本發(fā)明屬于人機(jī)工程領(lǐng)域，也涉及交通安全技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種輔助視覺障礙行人安全通過斑馬線的過街引導(dǎo)系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

根據(jù)世界衛(wèi)生組織（WHO）的數(shù)據(jù)，2010年，中國有盲人（blind）824.8萬，低視力（low vision）6727.4萬，視力殘疾（visual impairment）是兩者的總和7551.2萬，導(dǎo)盲設(shè)備對(duì)于提高這些視覺障礙人群的生活質(zhì)量具有很大的幫助。

現(xiàn)有的導(dǎo)盲輔助工具大多是基于觸覺和聽覺來檢測(cè)障礙，例如導(dǎo)盲手杖和以超聲回波原理設(shè)計(jì)的電子導(dǎo)盲設(shè)備，這些輔助工具在檢測(cè)以視覺識(shí)別為基礎(chǔ)的交通標(biāo)志上依然存在著不足。視覺障礙者因無法看清過街行人及斑馬線，仍然無法自主、方便、快捷的過街。此外，在沒有行人過街信號(hào)燈的路口，行人需要通過自己的判斷來過街，視覺障礙行人判別時(shí)間過長，往往會(huì)錯(cuò)過過街時(shí)機(jī)，因此，亟待開發(fā)一種基于視覺識(shí)別、輔助判斷的智能行人過街導(dǎo)盲設(shè)備。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種能夠使視覺障礙人群自主、方便、快速過街的過街引導(dǎo)系統(tǒng)，解決現(xiàn)有盲人、低視力及視力殘疾人過街難的問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所述的街引導(dǎo)系統(tǒng)包括：道路系統(tǒng)與基于智能眼鏡的行為指示系統(tǒng)兩個(gè)部分；所述道路系統(tǒng)由信號(hào)燈信息發(fā)射設(shè)備、車輛信息發(fā)射設(shè)備與車輛信息接收設(shè)備構(gòu)成；所述信號(hào)燈信息發(fā)射設(shè)備安裝在行人過街的信號(hào)燈上，與信號(hào)機(jī)連接，用于向視覺障礙行人發(fā)送信號(hào)燈信息；所述車輛信息發(fā)射設(shè)備安裝在機(jī)動(dòng)車上，與車載GPS跟蹤設(shè)備連接，用于向視覺障礙行人發(fā)送車輛位置信息；所述車輛信息接收設(shè)備安裝在機(jī)動(dòng)車上，與車載語音提示系統(tǒng)連接，用于接收來自視覺障礙行人發(fā)送的位置信息；所述基于智能眼鏡的行為指示系統(tǒng)包括智能眼鏡、手機(jī)；其中，所述智能眼鏡包括眼鏡主體、設(shè)置在眼鏡主體正中間的微型攝像頭，設(shè)置在眼鏡主體上的第一無線通信裝置；所述微型攝像頭用于高清拍攝道路圖像；所述第一無線通信裝置分別與微型攝像頭及手機(jī)連接，用于將接收的微型攝像頭拍攝的道路圖像實(shí)時(shí)傳遞至手機(jī)中；所述手機(jī)與第一無線通信裝置、信號(hào)燈信息發(fā)射設(shè)備、車輛信息發(fā)射設(shè)備、車輛信息接收設(shè)備通過無線信號(hào)連接，用于實(shí)現(xiàn)交通控制、車輛、行人之間的實(shí)時(shí)通信，并實(shí)現(xiàn)信息在行人與車輛之間的傳輸；所述手機(jī)內(nèi)設(shè)有過街引導(dǎo)控制裝置；所述過街引導(dǎo)控制裝置包括通行權(quán)判斷模塊，與通行權(quán)判斷模塊連接的圖像信息分析模塊，與圖像信息分析模塊相連的路徑規(guī)劃模塊，以及與路徑規(guī)劃模塊及通行權(quán)判斷模塊相連接的語言提示模塊，所述語音提示模塊最后將信息通過手機(jī)內(nèi)的藍(lán)牙傳輸至藍(lán)牙耳機(jī)；所述通行權(quán)判斷模塊由信號(hào)處理模塊、車輛位置信息處理模塊以及與車輛位置信息處理模塊連接的第一判斷模塊構(gòu)成；所述信號(hào)處理模塊用于接收并處理來自信號(hào)燈信息發(fā)射設(shè)備的信號(hào)，并依據(jù)信號(hào)處理結(jié)果判斷通行權(quán)，即紅燈停，綠燈行；所述車輛位置信息處理模塊用于接收并處理來自車輛信息發(fā)射設(shè)備發(fā)出的車輛位置信息，基于車輛的位置信息計(jì)算車輛行駛至斑馬線所需的時(shí)間；所述第一判斷模塊將車輛位置信息處理模塊獲得的時(shí)間與行人過街時(shí)間閾值進(jìn)行比較，據(jù)此判斷通行權(quán)；所述圖像信息分析模塊由圖像處理模塊、連接圖像處理模塊的模式識(shí)別模塊，與模式識(shí)別模塊連接的第二判斷模塊所構(gòu)成；所述圖像處理模塊用于對(duì)由微型攝像頭采集得到的圖像進(jìn)行傾斜角補(bǔ)償和矯正、圖像預(yù)處理、IPM變換得到世界坐標(biāo)系下某一平面上圖像的實(shí)際坐標(biāo)；所述模式識(shí)別模塊，對(duì)圖像處理模塊的處理完的圖像信息進(jìn)行識(shí)別，用于：一是識(shí)別斑馬線區(qū)域，生成行人可走行路徑集合；二是識(shí)別行人當(dāng)前位置信息，包括行人至斑馬線兩側(cè)的距離l與r，行人至斑馬線起始線距離f，以及行人面對(duì)方向與斑馬線水平線的偏角o；三是識(shí)別行人與其他行人的空間位置關(guān)系；所述第二判斷模塊用于對(duì)模式識(shí)別模塊識(shí)別的信息進(jìn)行判斷，判斷行人的走行路徑是否正確，是否存在于其他行人的碰撞風(fēng)險(xiǎn)；所述路徑規(guī)劃模塊用于規(guī)劃走行路徑，得到行人在縱向方向及距離的走行方案，以及行人順時(shí)針或逆時(shí)針偏轉(zhuǎn)方向的走行方案，從而保障行人在可走行路徑集合內(nèi)行走；所述語音提示模塊將信息通過手機(jī)藍(lán)牙向耳機(jī)輸出語音信息，為行人過街導(dǎo)航。

