专利名称：基于dsp的盲人超市购物辅助装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种检测技术领域的导盲装置，尤其涉及辅助盲人在大型超市中无障碍独立购物的购物辅助装置。
背景技术：
普通人通过视觉得到的外界信息占80%以上，由于视觉受到损害，盲人的生活存在着诸多限制。据世界卫生组织估计，目前世界上有超过4000万的盲人，其中绝大部分无法通过药物或手术方法治愈。为帮助盲人克服失明带来的困难，提高盲人生活质量，众多科学家致力盲人辅助仪器的开发。重视盲人的生活上的困难并努力解决，表达了社会对弱势群体的人文关怀，也是社会和谐的体现。
随着城市化，现代化的发展，超市由于商品种类丰富，挑选商品自由方便，成为人们购物的重要场所。传统的盲人行走引导设备，主要是对盲人在较为空旷的道路上行走提供辅助，在超市中使用有一定的局限性。盲杖在超市中使用会对货架和商品造成较为频繁的碰撞；而导盲犬由于卫生和安全等诸多考虑，被大部分的超市拒之门外。对于盲人而言，在较大的空间范围和繁多的商品中挑选出自己需要的商品，独立完成购物，是非常困难的。已有的辅助盲人超市购物的解决方案，都存在一定的局限性。如名称为“超市盲人智能导购系统”的第200710046018. 5号中国专利所揭露的方案中，需要对超市进行前期大量的改造，在超市的地面上铺设黑线，极大地限定了盲人的行动路线。又如名称为“基于条形码标识的盲人超市导购方法和装置”的第200910045063. 8号中国专利提出了使用条形码作为标识进行识别的方案，仅解决了商品的大致区域判断的问题。有的方案甚至需要为每个商品添加专门辅助盲人识别的标识，对超市而言，人力和资源成本非常高，很难推广使用。综上，目前尚没有完善的辅助盲人在大型超市中独立购物的解决方案。
发明内容
本发明针对目前盲人在超市中遇到的“购物难”的问题，提供一套全方位的解决方案，帮助解决盲人在超市中可能遇到的问题，使盲人独立无障碍地进行超市购物成为可能。为了达成上述目的，本发明提供了一种基于DSP的盲人超市购物辅助装置，包括捕捉单元，其捕捉盲人在超市中的环境信息，并将所述环境信息转换为数字信号；DSP处理单元，其对所述与环境信息相对应的数字信号进行处理，以得到与所述环境信息相对应的处理信号；提示单元，其根据所述处理信号向盲人发出提示，以帮助其购物。一些实施例中，所述捕捉单元为测距模块，当所述测距模块判定其前方的预定范围内是否有障碍物；并且所述提示单元为振动装置，其可根据所述DSP处理单元控制发生振动，其中当所述测距模块判定其前方的预定范围内存在障碍物时，将这一判定结果传送至所述DSP处理单元，并且所述DSP处理单元根据这一判定结果控制所述振动装置进行振动，以对盲人进行提示。
一些实施例中，所述测距模块为红外或超声测距模块。一些实施例中，所述捕捉单元为图像捕捉模块，其捕捉预先设置的与所述环境信息相对应的图像标 识以生成图像标识数字信号；所述提示单元为语音提示设备，其可根据所述DSP处理单元的控制发出语音，其中当所述图像捕捉模块捕捉到所述图像标识以生成图像标识数字信号之后，将所述图像标识数字信号传送至所述DSP处理单元，并且所述DSP处理单元根据预先设定的定义将所述图像标识数字信号转换为语音信号，并控制所述用语音提示设备发出与所述语音信号相对应的语音，以对盲人进行提示。一些实施例中，可将所述超市分为不同的区域，并且使得所述图像标识与各区域相对应，由此，所述彩色条纹所包含的信息可以是商品的区域分类信息，或者是表示出口等特征位置的提示性标识。一些实施例中，所述图像标识包括特征图像，以便图像捕捉模块获取的图像能迅速判定彩色条标识是否存在及其所在的位置。一些实施例中，所述捕捉单元为红外条形码扫描模块，其捕捉商品上的条形码以形成条形码数字信号，并将所述信号发送至所述DSP处理单元；所述提示单元为语音提示单元，其可根据所述DSP处理单元的控制发出语音，其中，当所述红外条形码扫描模块捕捉到所述条形码以生成条形码数字信号之后，将所述条形码数字信号传送至所述DSP处理单元，并且所述DSP处理单元根据预先设定的商品信息数据库将所述条形码信号转换为语音信号，并控制所述用语音提示设备发出与所述语音信号相对应的语音，以对盲人进行提示。一些实施例中，所述商品信息数据库存储在所述DSP处理单元中，或者在超市的服务器中，以供所述DSP处理单元经由无线网络进行访问。一些实施例中，包括前述捕捉单元和提示单元。一些实施例中，所述捕捉单元，DSP处理单元，及所述提示单元可分开设置。用DSP作为超市环境的主要判定处理器。相比传统的嵌入式处理器，DSP在信号处理方面有其特有的优势，可以对复杂的超市环境进行迅速有效的判定，增强了系统的运算速度和实时性。结合附图，根据下文的通过示例说明本发明主旨的描述可清楚本发明的其他方面和优点。
