人工智能技術(shù)在導(dǎo)盲中的應(yīng)用策略

李玲 于雷雷 穆冠文 朱萍

摘?要：為了解決傳統(tǒng)導(dǎo)盲手段不完善，導(dǎo)盲資源稀缺的問(wèn)題，本文介紹了人工智能在傳統(tǒng)導(dǎo)盲領(lǐng)域中的應(yīng)用以及在導(dǎo)盲中的創(chuàng)新，首先介紹了人工智能技術(shù)及導(dǎo)盲的相關(guān)概念，之后分析現(xiàn)有導(dǎo)盲方法存在的缺陷，最后提出通過(guò)人工智能完善現(xiàn)有導(dǎo)盲手段，以及研發(fā)創(chuàng)新的導(dǎo)盲產(chǎn)品。事實(shí)表明，該策略能夠較好地完善傳統(tǒng)導(dǎo)盲手段的不足之處，提升盲人群體的生活質(zhì)量，具有一定的參考價(jià)值。

關(guān)鍵詞：人工智能技術(shù);導(dǎo)盲;應(yīng)用策略

Application?Strategy?of?Artificial?Intelligence?Technology?in?Blind?Guidance

Li?ling1?Yu?Leilei1?Mu?Guanwen1?Zhu?Ping2，3

1.School?of?Information?Science?and?Engineering，Hebei?North?University?HebeiZhangjiakou?075000;

2.Scientific?Research?Division，Hebei?North?University?HebeiZhangjiakou?075000;

3.Research?Center?for?Ecological?Construction?and?industrial?development，Hebei?North?University

HebeiZhangjiakou?075000

Abstract：In?order?to?solve?the?problem?of?imperfect?traditional?guide?methods?and?scarce?guide?resources，this?paper?introduces?the?application?of?artificial?intelligence?in?the?field?of?traditional?guide?and?its?innovation.Firstly，it?introduces?the?artificial?intelligence?technology?and?the?related?concepts?of?guide，then?analyzes?the?defects?of?the?existing?guide?methods，and?finally?proposes to?improve?the?existing?guide?methods?through?artificial?intelligence，as?well?as?research?and?development?Innovative?guide?products.The?fact?shows?that?the?strategy?can?better?improve?the?shortcomings?of?the?traditional?guide?method，improve?the?quality?of?life?of?the?blind?group，and?has?a?certain?reference?value.

Keywords：Artificial?intelligence?technology;Blind?Buidance;Application?Btrategy

盲人群體是殘疾群體中占比很大的一個(gè)群體。世界衛(wèi)生組織統(tǒng)計(jì)全世界有盲人9000萬(wàn)，我國(guó)每年大約會(huì)新增45萬(wàn)的盲人，以及低視力人員135萬(wàn)，這意味著幾乎每天每分鐘就可能會(huì)出現(xiàn)1個(gè)盲人和3個(gè)低視力患者，并且我國(guó)有2.46億人患有弱視。如果不采取有力措施，2020年我國(guó)視力殘疾人數(shù)將是2013年的4倍，即將達(dá)到5000余萬(wàn)人[1]。有研究稱(chēng)，全球盲人數(shù)量在2050年將會(huì)由3600萬(wàn)增加到1.15億。來(lái)自188個(gè)國(guó)家的研究數(shù)據(jù)表明，超過(guò)2億人患有中度至重度的視力障礙。這一數(shù)字預(yù)計(jì)到2050年可能增長(zhǎng)到超過(guò)5.5億[2]。

盲人的生活和出行問(wèn)題被社會(huì)各界廣泛關(guān)注。由于缺少視覺(jué)感知，盲人的外出非常不便，出行成為他們生活中的一大難處。雖然現(xiàn)在科技在不斷發(fā)展，導(dǎo)盲手段越來(lái)越多，但是他們?nèi)圆荒芟裾Ｈ艘粯舆~出自己的家門(mén)去體驗(yàn)多彩的世界[3]。所以，讓盲人感受到科技帶來(lái)的便利應(yīng)該得到人們的重視。

