電子導(dǎo)盲系統(tǒng)及設(shè)備發(fā)展研究綜述

張志永 張慶輝

河南工業(yè)大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院

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電子導(dǎo)盲系統(tǒng)及設(shè)備發(fā)展研究綜述

張志永 張慶輝

河南工業(yè)大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院

基于電子信息技術(shù)為基礎(chǔ)的導(dǎo)盲系統(tǒng)及設(shè)備不斷更新發(fā)展，能夠很好的滿足盲人出行需要，為盲人融入社會的提供了支持。本文主要介紹了電子導(dǎo)盲系統(tǒng)及設(shè)備的發(fā)展現(xiàn)狀、其應(yīng)用發(fā)展前景。

電子 導(dǎo)盲 系統(tǒng)及設(shè)備 綜述

1　引言

隨著電子技術(shù)的革新發(fā)展，基于現(xiàn)代電子技術(shù)的導(dǎo)盲系統(tǒng)及設(shè)備的出現(xiàn)，為盲人的生活工作、出行需求提供了極大地幫助，使盲人更好的融入社會。

2　電子導(dǎo)盲系統(tǒng)及設(shè)備的概述

電子導(dǎo)盲系統(tǒng)及設(shè)備是在傳統(tǒng)導(dǎo)盲輔助工具的基礎(chǔ)上，以電子信息技術(shù)為基礎(chǔ)進(jìn)行功能設(shè)計的具有自動識別障礙物和交通標(biāo)志、導(dǎo)航、電子一鍵求助和語音提示等一種或多種功能，并引導(dǎo)盲人順利到達(dá)目的地的導(dǎo)盲輔助工具。

電子導(dǎo)盲系統(tǒng)及設(shè)備通過各種傳感技術(shù)來采集外部的環(huán)境信息（盲道、人行道、紅綠燈以及障礙物），經(jīng)過濾波降噪以及AD轉(zhuǎn)換后傳輸給控制處理器，控制處理器對接收的外部環(huán)境信息判斷處理后發(fā)出指令信息，通過語音或震動等信息提示盲人安全、便捷出行。電子導(dǎo)盲系統(tǒng)與設(shè)備功能結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

圖1　電子導(dǎo)盲系統(tǒng)及設(shè)備功能結(jié)構(gòu)圖

3　電子導(dǎo)盲系統(tǒng)及設(shè)備發(fā)展歷程及研究現(xiàn)狀

目前，比較流行的電子導(dǎo)盲儀器設(shè)計原理有：一、基于測距原理來檢測障礙物的導(dǎo)盲儀器；二、基于圖像處理技術(shù)利用圖形輪廓、顏色等來識別交通標(biāo)志及路況信息的導(dǎo)盲儀器；三、基于現(xiàn)代地圖導(dǎo)航通信技術(shù)為基礎(chǔ)的盲人位置確定與求助導(dǎo)盲設(shè)備；四、基于壓縮感知的盲人圖像觸覺傳感實現(xiàn)導(dǎo)盲系統(tǒng)及設(shè)備，該技術(shù)處于研究探索階段。

3.1基于測距原理來檢測障礙物的電子導(dǎo)盲系統(tǒng)及設(shè)備

1965年，Russell Pathsounder是最早使用的ETA，這是一種基于超聲測距技術(shù)獲取障礙物的位置，這就是把超聲波測距檢測障礙物的最開始的技術(shù)實現(xiàn)。紅外測距基于同樣的測距原理，都是利用發(fā)射與接收裝置測定時間t，由已知傳播速度計算障礙物的距離，來實現(xiàn)障礙物的實現(xiàn)。

雙目視差原理，是一個不同與上述兩者的技術(shù)實現(xiàn)方法，該技術(shù)是把把兩臺同樣圖像傳感器的位置相對固定情況，然后記錄下同一景物的兩幅圖像，根據(jù)兩幅圖像空間點的“視差”來確定物體的距離信息。