结合附图，通过下文的述详细说明，可更清楚地理解本发明的上述及其他特征和优点，其中图I为根据本发明的盲人超市购物辅助装置的方块图；图2为根据本发明的捕捉单元的结构示意图；图3为根据本发明的提示单元的结构示意图；图4为根据本发明的盲人超市购物辅助装置的使用状态示意图。
具体实施例方式参见示出本发明实施例的附图，下文将更详细地描述本发明。然而，本发明可以以许多不同形式实现，并且不应解释为受在此提出之实施例的限制。相反，提出这些实施例是为了达成充分及完整公开，并且使本技术领域的技术人员完全了解本发明的范围。这些附图中，为清楚起见，可能放大了层及区域的尺寸及相对尺寸。现参考附图详细描述根据本发明的基于DSP的盲人超市购物辅助装置的实施例。如图I所示，根据本发明实施例的盲人超市购物辅助装置包括捕捉单元，其捕捉盲人在超市中的环境信息，并将所述环境信息转换为数字信号。捕捉单元可捕捉盲人在超市中身边的环境信息，并将环境信息转换为数字信号，以供DSP处理根据所述数字信号进行处理(下文将详述)。盲人超市购物辅助装置还包括DSP处理单元，其对所述与环境信息相对应的数字信号进行处理，以得到与所述环境信息相对应的处理信号。本发明基于数字信号处理(Digital Signal Processor，简称DSP)的全方位超市辅助盲人购物解决方案。使用DSP作为系统的核心处理器，完成对信号的输入输出管理和调配。盲人超市购物辅助装置还包括提示单元，其根据所述处理信号向盲人发出提示， 以帮助其购物。所述提示单元可以多种方式对盲人进行提示，以帮助其进行购物。盲人超市购物辅助装置的捕捉单元包括用以进行避障的测距模块，用以捕捉图像标识的图像捕捉模块，及/或用以扫描商品信息的红外条形码扫描模块。下文将详述。盲人超市购物辅助装置的提示单元包括可根据所述DSP处理单元控制发生振动的振动装置可根据所述DSP处理单元的控制发出语音的语音提示设备。下文将详述本实施例中，所述捕捉单元为测距模块，当所述测距模块判定其前方的预定范围内是否有障碍物。所述提示单元为振动装置，其可根据所述DSP处理单元控制发生振动。当所述测距模块判定其前方的预定范围内存在障碍物时，将这一判定结果传送至所述DSP处理单元，并且所述DSP处理单元根据这一判定结果控制所述振动装置进行振动，以对盲人进行提示。具体地，所述测距模块包括红外或超声测距模块。可在购物车前端安置超声或红外测距模块，当购物车前方的障碍物和测距模块的距离到达一定的阈值时，测距模块将向DSP发送信号，然后DPS通过控制扶手的振动来提示用户。另一实施例中，所述捕捉单元为图像捕捉模块，其捕捉预先设置的与所述环境信息相对应的图像标识以生成图像标识数字信号。所述提示单元语音提示设备，其可根据所述DSP处理单元的控制发出语音。当所述图像捕捉模块捕捉到所述图像标识以生成图像标识数字信号之后，将所述图像标识数字信号传送至所述DSP处理单元，并且所述DSP处理单元根据预先设定的定义将所述图像标识数字信号转换为语音信号，并控制所述用语音提示设备发出与所述语音信号相对应的语音，以对盲人进行提示。较佳实施例中，可将所述超市分为不同的区域，并且使得所述图像标识与各区域相对应。由此，所述彩色条纹所包含的信息可以是商品的区域分类信息，或者是表示出口等特征位置的提示性标识。较佳实施例中，所述图像标识包括特征图像，以便图像捕捉模块获取的图像能迅速判定彩色条标识是否存在及其所在的位置。预先在超市商品分区中加入图像标识，通过集成于头盔上的图像捕捉模块获取图像，经过DSP的处理，提取图像标识的特征值，通过预先的定义转换为声音信号，使用耳机提示用户所处的商品分区信息。