1?人工智能及導(dǎo)盲的概念

1.1?人工智能的概念

人工智能，英文為Artificial?Intelligence，縮寫(xiě)為AI。人工智能是研究和開(kāi)發(fā)人類(lèi)智能模擬、擴(kuò)展和擴(kuò)展的理論、方法、技術(shù)和應(yīng)用系統(tǒng)的一門(mén)新興技術(shù)科學(xué)，是計(jì)算機(jī)科學(xué)的一個(gè)分支。它試圖理解智能的本質(zhì)，并制造出一種新的智能機(jī)器，它能以人類(lèi)智能所能達(dá)到的方式做出反應(yīng)。該領(lǐng)域的研究主要涉及機(jī)器人、語(yǔ)言識(shí)別、圖像識(shí)別、自然語(yǔ)言處理和專(zhuān)家系統(tǒng)等領(lǐng)域[4]。人工智能誕生以來(lái)，理論和技術(shù)日益成熟，應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大。可以想象，人工智能所帶來(lái)的科技產(chǎn)品將是人類(lèi)智能的“容器”，人工智能可以是人類(lèi)意識(shí)和思維的信息過(guò)程模擬。盡管人工智能不是人的智能，但是它可以像人一樣思考，最終超越人類(lèi)的智慧[5]。

1.2?導(dǎo)盲的概念

導(dǎo)盲即為引導(dǎo)盲人的活動(dòng)。當(dāng)今世界有各種各樣的導(dǎo)盲資源。能導(dǎo)引盲人活動(dòng)的設(shè)備和器械等統(tǒng)稱(chēng)為導(dǎo)盲資源。如導(dǎo)盲犬、盲人手杖、大街上有條紋的磚鋪盲道等都可以為盲人引導(dǎo)方向，是幫助盲人判斷方位和識(shí)別障礙物的工具。導(dǎo)盲犬可以幫助盲人主人引導(dǎo)方向，能聽(tīng)得懂盲人主人的口令，可以帶領(lǐng)盲人主人走安全的路段，躲避障礙和引導(dǎo)盲人主人拐彎，能在途經(jīng)紅燈時(shí)，引導(dǎo)主人停下以免發(fā)生車(chē)禍[6]。

2?傳統(tǒng)導(dǎo)盲手段存在的問(wèn)題

當(dāng)今傳統(tǒng)的導(dǎo)盲手段基本包括導(dǎo)盲杖或電子導(dǎo)盲杖以及導(dǎo)盲犬。這兩種導(dǎo)盲裝備均存在一系列問(wèn)題，導(dǎo)盲杖可以為盲人提供的便利十分有限。導(dǎo)盲杖是觸碰到障礙物才被動(dòng)繞開(kāi)，緩慢摸索前行，而導(dǎo)盲犬是主動(dòng)避開(kāi)障礙物引領(lǐng)主人前行。用導(dǎo)盲杖加手機(jī)語(yǔ)音也無(wú)法精準(zhǔn)到達(dá)目的地，而導(dǎo)盲犬可以精確到達(dá)。相比于導(dǎo)盲杖，導(dǎo)盲犬可以減少盲人上身的碰撞。總的來(lái)說(shuō)導(dǎo)盲犬比導(dǎo)盲杖是更便利的。但是，合格的導(dǎo)盲犬也是非常稀缺的資源。使用導(dǎo)盲犬的人數(shù)不到視障人士人數(shù)的1%，我們?cè)诖蠼稚弦埠苌倏吹綄?dǎo)盲犬。將一只具有導(dǎo)盲條件的狗培養(yǎng)成導(dǎo)盲犬也是很困難的，成本極其昂貴，培訓(xùn)周期也很長(zhǎng)，一只導(dǎo)盲犬的訓(xùn)練成本高達(dá)25000～30000美元，訓(xùn)練周期長(zhǎng)達(dá)18個(gè)月，而工作壽命僅有8～10年，而且盲人申請(qǐng)導(dǎo)盲犬也絕非易事;現(xiàn)在很多公共場(chǎng)合依然禁止導(dǎo)盲犬的進(jìn)入，這也為盲人的出行帶來(lái)的很大的困擾，盲人如何照顧導(dǎo)盲犬也是一大問(wèn)題，從導(dǎo)盲犬角度來(lái)說(shuō)，他們也犧牲了自身愛(ài)玩的天性，需要在工作的時(shí)候能抵抗外來(lái)的干擾和誘惑。

