本發(fā)明涉及機(jī)器視覺(jué)技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種基于機(jī)器視覺(jué)和人體感受器的導(dǎo)盲系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

人類70% 的信息都是通過(guò)視覺(jué)來(lái)獲取的，所以失明和低視力的人群在感知世界方面是極其無(wú)助的，他們?cè)谏钪袝?huì)有諸多的不便。盲人與有視力障礙的人群出行一直是一件非常困難的事情，在沒(méi)有他人協(xié)助或者其他外界幫助的情況下，盲人與有視力障礙的人群無(wú)法單獨(dú)出行，因而，對(duì)該類人群來(lái)說(shuō)，出行困難嚴(yán)重影響了他們的日常生活與社交。

隨著社會(huì)的發(fā)展，人們對(duì)盲人與視力障礙的人群的關(guān)注與日俱增，出現(xiàn)了協(xié)助盲人與視力障礙人群出行的導(dǎo)盲器或者訓(xùn)練用于導(dǎo)盲的動(dòng)物，例如導(dǎo)盲杖或者導(dǎo)盲犬，以及在道路上設(shè)置專門的盲道。導(dǎo)盲杖一般是一根長(zhǎng)竿，使用者用導(dǎo)盲杖點(diǎn)擊地面，來(lái)感知前方地面情況，但前方地面的連續(xù)情況經(jīng)常不能完整掌握，尤其是凹凸不平的路況，使盲人與視力障礙的人群寸步難行。而且經(jīng)常點(diǎn)擊地面在行走較遠(yuǎn)的路程，手部比較累，使用導(dǎo)盲犬帶路的訓(xùn)練成本較高，因此，盲人行走不方便，一直是一個(gè)沒(méi)有得到較好解決的社會(huì)問(wèn)題。

隨著科技的發(fā)展，出現(xiàn)了電子導(dǎo)盲器，采用超聲波等來(lái)探測(cè)前方的障礙物，由于這種方法相較于傳統(tǒng)的導(dǎo)盲方法，不受光線、溫度等客觀條件的影響，而且成本低廉、可靠性強(qiáng)，所以得到廣泛使用。但是現(xiàn)有的電子導(dǎo)盲器在檢測(cè)到障礙物時(shí)只能檢測(cè)障礙物的有無(wú)和直線距離，不能體現(xiàn)障礙物的大小和形狀，更不能識(shí)別諸如公交車線路數(shù)字、紅綠燈上剩余時(shí)間等文字信息，因此不能有效地提示使用者，從而導(dǎo)致電子導(dǎo)盲器的作用大打折扣。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于機(jī)器視覺(jué)和人體感受器的導(dǎo)盲系統(tǒng)及方法，在檢測(cè)到目標(biāo)物時(shí)通過(guò)人體感受器來(lái)提示使用者。

本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的：基于機(jī)器視覺(jué)和人體感受器的導(dǎo)盲系統(tǒng)，包括：

傳感器，用于采集周圍的環(huán)境圖像；

第一控制器，用于檢測(cè)所述環(huán)境圖像中是否存在目標(biāo)物，并在檢測(cè)到目標(biāo)物時(shí)發(fā)出進(jìn)行測(cè)距的第一控制指令以及獲取目標(biāo)物信息，并根據(jù)所述目標(biāo)物信息、目標(biāo)物與使用者的距離生成進(jìn)行提示的第二控制指令；

雷達(dá)，用于根據(jù)所述第一控制指令檢測(cè)目標(biāo)物到使用者的距離；

人體感受器，安裝在使用者的皮膚表面，用于根據(jù)所述第二控制指令對(duì)使用者進(jìn)行刺激，提示使用者。

優(yōu)選的，所述導(dǎo)盲系統(tǒng)還包括語(yǔ)音裝置，用于根據(jù)所述第二控制指令對(duì)使用者進(jìn)行語(yǔ)音提示，以及用于使用者輸入目標(biāo)物示。