此外，為方便收聽語音，智能眼鏡上還自帶藍(lán)牙耳機(jī)，所述藍(lán)牙耳機(jī)設(shè)置在眼鏡主體腿部靠近耳蝸處，通過手機(jī)藍(lán)牙接收手機(jī)發(fā)出的導(dǎo)航信息，這樣能夠保證即便是在嘈雜的交通環(huán)境，行人也可獲得清晰的走行指令。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是：

1、本發(fā)明的引導(dǎo)系統(tǒng)不僅能實(shí)時(shí)接收路口信號(hào)燈信息還具備與行駛車輛進(jìn)行通信的功能，因此除了能夠引導(dǎo)行人安全過街，同時(shí)還具備提示過路口的機(jī)動(dòng)車對(duì)視覺障礙過街行人避讓的功能，進(jìn)一步保證了視覺障礙行人過街的安全性。

2、本發(fā)明可通過無線通信實(shí)現(xiàn)智能眼鏡、藍(lán)牙耳機(jī)與手機(jī)設(shè)備之間信息的相互傳遞。藍(lán)牙耳機(jī)方便行人在嘈雜環(huán)境下接收引導(dǎo)信息。此外，藍(lán)牙耳機(jī)、手機(jī)在生活中都較為普及，且具有廉價(jià)、方便攜帶等優(yōu)點(diǎn)。