3?基于人工智能的傳統(tǒng)導(dǎo)盲手段的改進(jìn)

3.1?將人工智能技術(shù)應(yīng)用在仿生機(jī)器犬上代替導(dǎo)盲犬

隨著仿生機(jī)器人和傳感器技術(shù)的飛速發(fā)展，機(jī)器人能較好地偵察當(dāng)前周?chē)h(huán)境和障礙物，能適應(yīng)各種不同的環(huán)境，但其規(guī)劃路線(xiàn)的應(yīng)對(duì)突發(fā)情況的能力還是不足，不足以為盲人群體充當(dāng)導(dǎo)盲犬的角色，它缺少一顆能自己思考的“大腦”。但是人工智能技術(shù)的出現(xiàn)，為其提供了一顆智能的“大腦”。可以借助人工智能技術(shù)提升機(jī)械犬的導(dǎo)盲功能。現(xiàn)階段研發(fā)的機(jī)器導(dǎo)盲犬具體功能主要包括以下幾點(diǎn)：

（1）掌握周?chē)匦苇h(huán)境之后，便帶領(lǐng)盲人行走，幫助盲人越過(guò)各種障礙，更好地完成爬樓梯等工作。

（2）能進(jìn)行定位導(dǎo)航，此機(jī)器具有循跡、繞障、語(yǔ)音播報(bào)、GPS導(dǎo)航和太陽(yáng)能充電功能。

（3）有人機(jī)對(duì)話(huà)功能，這樣人與機(jī)器之間就可以溝通。

（4）具有GPS自主導(dǎo)盲、人動(dòng)力牽引、語(yǔ)音播報(bào)、GPS獲取盲人位置信息、傾角傳感器傾翻報(bào)警等功能。機(jī)械仿生，根據(jù)生物結(jié)構(gòu)，親便可靠，給盲人帶來(lái)方便，而且GPS獲取盲人位置信息只可以在住宅區(qū)、公園等小范圍區(qū)域內(nèi)進(jìn)行正常活動(dòng)，其操作簡(jiǎn)便[6]。

（5）能夠適應(yīng)在各種路況環(huán)境下工作，應(yīng)用于實(shí)際日常生活中。

3.2?將人工智能技術(shù)應(yīng)用到導(dǎo)盲杖

智能導(dǎo)盲杖作為一個(gè)殘疾人的輔助裝置，近幾年來(lái)也有一部分市場(chǎng)。新型智能導(dǎo)盲杖裝有多種傳感器，例如紅外傳感器、超聲波傳感器、光敏傳感器。以及多個(gè)智能模塊，例如指南針模塊、實(shí)時(shí)時(shí)鐘、語(yǔ)音芯片模塊、GPS模塊。通過(guò)人工智能將各個(gè)傳感器以及模塊統(tǒng)籌起來(lái)，實(shí)現(xiàn)人杖交互的功能，盲人可以通過(guò)語(yǔ)音和行為動(dòng)作來(lái)和智能導(dǎo)盲杖進(jìn)行交互。該種導(dǎo)盲杖具體可以實(shí)現(xiàn)以下功能：

（1）前方障礙物自動(dòng)報(bào)警或手柄震動(dòng)報(bào)警功能。

（2）語(yǔ)音指示方向功能。

（3）語(yǔ)音指示當(dāng)前時(shí)間功能。

（4）夜間警示路人功能。

（5）家人可以GPS定位盲人的功能。

4?人工智能技術(shù)在導(dǎo)盲中的應(yīng)用創(chuàng)新

近幾年來(lái)，人工智能領(lǐng)域已經(jīng)成為世界各大互聯(lián)網(wǎng)公司的戰(zhàn)場(chǎng)，一些公司都在積極進(jìn)行像人工智能這樣高新技術(shù)的研究，在導(dǎo)盲領(lǐng)域，這些公司的創(chuàng)新也為盲人的生活帶來(lái)很大便利。