優(yōu)選的，所述導(dǎo)盲系統(tǒng)還包括云端服務(wù)器，所述云端服務(wù)器與所述第一控制器通訊連接。

優(yōu)選的，所述人體感受器包括電子感受器和機(jī)械感受器中的一種或者多種；

所述電子感受器，根據(jù)所述第二控制指令進(jìn)行放電刺激使用者的皮膚；

所述機(jī)械感受器，根據(jù)所述第二控制指令控制機(jī)械結(jié)構(gòu)刺激使用者的皮膚。

優(yōu)選的， 所述電子感受器包括第二控制器和電刺激點(diǎn)陣列板，所述電刺激點(diǎn)陣列板由M行、N列的放電電極構(gòu)成；

所述第二控制器，解析所述第二控制指令，并根據(jù)所述第二控制指令調(diào)節(jié)各放電電極的放電參數(shù)；

所述放電電極，用于進(jìn)行根據(jù)所述放電參數(shù)輸出相應(yīng)的電流刺激使用者的皮膚。

優(yōu)選的，所述第二控制器包括第一控制芯片、至少一個(gè)第一多路開(kāi)關(guān)和第一電源；第一控制芯片的輸入端接第一控制器的輸出端，第一控制芯片的輸出端經(jīng)過(guò)第一多路開(kāi)關(guān)接第一電源的輸入端，第一電源的輸出端分別接各放電電極的輸入端。

優(yōu)選的，所述機(jī)械感受器包括第三控制器和機(jī)械運(yùn)動(dòng)點(diǎn)陣列板，所述機(jī)械運(yùn)動(dòng)點(diǎn)陣列板由M＇行、N＇列的電控伸縮桿構(gòu)成；

所述第三控制器，解析所述第二控制指令，并根據(jù)所述第三控制指令調(diào)節(jié)各電控伸縮桿的運(yùn)動(dòng)參數(shù)；

所述電控伸縮桿，用于進(jìn)行根據(jù)所述運(yùn)動(dòng)參數(shù)伸縮相應(yīng)長(zhǎng)度刺激使用者的皮膚。

優(yōu)選的，所述第三控制器包括第二控制芯片、至少一個(gè)第二多路開(kāi)關(guān)和至少一個(gè)第二電源；第二控制芯片的輸入端接第一控制器的輸出端，第二控制芯片的輸出端經(jīng)過(guò)第二多路開(kāi)關(guān)接第二電源的輸入端，第二電源的輸出端分別接各電控伸縮桿的輸入端。

基于機(jī)器視覺(jué)和人體感受器的導(dǎo)盲方法，包括：

客戶端采集使用者當(dāng)前的周圍環(huán)境圖像，并將采集到的周圍環(huán)境圖像經(jīng)過(guò)預(yù)處理后與預(yù)設(shè)地圖進(jìn)行匹配，提取環(huán)境三維數(shù)據(jù)和環(huán)境目標(biāo)特征；

客戶端測(cè)量使用者至周圍物體的距離，通過(guò)人體感受器提示使用者所述距離和三維環(huán)境數(shù)據(jù)；

客戶端將所述環(huán)境目標(biāo)特征和預(yù)設(shè)的目標(biāo)庫(kù)進(jìn)行匹配判斷所述環(huán)境目標(biāo)特征中是否存在預(yù)設(shè)目標(biāo)，若是，則通過(guò)語(yǔ)音提示使用者。

優(yōu)選的，所述導(dǎo)盲方法還包括：

客戶端獲取使用者的當(dāng)前位置信息，并將所述當(dāng)前位置信息和周圍環(huán)境圖像發(fā)送給云端服務(wù)器，以及向所述云端服務(wù)器發(fā)送服務(wù)請(qǐng)求；

云端服務(wù)器根據(jù)所述當(dāng)前位置信息、周圍環(huán)境圖像和服務(wù)請(qǐng)求為使用者提供相應(yīng)的服務(wù)。

本發(fā)明的有益效果是：

（1）設(shè)置有用于安裝在人體皮膚表面的人體感受器，在傳感器檢測(cè)到目標(biāo)物時(shí)通過(guò)人體感受器刺激人體來(lái)提示使用者障礙物的大小、形狀和距離；