3、本發(fā)明的引導(dǎo)系統(tǒng)除了具備過街導(dǎo)航功能，還具備在無行人過街信號(hào)路口處行人過街時(shí)機(jī)選擇的輔助決策功能，從而使得行人在無他人幫助的情況下，可以自主、安全、快速的過街。

4、 本發(fā)明將微型攝像頭嵌入眼鏡，充當(dāng)了視覺障礙者的眼睛，相比于導(dǎo)盲手杖，眼鏡具有體積小、輕便等優(yōu)點(diǎn)，易于視覺障礙者穿戴；且可以根據(jù)用戶的不同需求將眼鏡設(shè)計(jì)成多種款式，例如適合年輕人的時(shí)尚型、多彩型，或老年人喜歡的保守型等。

附圖說明

圖1 為本發(fā)明引導(dǎo)系統(tǒng)使用狀態(tài)示意圖。

圖2 為本發(fā)明基于智能眼鏡的行為指示系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3 為本發(fā)明引導(dǎo)系統(tǒng)連接框圖。

圖4 為本發(fā)明過街引導(dǎo)控制裝置的結(jié)構(gòu)框圖。

圖5 為本發(fā)明基于圖像處理的行人位置識(shí)別示意圖。

圖6 為本發(fā)明引導(dǎo)系統(tǒng)的使用方法流程圖。

具體實(shí)施方式

為更好地理解本發(fā)明，下面結(jié)合具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明。

本發(fā)明提供的一種基于智能眼鏡的視覺障礙行人過街引導(dǎo)系統(tǒng)，核心控制思想是將道路交通信息通過無線通信傳遞給行人，行人借助于穿戴的智能眼鏡及手機(jī)設(shè)備接收信息，并借助于語音導(dǎo)航安全過街。

參閱圖1、圖2、圖3，本發(fā)明所述的引導(dǎo)系統(tǒng)包括道路系統(tǒng)與基于智能眼鏡的行為指示系統(tǒng)兩個(gè)部分。所述道路系統(tǒng)由信號(hào)燈信息發(fā)射設(shè)備1、車輛信息發(fā)射設(shè)備2與車輛信息接收設(shè)備3構(gòu)成；所述信號(hào)燈信息發(fā)射設(shè)備1安裝在行人過街的信號(hào)燈上，與信號(hào)機(jī)連接，用于向視覺障礙行人發(fā)送信號(hào)燈信息，在實(shí)際使用過程中可以采用信號(hào)發(fā)射器；所述車輛信息發(fā)射設(shè)備2安裝在機(jī)動(dòng)車上，與車載GPS跟蹤設(shè)備連接，用于向視覺障礙行人發(fā)送車輛位置信息，在實(shí)際使用過程中可以采用車載信號(hào)發(fā)射器；所述車輛信息接收設(shè)備3安裝在機(jī)動(dòng)車上，與車載語音提示系統(tǒng)連接，用于接收來自視覺障礙行人發(fā)送的位置信息，在實(shí)際使用過程中可以采用車載信號(hào)接收器。

所述基于智能眼鏡的行為指示系統(tǒng)包括智能眼鏡4、手機(jī)5；其中，所述智能眼鏡4包括眼鏡主體41、設(shè)置在眼鏡主體正中間的微型攝像頭42，設(shè)置在眼鏡主體上的第一無線通信裝置43；所述微型攝像頭42用于高清拍攝道路圖像，包括路面的斑馬線圖像、其他行人、電線桿等障礙物圖像；所述第一無線通信裝置43分別與微型攝像頭42及手機(jī)5連接，用于將接收的微型攝像頭42拍攝的道路圖像實(shí)時(shí)傳遞至手機(jī)5中。此外，為方便收聽語音，智能眼鏡4上還自帶藍(lán)牙耳機(jī)44，所述藍(lán)牙耳機(jī)44設(shè)置在眼鏡主體腿部靠近耳蝸處，通過手機(jī)藍(lán)牙接收手機(jī)5發(fā)出的導(dǎo)航信息。這樣能夠保證即便是在嘈雜的交通環(huán)境，行人也可獲得清晰的走行指令。

