盲人智能導航產品的現狀分析

張杜雨，翟 露，熊宗湘，黃議漾，王 菲

（成都中醫藥大學， 四川 成都 611130）

1.盲人概況

1.1 盲人的現狀

數據顯示，目前世界上有近3億視力殘疾患者，其中包括盲人和低視力患者。我國也有近1800萬盲人患者，換句話說，就是我國的盲人患者人數約占我國總人數的百分之一，數目之大，讓人咂舌[1]。盲人成為一個我們必須關注的群體。他們也需要生活、學習、工作、養家糊口，也想擁抱家庭，融入社會。雖然這些要求對于正常人來說能夠輕而易舉實現，但對盲人來說卻很難，巨大的心理落差容易使盲人產生心理情緒障礙，主要障礙有自卑感、疑心重、孤獨感等。在現實生活中，由于盲人出行困難，成為社會關注的重要民生問題，一直受到廣泛關注。

1.2 盲人出行的現狀

在盲人的日常生活中，出行是最重要也是最常見的日常需求。由于城市道路交通設施的過度占用和社會上人與人之間的關系發生變化，盲人的出行日趨困難。其次，城市工程設計師對盲道的忽視導致盲道設計未被反復推敲，存在設計缺陷等問題。盲道作為一個城市人文關懷的重要指標之一，它的設計合理與否直接影響了城市人文形象。我國的盲道位置通常是在人行道的中間，人流較大時，容易發生碰撞，引發安全問題。就目前情況而言，盲人的出行主要依靠的工具有拐杖、盲道、導盲犬等，都是一些缺乏智能化的產品，不能根據周圍環境的變化提供最合理的出行規劃。

1.3 盲人出行產品的現狀

時代在發展，盲人的出行卻依然停留在依靠傳統落后的出行工具上，市場上智能化的導盲設備幾乎屈指可數。國家雖然近年來逐漸加大了對無障礙設施的建設，但受到多種因素的影響，盲人的生存環境變化不大。倪珍[2]表明，我國還沒有一款專門為盲人開發的導航設備。雖然不少國家研發出了少量的智能導盲工具，但其功能單一、價格昂貴，只能被少數盲人使用，據盲人用戶使用效果反饋，這些智能導盲工具都只能解決簡單的出行路線問題，針對較難的盲人獨自過馬路的問題依然無從下手。劉天金[3]在其文中說明，雖然科技的發展一定程度上改善了盲人對傳統導盲工具的依賴，但終因其價格昂貴，廣大盲人患者望而卻步，大量盲人出行問題依然無法得到有效改善。

2.盲人智能導航產品的發展現狀

2.1 智能導航拐杖

王國文[4]等設計了一款基于STM32的智能盲人拐杖，主要功能有智能語音輸入，讀取盲人需求信息；路況檢測，幫助盲人規劃路線等功能，能基本滿足盲人的出行需求。許俊麗等[5]模仿蝙蝠的超聲波應用能力和原理,在研究現有的電子式超聲波系統的基礎上,應用回聲原理設計了智能導航拐杖。利用超聲波分析障礙物的回波信息計算距離,由單片機控制發出警報;采用STC89C51單片機和stm32為控制器,可以實現對前行路障進行探測并發出警報,遇到迷路情況時可以利用GPS導航和定位功能進行求助。馬曉鑫等[6]以STM32作為核心處理器，設計了一款智能盲人拐杖，具有語音播報、GPS坐標定位、GSM短信發送、超聲波避障、摔倒提醒等功能。通過GPS模塊,獲取當前所在地的經緯度信息,通過GSM模塊實時發送短信,并結合Web,在手機上進行位置追蹤,起到緊急求救和快速救助的作用。通過MPU6050獲取姿態數據,對智能導盲杖的平衡狀態進行判斷,并結合語音模塊進行摔倒提醒。

2.2 智能導航鞋

安良帥等[7]設計了一款智能導盲鞋,主要技術來源于現代最新的單片技術和超聲波測距技術，智能化地幫助盲人定位障礙物的位置，并合理規劃躲避路線，可有效解決盲人出行問題。盲人家屬也可在與導盲鞋相連的APP查看盲人所處的位置及狀態,為其安全還可以建立電子圍欄。任曉壯等[8]設計了一種具有無線語音播報功能的智能導盲鞋,并可以遠程定位監控使用者的位置,利用深度學習實時提醒盲人根據實際路況作出相應安全反應（包括路面情況檢測、實時溫度、坡道檢測）,并結合電池續航能力使用比較高效率發電的微型手搖發電機為蓄電池充電,實現理論意義上的“永不斷電”。