（2）設(shè)置有語(yǔ)音裝置，既能在檢測(cè)到目標(biāo)物時(shí)以語(yǔ)音的方式提示使用者，又能作為目標(biāo)物的輸入裝置，即使用者可以通過(guò)語(yǔ)音裝置輸入目標(biāo)物或其他控制指令；

（3）人體感受器通過(guò)放電大小或者控制電控伸縮桿的伸縮長(zhǎng)度來(lái)反應(yīng)距離的遠(yuǎn)近，從而給予使用者立體感。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明中基于機(jī)器視覺(jué)和人體感受器的導(dǎo)盲系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)框圖；

圖2為本發(fā)明中采用電子感受器時(shí)導(dǎo)盲系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)框圖；

圖3為圖2中電子感受器的一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)框圖；

圖4為本發(fā)明中采用機(jī)械感受器時(shí)導(dǎo)盲系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)框圖；

圖5為圖4中機(jī)械感受器的一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)框圖；

圖6為本發(fā)明中基于機(jī)器視覺(jué)和人體感受器的導(dǎo)盲方法的一個(gè)實(shí)施例的流程圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖進(jìn)一步詳細(xì)描述本發(fā)明的技術(shù)方案，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不局限于以下所述。

如圖1所示，基于機(jī)器視覺(jué)和人體感受器的導(dǎo)盲系統(tǒng)，包括傳感器、第一控制器、雷達(dá)、人體感受器和語(yǔ)音裝置；所述圖像傳感器和雷達(dá)的輸出端與第一控制器的輸入端連接，所述第一控制器的輸出端與所述人體感受器的輸入端連接，所述語(yǔ)音裝置與所述第一控制器通訊連接。

所述傳感器用于采集周圍的環(huán)境圖像；第一控制器，用于檢測(cè)所述環(huán)境圖像中是否存在目標(biāo)物，并在檢測(cè)到目標(biāo)物時(shí)發(fā)出進(jìn)行測(cè)距的第一控制指令以及獲取目標(biāo)物信息，目標(biāo)物信息包括目標(biāo)物的形狀、大小、以及目標(biāo)物上的文字和顏色信息等，并根據(jù)所述目標(biāo)物信息、目標(biāo)物與使用者的距離生成進(jìn)行提示的第二控制指令；雷達(dá)用于根據(jù)所述第一控制指令檢測(cè)目標(biāo)物到使用者的距離；人體感受器安裝在使用者的皮膚表面，用于根據(jù)所述第二控制指令對(duì)使用者進(jìn)行刺激，提示使用者；所述導(dǎo)盲系統(tǒng)還包括語(yǔ)音裝置，用于根據(jù)所述第二控制指令對(duì)使用者進(jìn)行語(yǔ)音提示，以及用于使用者輸入目標(biāo)物。

所述導(dǎo)盲系統(tǒng)還包括云端服務(wù)器，所述云端服務(wù)器與所述第一控制器通訊連接。

所述導(dǎo)盲系統(tǒng)還包括陀螺儀、電子羅盤、加速度傳感器、角度傳感器、重力傳感器和溫度傳感器中的一種或者多種，陀螺儀、電子羅盤、加速度傳感器、角度傳感器、重力傳感器和溫度傳感器的輸出端與第一控制器的輸入端連接。

如圖2所示，所述人體感受器為電子感受器；所述電子感受器，根據(jù)所述第二控制指令進(jìn)行放電刺激使用者的皮膚。如圖3所示，所述電子感受器包括第二控制器和電刺激點(diǎn)陣列板，所述電刺激點(diǎn)陣列板由多個(gè)放電電極構(gòu)成，例如，所述電刺激點(diǎn)陣列板由M行、N列的放電電極構(gòu)成，其中M、N為正整數(shù)，可以根據(jù)精度需要選擇相應(yīng)的值，取值范圍為[1，+∞)；所述第二控制器，解析所述第二控制指令，并根據(jù)所述第二控制指令調(diào)節(jié)各放電電極的放電參數(shù)；所述放電電極，用于進(jìn)行根據(jù)所述放電參數(shù)輸出相應(yīng)的電流刺激使用者的皮膚。

