智能盲人手杖
--紅綠燈智能識別系統

泰山學院 陳 玲

智能盲人手杖
--紅綠燈智能識別系統

泰山學院 陳 玲

我們小組在經過一年的努力研究,在指導老師的的帶領下克服重重困難嚴格按照課題計劃進程執行,最終在規定時間內完成課題.

我們再結合網上的各種資料之后提出來如何解決盲人安全準確過馬路這個難題.

我們小組之所以確定這個課題作為我們的研究對象,是因為在我們找尋各種信息之后發現在世界上有很多盲人的存在,然而我們可以看到在世界各地的城市鄉村顯而易見沒有那么多盲人的出現,就這個現象我們做出調查,發現盲人的生活中處處充滿了危險,別說沒有去過的地方了,就算是經常出沒的地方熟悉的環境,他們也經常磕磕碰碰,所以面對一個未曾到過的街道,再加上街道環境的負責,致使他們對自己的出行安全更沒有最低的保證.所以從保護自身的本能而言盲人就避免沒有必要的出行.故而給我們的現象就是街道上幾乎見不到盲人(見圖1).

圖1

對于盲人的出行安全問題政府也作出了積極的響應,在政府的號召下各方有才人士給出了很多政策,例如導盲犬、盲道、發聲紅綠燈等,不過可惜的是雖然這些措施解決了很多基本的問題但是它們仍然存在大量的缺陷--導盲犬的培養需要大量時間,飼養耗費財力物力;盲道的被占用以及設計的不合理致使盲人在盲道行走時不能保證安全;而對于發聲紅綠燈在極其安靜的環境盲人靜心分析可以辨別方向快速做出判斷,但是城市道路環境嘈雜盲人在這樣的環境下根本無法判斷方向故而他們盡量避免外出(見圖2).

圖2

故而他們不是能力不夠而無法實現自身價值而主要原因是他們根本沒有辦法行動敏捷安全上午走出家門走向社會來實現自身價值,所以這不僅僅是對于盲人自身的遺憾更是對國家和社會的資源遺失,所以幫助盲人走出家門實現自身價值迫在眉睫.而盲人出行的最大障礙在于盲人對于紅綠燈變化做出判斷,所以我們提出紅綠燈識別思想.

故此,我們提出了新型智能盲人手杖,這個手杖是在原有的智能手杖系統上增加我們研究開發的 "紅綠燈智能識別系統",這套智能識別系統,是解決出行時紅綠燈的轉變識別問題,因此將這個識別系統增加到智能盲人手杖上結合其他的智能手段處理之后這款新式的智能盲人手杖將可以幫助盲人出行時判斷出紅綠燈的變化,準確、輕松、完全、自由的穿越馬路,既有效降低了危險發生的幾率又解決了來不及通過馬路的尷尬,這為盲人的出行帶來了極大的方便與安全保障.解決了盲人朋友過馬路的最大問題之后盲人的出行就更加方便漸漸的在盲人適應這款手杖功能之后就可以放下心中的不安,慢慢的走出家門融入社會這樣以來不但盲人朋友的人生更加精彩而且這更為國家社會奉獻出自己的力量,這將減少國家的負擔并且同樣可以為國家創造更多財富.

下面我們主要來詮釋一下這款手杖(紅綠燈智能識別系統)主要的幾個研究點:

(1)紅綠燈影像過濾記憶識別技術;(2)紅綠燈顏色跳變的智能識別;(3)智能語音提示系統;(4)藍牙連接技術應用;(5)方位辨別系統研發.

我們小組在確定課題和創新點"智能紅綠燈智能識別系統"之后,經過討論確定了研究方法和線路--在原有的基礎技術上進行修改整合,研究開發得到我們需要的技術.

對于圖像過濾方面來說:

現有圖像過濾技術--關于圖像過濾技術有很多語言可以實現,在指導老師的安排下經過多方考究商量之后我們決定采用java語言來修改整合,我們之所采用java語言是歸咎于Java語言擁有不斷完善的類庫以及強大的擴展性、可移植性等諸多特性.我們在指導老師的帶領下經過了無數次的語言錯誤和技術的未達標之后在老師的指導修改不斷地嘗試之后,終于得到了現在的我們對于圖像過濾技術的最基本要求,實現了96%的準確識別率.