另一实施例中，所述捕捉单元还包括红外条形码扫描模块，其捕捉商品上的条形码以形成条形码数字信号，并将所述信号发送至所述DSP处理单元。所述提示单元为语音提示单元，其可根据所述DSP处理单元的控制发出语音。当所述红外条形码扫描模块捕捉到所述条形码以生成条形码数字信号之后，将所述条形码数字信号传送至所述DSP处理单元，并且所述DSP处理单元根据预先设定的商品信息数据库将所述条形码信号转换为语音信号，并控制所述用语音提示设备发出与所述语音信号相对应的语音，以对盲人进行提示。例如，可通过文字-语音转换将条形码所对应的商品名称转换为语音信息。较佳实施例中，所述商品信息数据库存储在所述DSP 处理单元中，或者在超市的服务器中，以供所述DSP处理单元经由无线网络进行访问。本发明的所述捕捉单元并不受上文所提出之实施例的限制，而是可根据实际应用具体设置。本领域的技术人员应理解，本发明的所述捕捉单元可包括测距模块、图像捕捉模块、及红外条形码扫描模块中的一个，或者它们的组合。换言之，所述盲人超市购物辅助装置的捕捉单元可包括用以进行避障的测距模块，用以捕捉图像标识的图像捕捉模块，及/或用以扫描商品信息的红外条形码扫描模块中的一个或多个，如图2所示。并且，所述捕捉单元还可为其他任何捕捉环境信息的设备。本发明的所述提示并不受上文的限制，而是可根据实际应用具体设置。本领域的技术人员应理解，本发明的所述提示可包括振动装置和语音提示设备中的一个，或者它们的组合。换言之，所述盲人超市购物辅助装置的捕捉单元可包括振动装置可根据所述DSP处理单元的控制发出语音的语音提示设备中的一个或多个，如图3所述。并且，所述提示还可为其他任何能进行提示的设备。如前所述，所述捕捉单元，DSP处理单元，及所述提示单元可分开设置。例如，可将采用购物车和配套的头盔作为所述盲人超市购物辅助装置统的载体，将主体部分集成于购物车，在头盔处放置视频图像捕捉模块。通过DSP运算处理，将输入系统获得的信息转化为声音和振动信号，传递给用户。现参考图4详述表述根据本发明实施例的所述盲人超市购物辅助装置的实例。如图4所示，总体设计上考虑到系统核心部分本身有一定的重量，因此将主体部分(包括DSP处理单元，条形码扫模块)集成于超市的购物车上推行，减少用户负重上的压力。本实例中，集成了 DSP处理器和红外线条形码模块的主体部分用标号2表示，应理解，其包括多个模块。重量较轻的设备(包括摄像头，耳机)则被集成于轻便头盔4中。头盔4可以避免碰撞对盲人头部造成损伤，将摄像头集成于头盔4可以使盲人通过简单的转头即可扫描周围的环境。使用安装在购物车的前端的超声或红外测距模块I来检测盲人前方的行人和障碍物。当测距模块I探测到Im内有障碍物时，立刻向DSP处理单元发送警示信号，DSP处理单元接收到警示信号后，控制购物车把手处的振动单元3的轻微振动，通知盲人及时停步。既避免盲人与障碍物的碰撞对盲人的损害，也避免盲人的购物车碰撞到其他顾客，为其他顾客的购物造成影响。使用图像标识和视频捕捉模块(未图示)配合，来提示盲人所处的环境。首先在超市的商品分区中的醒目位置张贴包含预定义好信息的彩色条纹，彩色条纹包含的信息可以是商品的区域分类信息，也可以是表示出口等特征位置的提示性标识。盲人配备该系统在超市中行走时，头盔4上的视频捕捉设备不断将采集到的图像送入DSP处理单元进行分析，当DSP处理单元检测到图像中包含彩色条纹的特征区域时，提取该条纹的特征码，并与预先的定义对比。当发现符合条件的彩色条码时，将该彩色条码所代表的分区信息通过耳机告知用户。使用全方位红外扫描模块，对目标商品的信息进行分析。在购物车上内置全方位红外扫描平台，可以在不需要精确对准的情况下扫描得到商品的条形码。用户拿起商品后，可以将其放到扫描平台上，红外扫描平台通过阅读条码获得的商品的特征码，并连接超市的数据库，获得商品的具体名称，价格等必要信息，通过耳机告知用户。整个购物辅助系统使盲人在超市这一复杂环境下无障碍行走成为可能，同时帮助盲人进行商品的定位，识别与认定。使得盲人在超市独立购物成为可能。本发明具有如下优点。