所述第二控制器包括第一控制芯片、至少一個(gè)第一多路開(kāi)關(guān)和至少一個(gè)第一電源；第一控制芯片的輸入端接第一控制器的輸出端，第一控制芯片的輸出端經(jīng)過(guò)第一多路開(kāi)關(guān)接第一電源的輸入端，第一電源的輸出端分別接各放電電極的輸入端，所述放電電極的輸出端與人體皮膚接觸。

所述第一控制芯片與所述第一多路開(kāi)關(guān)分離設(shè)置，或者將第一多路開(kāi)關(guān)集成在第一控制芯片中。通過(guò)設(shè)置放電電極陣列，以及調(diào)節(jié)各放電電極的放電參數(shù)，使得各放電電極輸出不同的電流，從而使得使用者感受形成三維立體感覺(jué)。

所述放電參數(shù)包括電壓幅值、頻率、脈沖寬度和占空比中的一種或者多種。

所述雷達(dá)包括激光雷達(dá)、超聲波雷達(dá)和微波雷達(dá)中的一種或者多種。

所述電源為電流源或者電壓源。

所述圖像傳感器包括用于采集可見(jiàn)光圖像或者紅外線圖像的攝像頭、CCD或者CMOS芯片，以及用于采集三維空間信息的單目攝像頭或者雙目攝像頭。

實(shí)施例二

如圖4和圖5所示，本實(shí)施的技術(shù)方案與實(shí)施例一的技術(shù)方案的不同之處在于，本實(shí)施例中：所述人體感受器為機(jī)械感受器，所述機(jī)械感受器包括第三控制器和機(jī)械運(yùn)動(dòng)點(diǎn)陣列板，所述機(jī)械運(yùn)動(dòng)點(diǎn)陣列板由多根電控伸縮桿構(gòu)成，例如，所述機(jī)械運(yùn)動(dòng)點(diǎn)陣列板由M＇行、N＇列的電控伸縮桿構(gòu)成，其中M＇、N＇為正整數(shù)，可以根據(jù)精度需要選擇相應(yīng)的值，取值范圍為[1，+∞)；所述第三控制器，解析所述第二控制指令，并根據(jù)所述第三控制指令調(diào)節(jié)各電控伸縮桿的運(yùn)動(dòng)參數(shù)；所述電控伸縮桿，用于進(jìn)行根據(jù)所述運(yùn)動(dòng)參數(shù)伸縮相應(yīng)長(zhǎng)度刺激使用者的皮膚。

所述第三控制器包括第二控制芯片、至少一個(gè)第二多路開(kāi)關(guān)和至少一個(gè)第二電源；第二控制芯片的輸入端接第一控制器的輸出端，第二控制芯片的輸出端經(jīng)過(guò)第二多路開(kāi)關(guān)接第二電源的輸入端，第二電源的輸出端分別接各電控伸縮桿的輸入端，所述電控伸縮桿的另一端與人體皮膚接觸。

所述第二控制芯片與所述第二多路開(kāi)關(guān)分離設(shè)置，或者將第二多路開(kāi)關(guān)集成在第二控制芯片中。通過(guò)設(shè)置電控伸縮桿陣列，以及調(diào)節(jié)各電控伸縮桿的伸縮長(zhǎng)度，從而使得使用者感受形成三維立體感覺(jué)。

實(shí)施例三

本實(shí)施的技術(shù)方案與實(shí)施例一、實(shí)施例二的技術(shù)方案的不同之處在于，本實(shí)施例中人體感受器同時(shí)包括電子感受器和機(jī)械感受器。

如圖6所示，基于機(jī)器視覺(jué)和人體感受器的導(dǎo)盲方法，包括：

客戶端采集使用者當(dāng)前的周圍環(huán)境圖像，并將采集到的周圍環(huán)境圖像經(jīng)過(guò)預(yù)處理后與預(yù)設(shè)地圖進(jìn)行匹配，提取環(huán)境三維數(shù)據(jù)和環(huán)境目標(biāo)特征；

