电子导盲系统及设备发展研究综述

2016-10-22张志永张庆辉

数码世界 2016年10期

关键词：交通标志触觉障碍物

张志永张庆辉

河南工业大学信息科学与工程学院

电子导盲系统及设备发展研究综述

张志永张庆辉

河南工业大学信息科学与工程学院

基于电子信息技术为基础的导盲系统及设备不断更新发展，能够很好的满足盲人出行需要，为盲人融入社会的提供了支持。本文主要介绍了电子导盲系统及设备的发展现状、其应用发展前景。

电子导盲系统及设备综述

1　引言

随着电子技术的革新发展，基于现代电子技术的导盲系统及设备的出现，为盲人的生活工作、出行需求提供了极大地帮助，使盲人更好的融入社会。

2　电子导盲系统及设备的概述

电子导盲系统及设备是在传统导盲辅助工具的基础上，以电子信息技术为基础进行功能设计的具有自动识别障碍物和交通标志、导航、电子一键求助和语音提示等一种或多种功能，并引导盲人顺利到达目的地的导盲辅助工具。

电子导盲系统及设备通过各种传感技术来采集外部的环境信息（盲道、人行道、红绿灯以及障碍物），经过滤波降噪以及AD转换后传输给控制处理器，控制处理器对接收的外部环境信息判断处理后发出指令信息，通过语音或震动等信息提示盲人安全、便捷出行。电子导盲系统与设备功能结构图如图1所示。

图1　电子导盲系统及设备功能结构图

3　电子导盲系统及设备发展历程及研究现状

目前，比较流行的电子导盲仪器设计原理有：一、基于测距原理来检测障碍物的导盲仪器；二、基于图像处理技术利用图形轮廓、颜色等来识别交通标志及路况信息的导盲仪器；三、基于现代地图导航通信技术为基础的盲人位置确定与求助导盲设备；四、基于压缩感知的盲人图像触觉传感实现导盲系统及设备，该技术处于研究探索阶段。

3.1基于测距原理来检测障碍物的电子导盲系统及设备

1965年，Russell Pathsounder是最早使用的ETA，这是一种基于超声测距技术获取障碍物的位置，这就是把超声波测距检测障碍物的最开始的技术实现。红外测距基于同样的测距原理，都是利用发射与接收装置测定时间t，由已知传播速度计算障碍物的距离，来实现障碍物的实现。

双目视差原理，是一个不同与上述两者的技术实现方法，该技术是把把两台同样图像传感器的位置相对固定情况，然后记录下同一景物的两幅图像，根据两幅图像空间点的“视差”来确定物体的距离信息。

3.2基于图像处理技术识别交通标志及路况信息的导盲系统及设备

随着各种基于电子信息的图像传感技术、图像信息处理技术的不断进步，就推动了导盲机器人、多功能导盲系统、盲道或人行道识别系统等的产生与发展。在图像处理过程中，首先对采集到的图像进行滤波预处理，并进行图像的增强、分割、检测，最后控制器决策。该类盲人辅助系统及设备主要针对交通标志（红绿灯、人行道、盲道）比较简单易于区分特点（几何特征、颜色特征），Matlab中的图像处理软件，对交通标志做出识别。

3.3基于地图导航通信技术为基础的导盲系统及设备

该类系统及设备，就是直接把地图导航通信技术直接应用到导盲系统及设备上，为盲人提供定位与通信求助服务。

3.4基于压缩感知的盲人图像触觉传感实现

20世纪70年代，由美国威斯康星大学生物医学工程系Paul等根据大脑可塑性生理特征提出了感觉替代理论，并做了先天盲人的大脑可塑性研究，并制作出一套视觉触觉相互转化的系统，取名为TVSS系统。

该技术是采用CCD图像传感器采集图像信息，再通过编码的方式转化为触觉感知信息，刺激人体皮肤使产生视觉错觉，经过训练的盲人根据触觉感受到图像信息，对盲人出行进行辅助引导。

4　电子导盲系统及设备发展方向

在未来基于电子信息的导盲系统及设备将更加趋向多功能化、智能化、信息化。导盲系统及设备不仅具有避障功能，还要有定位、识别交通标志等等的更加多功能化。智能化要求导盲设备能够自动采集处理外部环境信息，并作出判断引导盲人行进。信息化使盲人与家人、救助中心保持通信。基于压缩感知的导盲技术要求较高，如果成功将给盲人出行带来巨大的影响，具有很高的研究价值。