(I)本发明将购物辅助装置的主体集成于购物车上，盲人仅需要佩戴重量较轻的头盔即可使用整套系统，而头盔同时可以起到保护盲人头部的作用，整套系统对盲人的自由行动基本没有阻碍。(2)使用DSP作为超市环境的主要判定处理器。相比传统的嵌入式处理器，DSP在信号处理方面有其特有的优势，可以对复杂的超市环境进行迅速有效的判定，增强了系统的运算速度和实时性。(3)本发明不会为超市带来额外的工作量。超市只需要配备本设计的购物车和头盔，并事先一次性地为商品区域加入图像标识，即可完成整套系统的配置。避免了为每一件商品增加盲人专用标识的巨大工作量，而由于大部分商品并不是被盲人购买，很可能这些工作量是无效的。(4)使用现有的成熟的红外条形码扫描系统来获取商品的条形码，以此作为商品的最终判定信息，可以确保盲人放入购物车的商品是正确的。因本技术领域的技术人员应理解，本发明可以以许多其他具体形式实现而不脱离本发明的精神或范围。尽管业已描述了本发明的实施例，应理解本发明不应限制为这些实施例，本技术领域的技术人员可如所附权利要求书界定的本发明精神和范围之内作出变化和修改。
权利要求
1.一种基于DSP的盲人超市购物辅助装置，其特征在于，包括 -捕捉单元，其捕捉盲人在超市中的环境信息，并将所述环境信息转换为数字信号； -DSP处理单元，其对所述与环境信息相对应的数字信号进行处理，以得到与所述环境信息相对应的处理信号； -提示单元，其根据所述处理信号向盲人发出提示，以帮助其购物。
2.根据权利要求I所述的辅助装置，其特征在于，所述捕捉单元为测距模块，当所述测距模块判定其前方的预定范围内是否有障碍物；并且所述提示单元为振动装置，其可根据所述DSP处理单元控制发生振动，其中当所述测距模块判定其前方的预定范围内存在障碍物时，将这一判定结果传送至所述DSP处理单元，并且所述DSP处理单元根据这一判定结果控制所述振动装置进行振动，以对盲人进行提示。
3.根据权利要求2所述的辅助装置，其特征在于，所述测距模块为红外或超声测距模 块。
4.根据权利要求I所述的辅助装置，其特征在于，所述捕捉单元为图像捕捉模块，其捕捉预先设置的与所述环境信息相对应的图像标识以生成图像标识数字信号；所述提示单元为语音提示设备，其可根据所述DSP处理单元的控制发出语音，其中当所述图像捕捉模块捕捉到所述图像标识以生成图像标识数字信号之后，将所述图像标识数字信号传送至所述DSP处理单元，并且所述DSP处理单元根据预先设定的定义将所述图像标识数字信号转换为语音信号，并控制所述用语音提示设备发出与所述语音信号相对应的语音，以对盲人进行提示。
5.根据权利要求4所述的辅助装置，其特征在于，可将所述超市分为不同的区域，并且使得所述图像标识与各区域相对应，由此，所述彩色条纹所包含的信息可以是商品的区域分类信息，或者是表示出口等特征位置的提示性标识。
6.根据权利要求4 5中任一项所述的辅助装置，其特征在于，所述图像标识包括特征图像，以便图像捕捉模块获取的图像能迅速判定彩色条标识是否存在及其所在的位置。
7.根据权利要求I所述的辅助装置，其特征在于，所述捕捉单元为红外条形码扫描模块，其捕捉商品上的条形码以形成条形码数字信号，并将所述信号发送至所述DSP处理单元；所述提示单元为语音提示单元，其可根据所述DSP处理单元的控制发出语音，其中，当所述红外条形码扫描模块捕捉到所述条形码以生成条形码数字信号之后，将所述条形码数字信号传送至所述DSP处理单元，并且所述DSP处理单元根据预先设定的商品信息数据库将所述条形码信号转换为语音信号，并控制所述用语音提示设备发出与所述语音信号相对应的语音，以对盲人进行提示。
8.根据权利要求7所述的辅助装置，其特征在于，所述商品信息数据库存储在所述DSP处理单元中，或者在超市的服务器中，以供所述DSP处理单元经由无线网络进行访问。
9.根据权利要求I所述的辅助装置，其特征在于，包括如权利要求1，4，或7所述的捕捉单元和提示单元。
10.根据权利要求I所述的辅助装置，其特征在于，所述捕捉单元，DSP处理单元，及所述提示单元可分开设置。
全文摘要
一种基于DSP的盲人超市购物辅助装置，包括捕捉单元，其捕捉盲人在超市中的环境信息，并将所述环境信息转换为数字信号；DSP处理单元，其对所述与环境信息相对应的数字信号进行处理，以得到与所述环境信息相对应的处理信号；提示单元，其根据所述处理信号向盲人发出提示，以帮助其购物。用DSP作为超市环境的主要判定处理器。相比传统的嵌入式处理器，DSP在信号处理方面有其特有的优势，可以对复杂的超市环境进行迅速有效的判定，增强了系统的运算速度和实时性。
文档编号G01C21/00GK102798388SQ20121020589
公开日2012年11月28日 申请日期2012年6月20日 优先权日2012年6月20日
发明者童善保, 王东潇, 郭腾飞, 牛金海, 胡景迪, 翟予佳 申请人:上海交通大学