所述手機(jī)5與第一無線通信裝置43、信號(hào)燈信息發(fā)射設(shè)備1、車輛信息發(fā)射設(shè)備2、車輛信息接收設(shè)備3通過無線信號(hào)連接，用于實(shí)現(xiàn)交通控制、車輛、行人之間的實(shí)時(shí)通信，并實(shí)現(xiàn)信息在行人與車輛之間的傳輸。所述手機(jī)5內(nèi)設(shè)有過街引導(dǎo)控制裝置，手機(jī)為過街引導(dǎo)控制裝置的主控設(shè)備，具有通行權(quán)判斷、圖像分析、路徑規(guī)劃機(jī)導(dǎo)航的功能。所述過街引導(dǎo)控制裝置包括：通行權(quán)判斷模塊，與通行權(quán)判斷模塊連接的圖像信息分析模塊，與圖像信息分析模塊相連的路徑規(guī)劃模塊，以及與路徑規(guī)劃模塊及通行權(quán)判斷模塊相連接的語言提示模塊，所述語音提示模塊最后將信息通過手機(jī)內(nèi)的藍(lán)牙傳輸至藍(lán)牙耳機(jī)44。

所述通行權(quán)判斷模塊由信號(hào)處理模塊A、車輛位置信息處理模塊B以及與車輛位置信息處理模塊連接的第一判斷模塊C構(gòu)成；所述信號(hào)處理模塊A用于接收并處理來自信號(hào)燈信息發(fā)射設(shè)備1的信號(hào)，并依據(jù)信號(hào)處理結(jié)果判斷通行權(quán)，即紅燈停，綠燈行；所述車輛位置信息處理模塊B用于接收并處理來自車輛信息發(fā)射設(shè)備2發(fā)出的車輛位置信息，基于車輛的位置信息計(jì)算車輛行駛至斑馬線所需的時(shí)間；所述第一判斷模塊C將車輛位置信息處理模塊B獲得的時(shí)間與行人過街時(shí)間閾值進(jìn)行比較，據(jù)此判斷通行權(quán)。

所述圖像信息分析模塊由圖像處理模塊D、連接圖像處理模塊D的模式識(shí)別模塊F，與模式識(shí)別模塊F連接的第二判斷模塊E所構(gòu)成。所述圖像處理模塊D用于對(duì)由微型攝像頭42采集得到的圖像進(jìn)行傾斜角補(bǔ)償和矯正、圖像預(yù)處理、IPM變換（Inverse Perspective Mapping）得到世界坐標(biāo)系下某一平面上圖像的實(shí)際坐標(biāo)；所述模式識(shí)別模塊F，對(duì)圖像處理模塊的處理完的圖像信息進(jìn)行識(shí)別，用于：一是識(shí)別斑馬線區(qū)域，生成行人可走行路徑集合；二是識(shí)別行人當(dāng)前位置信息，包括行人至斑馬線兩側(cè)的距離l與r，行人至斑馬線起始線距離f，以及行人面對(duì)方向與斑馬線水平線的偏角o（見圖5）；三是識(shí)別行人與其他行人的空間位置關(guān)系；所述第二判斷模塊E用于對(duì)模式識(shí)別模塊F識(shí)別的信息進(jìn)行判斷，判斷行人的走行路徑是否正確，是否存在于其他行人的碰撞風(fēng)險(xiǎn)。

所述路徑規(guī)劃模塊G用于規(guī)劃走行路徑，得到行人在縱向方向及距離的走行方案，以及行人順時(shí)針或逆時(shí)針偏轉(zhuǎn)方向的走行方案，從而保障行人在可走行路徑集合內(nèi)行走；所述語音提示模塊H將信息通過手機(jī)藍(lán)牙向耳機(jī)輸出語音信息，為行人過街導(dǎo)航。