谷歌公司就根據(jù)計(jì)算機(jī)圖像識(shí)別技術(shù)發(fā)布了一款人工智能語(yǔ)音導(dǎo)盲APP，名為L(zhǎng)ookout。它能讓盲人很好地知曉周?chē)沫h(huán)境，讓他們可以根據(jù)環(huán)境的變化進(jìn)行應(yīng)對(duì)。這款A(yù)PP可以在安卓系統(tǒng)的手機(jī)上進(jìn)行使用，使用很便利，只要將手機(jī)的后置攝像頭面向外就可以了，可以把手機(jī)放在上衣的口袋里面，或者掛在用戶(hù)的脖子上，當(dāng)然也可以手持。這個(gè)應(yīng)用通過(guò)攝像頭將周?chē)沫h(huán)境錄入系統(tǒng)中，再經(jīng)過(guò)人工智能的分析，最后報(bào)告給用戶(hù)，讓用戶(hù)能更好地面對(duì)周?chē)沫h(huán)境。這款A(yù)PP有四種使用模式，可供使用者選擇，分別是家庭場(chǎng)景（Home）、工作娛樂(lè)場(chǎng)景（Work?and?play）、掃描模式（Scan）和實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ剑‥xperimental）。在家庭模式下，如果用戶(hù)想尋找一個(gè)被移動(dòng)過(guò)的物品，這款A(yù)PP就會(huì)告訴你這個(gè)被移動(dòng)的物品在哪，通過(guò)語(yǔ)音做出提醒，例如杯子在書(shū)桌上面。這樣就能有效地避免用戶(hù)碰撞到別的東西，從而有效地保護(hù)用戶(hù)。在工作娛樂(lè)模式下，APP可以提示各種場(chǎng)所的情況，例如正門(mén)和電梯的位置等，也可以提示工作中所需要的辦公物品的位置，例如U盤(pán)在鍵盤(pán)的上面。同時(shí)在娛樂(lè)場(chǎng)景下，還能夠識(shí)別周?chē)沫h(huán)境的物體：例如在路上有寵物向你走來(lái)，APP就會(huì)識(shí)別并告訴動(dòng)物的種類(lèi)等情況。同時(shí)還會(huì)提醒你哪里有障礙物。在掃描模式下，用戶(hù)可以知悉各種文本等。雖然現(xiàn)在有盲文書(shū)籍，但是盲人在閱讀方面還是非常困難的，有了這款A(yù)PP以后，就可以?huà)呙韪鞣N文字，并通過(guò)語(yǔ)音告知文字的內(nèi)容。例如雜志、報(bào)紙、菜單等。最后的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ絼t可以讓用戶(hù)摸索出適合自己使用習(xí)慣的功能。比如，用戶(hù)想讓其停止當(dāng)前使用模式，就可以擋住其攝像頭，或者用指關(guān)節(jié)敲擊手機(jī)屏幕，這一點(diǎn)能有效地解決誤觸的問(wèn)題。而且這款A(yù)PP還可以在沒(méi)有網(wǎng)絡(luò)的環(huán)境下使用，不用擔(dān)心手機(jī)突然斷網(wǎng)的問(wèn)題。這款A(yù)PP通過(guò)人工智能技術(shù)將圖像識(shí)別技術(shù)、機(jī)器學(xué)習(xí)等技術(shù)統(tǒng)籌起來(lái)。其中的機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)，可以像人一樣學(xué)習(xí)，不斷地提升自己。通過(guò)機(jī)器學(xué)習(xí)，不斷地優(yōu)化自己。接受用戶(hù)的反饋，來(lái)改善自己。給用戶(hù)帶來(lái)良好的使用體驗(yàn)，應(yīng)用的服務(wù)也會(huì)越來(lái)越好。