2.3 電子導盲犬

葛乾坤等[9]設計通過單片機實現對導盲犬的控制,其中包括超聲波測距功能、紅外線避障功能、黑白線循跡功能,以及多模塊的處理功能。這款智能導盲犬,可以按照盲人道路線自主智能導航,實時報停,從而取代普通導盲犬在生活中的應用。王林祥等[10]設計了具有定位、避障、識別紅路燈、危險警報及盲人發生事故后求救等功能的電子導盲犬。

2.4 智能導航眼鏡

胡娟[11]設計出一款兼具人性化、智能化及大眾化的盲人智能導航眼鏡，眼鏡的小型攝像頭可以拍攝紅綠燈和道路上斑馬線的圖像信息,再通過圖像識別技術識別圖像信息智能判斷,轉換成語音信號通過聽筒提示盲人,實現從視覺到聽覺的轉化。

2.5 其他

黃鴻志[12]等為方便盲人出行,設計出一種智能盲人出行頭盔。其設計基于視覺處理與GPS導航技術,利用視覺處理來判斷障礙物與紅路燈,GPS模塊判斷盲人的位置,并將位置發送到百度API進行路徑規劃,通過語音播報使盲人前往指定位置。何杰等[13]參考導盲犬的基本特征為模型，設計可以手握導盲手柄進行操控,系統采用GPS定位和語音交互輕松完成出行路徑規劃的導盲機器人。配有各類避障傳感器可準確識別、檢測道路信息,確保盲人日常出行安全。

3.盲人智能導航產品的研究意義

3.1 利于盲人出行

目前，城市中盲道雖然數量多，但占用率高，利用率低下。現有的盲道主要存在大量被占用、破損嚴重、經常中斷、缺乏系統性、修建不規范等問題。因此很多盲人表示寧愿選擇用盲杖探路沿著道走，也不愿使用盲道。姜金麟[14]指出，盲人不經常出行主要是因為沒有完善的交通系統和友好的導航產品。但是合理運用高科技智能的盲人導航工具，可有效實現盲人出行的便利性及安全性，豐富盲人出行方式，幫助盲人自主生活，感受科技發展便利，享受國家人文關懷。

3.2 針對盲人心理

盲人群體普遍都有自卑感以及缺乏安全感，所以他們很在意別人的眼光。針對目前的導盲產品，就算是正常人也都會有潛在的躲避心理。對于盲人而言，更是內心十分排斥這些導盲產品，因為他們內心深處始終渴望和普通人一樣正常生活，這就是盲人不愿使用導盲工具出行的原因。因此，研發不被他人注意的有效導盲工具成為大多數盲人群體的強烈需求，可以讓他們在正常人的生活環境中挺直腰桿前行。其次，盲人智能導航產品可增加盲人出行安全性，運用定位、緊急聯系方式等給予盲人出行安全感，減少盲人出行時的恐懼與慌亂。

3.3 體現科技發展

近幾年來，單片機技術的發展越來越好，且物美價廉。盲人智能導航產品以單片機為主控制器，通過組合、制作與安裝目前已經成熟的GPS導航、藍牙、超聲波測距、圖像識別、語音播報等模塊，達到了低成本、高質量的效果。科技發展的同時，也很好地體現了我國制造可持續發展、綠色產品的理念。這類低成本、高效能產品不僅安全性高，而且簡單、輕便，方便盲人使用，可以很好地解決盲人出行問題。

4.結語

我國關于盲人出行的智能導航產品的文獻研究很多，但市面上的智能導航產品不多,大多數產品還處于研發階段，或者處于理論研究階段。除此之外，就算這些產品投入市場，但技術成本過高，使用步驟復雜，使用范圍小，無法投入量產，根本得不到盲人群體認可。另外，試用和實證研究也不多,許多智能導航產品研發出來了,沒有經過盲人試用和實證研究，所以并不知道是否符合盲人的心理特征及使用習慣。因此，基于智能導盲產品存在的問題，需增加這些高科技導盲產品的實驗研究和使用報告，設計出一款安全、實惠、性價比高的盲人智能導航產品，讓盲人這一群體也能享受到科技發展帶來的福音，讓他們能無顧慮出行。