參閱圖6，上述基于智能眼鏡的視覺障礙行人過街引導(dǎo)系統(tǒng)的使用方法，具

體包括以下步驟：

步驟S1 行人到達(dá)過街區(qū)域，開始接收道路信息，若是有行人過街信號(hào)燈路口，手機(jī)5會(huì)接收到來自信號(hào)燈信息發(fā)射設(shè)備1的信號(hào)；若是無行人信號(hào)燈控制路口，手機(jī)5接收到來自車輛信息發(fā)射設(shè)備2發(fā)出的車輛位置信息。

步驟S2 手機(jī)5判斷行人是否擁有通行權(quán)。若是有行人過街信號(hào)燈路口，手機(jī)5中的信號(hào)處理模塊A處理來自信號(hào)燈信息發(fā)射設(shè)備1的信號(hào)，若是紅燈，行人等待，轉(zhuǎn)入步驟S3；若是綠燈，轉(zhuǎn)入步驟S4；若是無行人信號(hào)燈控制路口，手機(jī)5中的車輛位置信息處理模塊B處理車輛信息發(fā)射設(shè)備2發(fā)出的車輛位置信息，獲得車輛行駛時(shí)間，并將該時(shí)間與第一存儲(chǔ)模塊C中的閾值數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，若大于閾值，則行人可通行，轉(zhuǎn)入步驟S4；若小于閾值，則行人等待，轉(zhuǎn)入步驟S3。

步驟S3 語音指示模塊H通過藍(lán)牙傳遞信息至藍(lán)牙耳機(jī)44，耳機(jī)向行人發(fā)出語音警告，行人需停止等待。

步驟S4 微型攝像頭42將拍攝得到的圖像信息通過第一無線通信裝置43傳遞至手機(jī)5。

步驟S5 手機(jī)5開始圖像信息分析，其中圖像處理模塊D處理圖像，模式識(shí)別模塊F識(shí)別行人可走行路徑集合；行人至斑馬線兩側(cè)的距離l與r，行人至斑馬線起始線距離f，以及行人面對(duì)方向與斑馬線水平線的偏角o；識(shí)別行人與其他行人之間的距離。

步驟S6 第二判斷模塊E判斷行人當(dāng)前位置是否在可走行路徑集合內(nèi)，若是，轉(zhuǎn)至步驟S7；若否，需要對(duì)行人進(jìn)行位置調(diào)整，轉(zhuǎn)至步驟S8。

步驟S7 借助于語音指示模塊H將信息通過藍(lán)牙傳遞至耳機(jī)44，通過耳機(jī)44指導(dǎo)行人走行，并轉(zhuǎn)入步驟S11進(jìn)行進(jìn)一步的判斷。

步驟S8 路徑規(guī)劃模塊G開始重新規(guī)劃走行路徑，得出行人向左或向右平行方位的走行方案或順時(shí)針或逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)方向的走行方案，轉(zhuǎn)入步驟S7。

步驟S9 第二判斷模塊E判斷行人與其他行人之間的距離是否超出了行人碰撞距離閾值，若是，進(jìn)行位置調(diào)整，轉(zhuǎn)至步驟S8；若否，則轉(zhuǎn)至步驟S10。

步驟S10 第二判斷模塊E判斷行人當(dāng)前位置是否已通過斑馬線，若否，轉(zhuǎn)入步驟S11，同時(shí)返回S4；若是，則引導(dǎo)結(jié)束。

步驟S11 行人所攜帶的手機(jī)上向正駛向路口的機(jī)動(dòng)車發(fā)送行人位置信息，機(jī)動(dòng)車通過車輛信息接收設(shè)備3接收信息，做出對(duì)行人提前避讓的準(zhǔn)備。