2，图2为本申请实施例所提供的一种目标行走方向的设置方法的流程图，本实施例是对图1对应实施例中s102和s103的进一步介绍，可以将本实施例与图1对应的实施例相结合得到进一步的实施方式，本实施例可以包括以下步骤：

s201：根据所述环境信息确定障碍物位置；

其中，本实施例可以利用测距装置采集所述头戴设备的环境信息，当所述测距装置包括所述摄像头时所述环境信息包括深度图像，当所述测距装置包括所述雷达时所述环境信息包括雷达测距信息，当所述测距装置包括所述红外测距传感器时所述环境信息包括红外测距信息，当所述环境信息包括超声测距信息。本实施例可以基于深度图像、雷达测距信息、红外测距信息和超声测距信息确定障碍物位置。

s202：根据障碍物位置、导航目的地和设备位置生成所述虚拟盲道；

其中，本步骤生成的虚拟盲道的起点为所述设备位置，所述虚拟盲道的终点为所述导航目的地，所述虚拟盲道不与障碍物干涉，所述虚拟盲道的盲道宽度大于预设值，所述虚拟盲道的中心线的起点为所述设备位置。

s203：判断当前设备位置与所述虚拟盲道的中心线的距离是否小于或等于预设距离；若是，则进入s204；若否，则进入s205；

其中，所述预设距离为所述盲道宽度的二分之一；

s204：将所述虚拟盲道的中心线上与当前设备位置距离最近的点设置为参考点，将所述虚拟盲道的中心线上所述参考点的切线方向作为所述目标行走方向；

s205：根据当前设备位置、所述导航目的地和所述环境信息更新虚拟盲道。

其中，当佩戴头戴设备的用户走出虚拟盲道时，可以利用s205的相关步骤更新虚拟盲道，以便继续进行导航。

进一步的，本申请实施例还提供的一种头戴设备；头戴装置可以包括处理器、灯带控制器和灯带，其中所述灯带的长度方向上设置有预设数量个发光装置；

所述处理器，用于确定头戴设备的环境信息和设备位置；用于根据导航目的地、所述环境信息和所述设备位置生成虚拟盲道；用于确定当前设备位置在所述虚拟盲道中对应的目标行走方向；用于根据所述灯带中发光装置与行走方向的对应关系确定所述目标行走方向对应的目标发光装置，并向灯带控制器发送所述目标发光装置对应的控制指令；

所述灯带控制器，用于根据所述控制指令点亮所述灯带的目标发光装置。

本实施例首先根据头戴设备的环境信息、设备位置以及导航目的地确定生成虚拟盲道，以便指示用户按照虚拟盲道行走到达导航目的地。本实施例基于头戴设备实现，头戴设备上包括长度方向上设置有预设数量个发光装置的灯带，灯带上每一发光装置可以对应一个行走方向。在基于虚拟盲道对头戴设备的佩戴者进行导航时，根据所述灯带中发光装置与行走方向的对应关系点亮所述目标行走方向对应的目标发光装置。头戴设备的佩戴者能够根据灯带中发光的方位确定当前需要行走的方向，本实施例能够在避开障碍物的前提下为视障人士进行精准导航。

进一步的，还包括：

运动检测装置，用于根据佩戴部位的运动数据确定所述头戴设备的转动角度，以便所述处理器根据所述转动角度更新所述灯带中发光装置与行走方向的对应关系；其中，运动检测装置可以获取所述佩戴部位的运动数据；其中，所述运动检测装置包括摄像头、陀螺仪、加速计、磁力计和惯性传导模块中的任一项或任几项的组合。

进一步的，还包括：

测距装置，用于采集所述头戴设备的环境信息；

其中，所述测距装置包括摄像头、雷达、红外测距传感器、超声波传感器中的任一种或任几种的组合；当所述测距装置包括所述摄像头时所述环境信息包括深度图像，当所述测距装置包括所述雷达时所述环境信息包括雷达测距信息，当所述测距装置包括所述红外测距传感器时所述环境信息包括红外测距信息，当所述环境信息包括超声测距信息。

由于装置部分的实施例与方法部分的实施例相互对应，因此装置部分的实施例请参见方法部分的实施例的描述，这里暂不赘述。

本申请还提供了一种存储介质，其上存有计算机程序，该计算机程序被执行时可以实现上述实施例所提供的步骤。该存储介质可以包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(read-onlymemory，rom)、随机存取存储器(randomaccessmemory，ram)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以对本申请进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本申请权利要求的保护范围内。

还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的状况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。