不僅谷歌公司在此領(lǐng)域進(jìn)行研究，微軟公司也曾打造過(guò)一款類(lèi)似的應(yīng)用——seeing?AI，同時(shí)，也建立了人工智能的發(fā)展計(jì)劃，其未來(lái)發(fā)展的主流方向設(shè)定為人工智能發(fā)展。seeing?AI也是一款專(zhuān)門(mén)為盲人群體研發(fā)的手機(jī)應(yīng)用APP，這款應(yīng)用現(xiàn)在已經(jīng)在A(yíng)pple?store上發(fā)布，某品牌手機(jī)可以安裝并運(yùn)行此應(yīng)用程序。該應(yīng)用也是將導(dǎo)盲與人工智能結(jié)合起來(lái)，通過(guò)智能語(yǔ)音將前面景象報(bào)告給用戶(hù)。它通過(guò)移動(dòng)電子產(chǎn)品的攝像功能獲得影像信息，然后通過(guò)多種圖像識(shí)別分析技術(shù)運(yùn)算得出結(jié)果，最后把結(jié)果通過(guò)音頻反饋給用戶(hù)。這款A(yù)PP的使用很簡(jiǎn)單，啟用后置攝像頭，應(yīng)用就會(huì)掃描前方的狀況，并將出現(xiàn)在用戶(hù)面前的各種事物以及狀態(tài)描繪給用戶(hù)。seeing?AI通過(guò)電子設(shè)備上的攝像頭自動(dòng)探測(cè)識(shí)別到一個(gè)人，這個(gè)人的樣貌、年齡以及情緒狀態(tài)等特征都會(huì)被音頻描述出來(lái)。如果此人的圖像被保存在通訊錄內(nèi)，還能用音頻描述出此人的姓名等信息。此外，seeing?AI還可以?huà)呙枳R(shí)別文檔并讀出上面文字、識(shí)別條形碼確認(rèn)相應(yīng)物品的信息、描述從其他應(yīng)用導(dǎo)入seeing?AI的圖片或根據(jù)用戶(hù)需要錄制某一場(chǎng)景的視頻。未來(lái)，微軟計(jì)劃給這款應(yīng)用更新升級(jí)，再提供一種貨幣識(shí)別功能，該功能可將攝像頭拍攝的鈔票面額告知用戶(hù)。

相對(duì)于谷歌的Lookout，微軟的這款seeing?AI在功能上并沒(méi)有前者豐富，可以說(shuō)是Lookout的四種模式之一的升級(jí)版。而Lookout能更好地隨用戶(hù)當(dāng)下所處的場(chǎng)景而變換模式，智能地選擇需要反饋的信息。場(chǎng)景更加多元，功能更加全面。

隨著人工智能技術(shù)、傳感器技術(shù)等一系列科學(xué)技術(shù)的不斷提高，人們的生活不斷變化，尤其是殘障人士的生活得到了很大的改善，他們的生活變得越來(lái)越好。而且通過(guò)人工智能技術(shù)也可以達(dá)到醫(yī)學(xué)或其他領(lǐng)域不能完成的使命。相信在不久的將來(lái)，科學(xué)技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展，也可以讓他們像正常人一樣體會(huì)到社會(huì)的美好和世界的多姿多彩。

參考文獻(xiàn)：

[1]張立潔.寫(xiě)在第32個(gè)“國(guó)際盲人日”之際1.4億人的節(jié)日：讓這個(gè)世界看見(jiàn)你[J].三月風(fēng)，2015.

[2]王彤.英國(guó)研究：全球失明人數(shù)預(yù)計(jì)到2050年增加兩倍[EB/OL].https：//health.huanqiu.com/article/9Ca?KrnK4uhu，20170804.

[3]郭嵩，張鈺瑩，韓少華.關(guān)于盲人出行解困的設(shè)計(jì)研究[J].設(shè)計(jì)，2014，6：3536.

[4]朱振林，叢冠然.人工智能對(duì)人和社會(huì)未來(lái)的影響[J].知與行，2018，35（06）：9498.

[5]呂俊霞.人工智能專(zhuān)家控制系統(tǒng)簡(jiǎn)介[J].精密制造與自動(dòng)化，2020，221（01）：6668.

[6]張輝華，趙新軍.基于TRIZ理論的導(dǎo)盲產(chǎn)品發(fā)展與分析[J].科技創(chuàng)新與品牌，2019（3）：7577.

基金項(xiàng)目：2021年河北省高等教育學(xué)會(huì)“十四五”規(guī)劃課題（創(chuàng)新型項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)下個(gè)性化人才培養(yǎng)實(shí)踐研究GJXH2021111）

作者簡(jiǎn)介：李玲（1987—?），女，土家族，湖北恩施人，碩士，講師，主要從事物聯(lián)網(wǎng)方面的教學(xué)和研究。