盲人智能导航避障眼镜-最新文档资料

盲人智能导航避障眼镜

据第二次全国残疾人抽样调查数据推算，中国目前视力残疾人数约为1233万人。每年约有45万人失明，这意味着几乎每分钟就会出现一例新的盲人。如果任由这个速度发展而不采取更加积极有效的措施，到2020年，预计盲人数量将达到2000万人，盲就会成为一个严重的社会问题。由于视力低下或缺失，从而造成盲人在生活和工作上更多的困难。本文是基于盲人活动困难而提出的，通过“盲人智能导航避障眼镜”的应用使盲人彻底丢掉导盲手杖，解放双手，从而提高了他们的工作和生活效率。

一、盲人智能导航避障眼镜工作原理及总体设计

（一）工作原理

智能眼镜采用超声距离传感器和光学传感器融合来模拟人眼的距离和光学探测功能。障碍检测系统和图像识别系?y对前方环境进行检测，将检测信息传送到主控芯片进行算法处理，如果发现前方有障碍，语音系统发出提示信息。盲人如果想知道当前所在的位置信息，只需向语音识别系统发出声音信息，然后语音系统将GPS、电子罗盘采集到的位置信息播报给盲人。盲人的信息也会通过GPRS传输到监护人的手机或电脑终端，监护人可以随时随地获得盲人的信息并能远程协助盲人。除此之外设备还有语音报时，天气预报，温湿度和空气质量检测等人性化功能，工作原理如图1。

（二）总体设计

盲人智能导航避障眼镜为了实现为盲人引路、避障、定位、语音交互、远程协助等功能，并且方便盲人佩戴，必须具有独特的硬件和软件设计，因此我们需要结合需求为其设计合适的方案。我们的方案是：用单片机做中央控制处理器，将外部超声波、摄像头、导航通信设备采集到的信息经过算法处理判断出准确的环境信息，并通过语音提示功能为盲人提供精准的引导，总体结构如图2。

二、系统硬件设计

智能电子产品是属于自动控制的产品，一般由单片机来控制，加上外围功能模块。我们的智能导航避障眼镜使用探测传感器采集当前的环境信息，传输给主控处理，经过数据处理判断出当前环境信息，然后通过语音反馈给使用者。由于智能眼镜的独特用途，因此它必须使用响应快、精度高、低功耗的传感器。

（一）主控设备设计

我们选用ST公司出品的STM32F429作为微控制器，其整合180MHZ ARM Cortex-M4内核和图形增强技术，其提供最大2MB

闪存，新的制造工艺和设计技术降低了停止模式的电流消耗，可延长便携应用的电池寿命。此外，STM32F429拥有多项新功能，让智能设备拥有更丰富、更绚丽的内容。因此其被广泛应用于电力电子系统方面。

（二）障碍检测系统设计

超声波模块选择AJ-SR04M一体化超声波测距模块，该模块采用工业方案设计，高达8米的远距离测量范围，高稳定灵敏性能，一体化封闭式防水防尘探头，适用于潮湿，恶劣的测量场合，体积小，测量精度高，抗干扰性能强，20uA低功耗电流。广泛应用于智能交通，智能小车测距。

（三）图像识别系统设计

采用OV5640 自动对焦500万像素2592*1944分辨率摄像头。具有自动曝光、自动白平衡、自动消除灯光条纹、自动黑电平校准和自动带通滤波器，可以很好的采集环境信息。

（四）导航系统设计

使用SIM808模块，该模块采用高性能工业级GSM/GPRS四频芯片，并集成GPS和蓝牙功能。可实现电话语音、SMS、GPRS数据传输功能外还具有DTMF解码、GPS定位、TTS语音功能。

（五）语音系统设计

LD3320语音识别模块通过ICRoute公司特有的快速而稳定的优化算法，完成非特定人语音识别。不需要实现训练和录音，识别准确率95%。

采用SYN6288语音合成模块，清晰、自然、准确的中文语音合成效果，可合成任意中文文本。

三、系统软件设计

为了能远程协助和了解盲人的具体信息，设计一款手机和电脑软件，监护人可以随时接收到智能眼镜发送的请求并能看到盲

人所在的位置，并且能发送协助信息给盲人。

为了能将这些子系统组合共同工作，并且能够快速响应处理事件，单片机对他们的控制就有一定的要求。

1.MCU采集超生波模块返回高电平信号的时间，然后计算（时间*340（M/S））/2得到测试距离，通信时序图如图3。

2.MCU通过自带的DCMI数字摄像头同步并行接口高速接收图像，采集时序图如图4。

3.MCU与导航模块之间通过串口通信方式进行数据传输，只需将单片机的RXD和TXD接口与导航模块的TXD和RXD接口连接。这种方式连接简单，数据传输准确性高。

4.MCU与语音识别模块使用高速的，全双工的SPI总线方式进行通信。通信时序如图5。

四、结语

盲人智能导航避障眼镜在硬件和软件设计上都能达到使用

的基本要求，能实现设计中的各个功能。智能设备在当今时代还是十分吸引人的，有着独特的魅力。盲人智能眼镜如果应用到生活中可以大大的方便盲人群体，给他们带来巨大的帮助。