基于三維重建的智能導盲儀發展應用

高 珊，劉春艷，賈焦予

（長春理工大學光電信息學院 吉林 長春 130000）

1 基本情況介紹

以三維重建為技術核心，通過三維重建生成景深圖像，同時配合姿位傳感器，從而得到三維空間坐標。根據三維空間坐標，便可以得到地形圖，由地形圖判斷前方是平地還是斜坡，抑或臺階等情況，通過智能語音將信息傳遞給盲人。同時使用指南針傳感器和GPS模塊，通過智能語音的方式將盲人前進的方向和目前所在的位置傳遞給盲人。通過上述一系列的過程，完成為盲人導航的任務。

首次使用雙目相機實現三維重建的功能，與傳統的超聲波導盲儀相比，有無可比擬的優勢，穩定性、準確度都有大幅度的提高，使得盲人能夠準確的了解當前的路況信息，方便盲人的出行，這也正是本項目的特色和創新之處。同時本項目還增加了方向和位置信息，使得盲人不僅能了解路況信息，還能了解自己的位置信息。

根據當前的行業背景，并在閱讀大量參考文獻的基礎上，從技術角度和市場角度兩個方面完成項目的整體設計。整個項目最后需要實現雙目視覺圖像的獲取、計算視差、生成空間坐標、根據空間坐標進行模式分類、根據分類結果實現地形圖的生成、指南針傳感器和GPS模塊信息的獲取、語音模塊等部分。

針對現在市場上存在的主要導盲產品，我們設計的產品具備一定的競爭力，尤其在價格、便攜性、實用角度等方面存在明顯的優勢。為我們將來的市場推廣奠定了良好的基礎。

2 導盲儀技術獨特性

首次使用雙目相機實現三維重建的功能，與傳統的超聲波導盲儀相比有無可比擬的優勢，穩定性、準確度都有大幅度的提高，使得盲人能夠準確的了解當前的路況信息，方便盲人的出行，這也正是本項目的特色和創新之處。同時本項目還增加了方向和位置信息，使得盲人不僅能了解路況信息，還能了解自己的位置信息。

3 市場分析和競爭分析

目前由于技術水平的限制，以及社會關注度的不夠，盲人的導航問題一直沒有得到很好地解決。盲人是殘疾人當中一個特殊的群體，他們由于先天或后天的生理缺陷喪失了視覺資訊，然而視覺資訊是人類獲得知識和經驗的主要來源，因此，盲人在日常生活和安全行進方面受到很大的制約。在現實生活中，大多數的盲人都是通過普通的盲杖來輔助行走的，這種盲杖只是一根普通的長桿，它只能探測局部的障礙物，存在著太多的不足。導盲犬雖然可以協助引導盲人行進，但存在訓練周期和適應期過長、成本較高的缺點，這也使導盲犬的使用率并不高。

為了協助盲人安全行進，提高他們的生活質量，世界各國一直在進行著電子導盲系統的研制。已經成功研制的電子導盲系統主要是超聲波導盲儀。超聲波導盲儀的缺陷是使用者在行進時需要不斷進行掃描探測動作，而發現障礙物后，必須經過附加測量才能知道其尺寸，因此降低了行進的速度。并且，超聲波不能探測出凹坑等障礙，它的傳播也會受到衍射、散射和吸收的影響，使得超聲波導盲儀存在漏檢盲區信息的問題。移動式機器人在功能上更完善，但是硬件和開發成本太高，并且體積龐大，在行動范圍上受地形影響很大，穿戴式導盲儀重量較重，成本較高，無法給盲人提供心理上的安全感，引導式手杖是目前相對理想的一種導盲儀，但是還存在體積大、不宜攜帶等缺點。所以，這幾種導盲儀的應用范圍太過局限，效果不夠好，沒有得到廣泛的應用。

世界衛生組織設在日內瓦的防盲和防聾規劃主任Thylefore博士指出：中國是全世界盲人最多的國家，約有500萬盲人，占全世界盲人口的18%.每年在中國約有45萬人失明，如果允許目前的趨勢繼續保持不變，到2020年預期中國盲人將增加4倍。盲人的人口比例日益增大，但是在這些人口中，由于經濟等各方面原因，只有其中極小部分的盲人可以使用超聲波導盲儀等現在市場上存在的較為成熟的導盲產品。我們設計的基于三維重建的智能導盲儀造價低，在使用便捷性、有效性等方面都優于目前市場上存在的主要產品，所以我們的產品具備較強的社會競爭力。

4 結語

研發的智能導盲儀基于三維重建技術，能有效的恢復出三維場景信息，獲取路況。依靠導盲手杖的定位系統及感應器等內置設備掌握行進方向，前往目的地與朋友會合。該設計主要由導盲模塊和藍牙耳機兩部分組成，耳機能夠將信息（如路面障礙物、約見朋友的位置等）實時傳達給使用者，幫助他們隨時調整前進方向。