3.2基于圖像處理技術(shù)識別交通標(biāo)志及路況信息的導(dǎo)盲系統(tǒng)及設(shè)備

隨著各種基于電子信息的圖像傳感技術(shù)、圖像信息處理技術(shù)的不斷進(jìn)步，就推動了導(dǎo)盲機(jī)器人、多功能導(dǎo)盲系統(tǒng)、盲道或人行道識別系統(tǒng)等的產(chǎn)生與發(fā)展。在圖像處理過程中，首先對采集到的圖像進(jìn)行濾波預(yù)處理，并進(jìn)行圖像的增強(qiáng)、分割、檢測，最后控制器決策。該類盲人輔助系統(tǒng)及設(shè)備主要針對交通標(biāo)志（紅綠燈、人行道、盲道）比較簡單易于區(qū)分特點（幾何特征、顏色特征），Matlab中的圖像處理軟件，對交通標(biāo)志做出識別。

3.3基于地圖導(dǎo)航通信技術(shù)為基礎(chǔ)的導(dǎo)盲系統(tǒng)及設(shè)備

該類系統(tǒng)及設(shè)備，就是直接把地圖導(dǎo)航通信技術(shù)直接應(yīng)用到導(dǎo)盲系統(tǒng)及設(shè)備上，為盲人提供定位與通信求助服務(wù)。

3.4基于壓縮感知的盲人圖像觸覺傳感實現(xiàn)

20世紀(jì)70年代，由美國威斯康星大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程系Paul等根據(jù)大腦可塑性生理特征提出了感覺替代理論，并做了先天盲人的大腦可塑性研究，并制作出一套視覺觸覺相互轉(zhuǎn)化的系統(tǒng)，取名為TVSS系統(tǒng)。

該技術(shù)是采用CCD圖像傳感器采集圖像信息，再通過編碼的方式轉(zhuǎn)化為觸覺感知信息，刺激人體皮膚使產(chǎn)生視覺錯覺，經(jīng)過訓(xùn)練的盲人根據(jù)觸覺感受到圖像信息，對盲人出行進(jìn)行輔助引導(dǎo)。

4　電子導(dǎo)盲系統(tǒng)及設(shè)備發(fā)展方向

在未來基于電子信息的導(dǎo)盲系統(tǒng)及設(shè)備將更加趨向多功能化、智能化、信息化。導(dǎo)盲系統(tǒng)及設(shè)備不僅具有避障功能，還要有定位、識別交通標(biāo)志等等的更加多功能化。智能化要求導(dǎo)盲設(shè)備能夠自動采集處理外部環(huán)境信息，并作出判斷引導(dǎo)盲人行進(jìn)。信息化使盲人與家人、救助中心保持通信。基于壓縮感知的導(dǎo)盲技術(shù)要求較高，如果成功將給盲人出行帶來巨大的影響，具有很高的研究價值。

5　結(jié)論

在電子信息技術(shù)的不斷發(fā)展下，其將推動電子導(dǎo)盲系統(tǒng)及設(shè)備的不斷向前發(fā)展，為盲人出行提供更加快捷、安全的出行環(huán)境。

［1］ 韓冰 徐作華. 一種城軌站內(nèi)導(dǎo)盲機(jī)器人的設(shè)計［J］. 數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用，2013第5期：209-209

［2］ 王冠生等. 盲人導(dǎo)航/路徑誘導(dǎo)輔具研究與應(yīng)用綜述［J］，計算機(jī)應(yīng)用與軟件，2012，29（12）：147-151

［3］ 張竹茂. 基于手指的觸覺替代視覺系統(tǒng)的研制［D］，上海：上海交通大學(xué)，2009

［4］ 蔣勤. 基于皮膚電刺激的觸覺-視覺替代系統(tǒng)的研究［D］，重慶：重慶理工大學(xué)，2013