圖像過濾技術是"紅綠燈智能識別系統"最基礎的判別,通過圖像過濾才可以準確的定位紅綠燈所在位置.只有在確定紅綠燈位置所在之后我們的智能盲人手杖才可以進行接下來的判斷.由此可見96%的準確識別率還不是最終目標,只有提高準確率才可以為盲人朋友提供更好的安全保證.希望我們可以在共同努力下得到更好的準確率(見圖3).

圖3

統觀目前市面上的顏色傳感器通常是在獨立的光電二極管上覆蓋經過修正的紅、綠、籃濾光片然后對輸出信號進行相應的處理輸出模擬信號需要一個A/D電路進行采樣才能進識別,但是這就增加了電路的復雜性并且存在較大的識別誤差影響了識別的效果.這樣的復雜和較大的誤差是我們研究中不可以存在的,但是我們最后經過很多苦苦修改之后收效并不少特別好.所以基于我們現有水平,指導老師給出了合理的建議讓我們在現有的各種顏色傳感器中進行地毯式篩選,故而在經過各方面結合之后,我們選擇了TCS230顏色傳感器.之所以采用TCS230顏色傳感器是因為它可以直接把光強轉換為頻率輸出的數字量,而且除此之外還能夠實現顏色的識別與檢測,并且TCS230顏色傳感器是近幾年的研發成果,所以它比原有的顏色傳感器具有更多的優良新特性

顏色傳感器是"紅綠燈智能識別系統"最基本也最重要的技術,它就相當于智能盲人手杖的"眼睛"通過它來實現觀測到紅綠燈基本的顏色跳變.它可以為盲人提供最基本的安全保證,當然TCS230顏色傳感器還不是最終的理想要求,我們依然還在研究中,希望可以在不久的將來在老師的帶領下我們通過努力合作得到更好的顏色傳感器(見圖4).

圖4

而智能語音提示系統,藍牙連接技術應用兩個創新點是將這兩個點的技術完美的過渡到我們的智能手杖上進行藍牙式語音播報.我們考慮到盲人朋友出行時如果過于惹人注目則可能會引起他們自身的抵觸與反感,因而由此顧慮我們才想到運用現在的科學技術來改變這一現象,通過藍牙耳機來轉播語音提示更可以清晰可靠.

方位辨別系統研發:

這個創新點是最難攻克的,因為它完全是由我們自己在指導老師的帶領下基于gps技術自主創新,摸索式的開發研究來得到我們自己所要的要求--可以判斷出豎向橫向的紅綠燈改變方位.簡單的說這就相當于大腦的作用,通過它可以讓盲人朋友清楚的知道紅綠燈的變換方位,從而可以正確的判斷,進行語音播報,使盲人朋友準確的做出判斷,安全,快速的做出判斷進而可以走出家門實現自身的價值.

在這近一年的研究中我們小組不管遇到過什么挫折難題都會在指導老師的帶領下勇往直前,雖然我們之間經常有很多意見的分歧,也有過很多爭吵,但是我們從未想過放棄,我們希望可以因為我們自己的這個小小的創新給盲人朋友的生活帶來更多精彩,也同時希望可以通過這個項目來證實自己的能力,我們舉步維艱但是從未退縮,我們爭吵不斷但是明白團結合作,就這樣我們小組在進行了無數次的失敗嘗試后,最終按時完成了我們的課題.

在這里我們非常感謝我們指導老師,謝謝您的辛苦指導.

[1]紅綠燈影像過濾記憶識別技術[J].互聯網圖像處理與過濾技術.

[2]紅綠燈顏色跳變的智能識別[J].計算機工程與應用;C語言設計.

[3]智能語音提示系統、藍牙連接[J].大眾硬件.

[4]方位辨別系統研發[J].系統工程與電子技術.

[5]貫穿技術[J].單片機應用.

泰安市大學生科技創新行動計劃項目--智能盲人手杖(紅綠燈智能識別系統研發)論文.項目指導老師:曹會國;小組負責人:陳玲;小組成員:曲則虎.

陳玲,現就讀于泰山學院14級通信工程專業.

指導老師:曹會國.