客戶端測(cè)量使用者至周圍物體的距離，通過(guò)人體感受器提示使用者所述距離和三維環(huán)境數(shù)據(jù)；

客戶端將所述環(huán)境目標(biāo)特征和預(yù)設(shè)的目標(biāo)庫(kù)進(jìn)行匹配判斷所述環(huán)境目標(biāo)特征中是否存在預(yù)設(shè)目標(biāo)，若是，則通過(guò)語(yǔ)音提示使用者。

所述導(dǎo)盲方法還包括：

客戶端獲取使用者的當(dāng)前位置信息，并將所述當(dāng)前位置信息和周圍環(huán)境圖像發(fā)送給云端服務(wù)器，以及向所述云端服務(wù)器發(fā)送服務(wù)請(qǐng)求；

云端服務(wù)器根據(jù)所述當(dāng)前位置信息、周圍環(huán)境圖像和服務(wù)請(qǐng)求為使用者提供相應(yīng)的服務(wù)。

例如，向云端服務(wù)器發(fā)送的服務(wù)請(qǐng)求為路徑規(guī)劃，則云端服務(wù)器根據(jù)使用者的當(dāng)前位置信息、周圍環(huán)境圖像和路徑規(guī)劃的請(qǐng)求為使用者規(guī)劃路徑，并將規(guī)劃好的路徑發(fā)送到客戶端，客戶端據(jù)此為使用者導(dǎo)航。

所述人體感受器包括安裝于人體皮膚表面的電子感受器和安裝于人體皮膚表面的機(jī)械感受器中的一種或者多種；所述電子感受器，根據(jù)所述第二控制指令進(jìn)行放電刺激使用者的皮膚；所述機(jī)械感受器，根據(jù)所述第二控制指令控制機(jī)械結(jié)構(gòu)刺激使用者的皮膚。

所述電子感受器包括第二控制器、至少一個(gè)第一多路開(kāi)關(guān)、至少一個(gè)第一電源和電刺激點(diǎn)陣列板，所述第二控制器的輸入端與所述第一控制器的輸出端連接，所述第二控制器的輸出端經(jīng)過(guò)第一多路開(kāi)關(guān)與第一電源的控制輸入端連接，第一電源的輸出端與電刺激點(diǎn)陣列板的輸入端連接。所述電刺激點(diǎn)陣列板包括第一板體、安裝有第一板體上的第三控制器、安裝于第一板體一側(cè)的第一外電極和安裝于第一外電極對(duì)側(cè)的多個(gè)放電電極，所述第三控制器的輸入端經(jīng)第一外電極與第一電源的輸出端連接，所述第三控制器的輸出端與放電電極的一端連接，所述放電電極的另一端與人體皮膚接觸。

所述機(jī)械感受器包括第四控制器、至少一個(gè)第二多路開(kāi)關(guān)、至少一個(gè)第二電源和機(jī)械運(yùn)動(dòng)點(diǎn)陣列板，所述第四控制器的輸入端與所述第一控制器的輸出端連接，所述第四控制器的輸出端經(jīng)過(guò)第二多路開(kāi)關(guān)與第二電源的控制輸入端連接，第二電源的輸出端與機(jī)械運(yùn)動(dòng)點(diǎn)陣列板的輸入端連接。所述機(jī)械運(yùn)動(dòng)點(diǎn)陣列板包括第二板體、安裝有第二板體上的第五控制器、安裝于第二板體一側(cè)的第二外電極和安裝于第二外電極對(duì)側(cè)的多個(gè)電控伸縮桿，所述第五控制器的入出端經(jīng)第二外電極與第二電源的輸出端連接，所述第五控制器的輸出端與電控伸縮桿的一端連接，所述電控伸縮桿的另一端與人體皮膚接觸。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)理解本發(fā)明并非局限于本文所披露的形式，不應(yīng)看作是對(duì)其他實(shí)施例的排除，而可用于各種其他組合、修改和環(huán)境，并能夠在本文所述構(gòu)想范圍內(nèi)，通過(guò)上述教導(dǎo)或相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)或知識(shí)進(jìn)行改動(dòng)。而本領(lǐng)域人員所進(jìn)行的改動(dòng)和變化不脫離本發(fā)明的精神和范圍，則都應(yīng)在本發(fā)明所附權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。