人工智能技术在导盲中的应用策略

李玲 于雷雷 穆冠文 朱萍

摘 要：为了解决传统导盲手段不完善，导盲资源稀缺的问题，本文介绍了人工智能在传统导盲领域中的应用以及在导盲中的创新，首先介绍了人工智能技术及导盲的相关概念，之后分析现有导盲方法存在的缺陷，最后提出通过人工智能完善现有导盲手段，以及研发创新的导盲产品。事实表明，该策略能够较好地完善传统导盲手段的不足之处，提升盲人群体的生活质量，具有一定的参考价值。

关键词：人工智能技术;导盲;应用策略

Application Strategy of Artificial Intelligence Technology in Blind Guidance

Li ling1 Yu Leilei1 Mu Guanwen1 Zhu Ping2，3

1.School of Information Science and Engineering，Hebei North University HebeiZhangjiakou 075000;

2.Scientific Research Division，Hebei North University HebeiZhangjiakou 075000;

3.Research Center for Ecological Construction and industrial development，Hebei North University

HebeiZhangjiakou 075000

Abstract：In order to solve the problem of imperfect traditional guide methods and scarce guide resources，this paper introduces the application of artificial intelligence in the field of traditional guide and its innovation.Firstly，it introduces the artificial intelligence technology and the related concepts of guide，then analyzes the defects of the existing guide methods，and finally proposes to improve the existing guide methods through artificial intelligence，as well as research and development Innovative guide products.The fact shows that the strategy can better improve the shortcomings of the traditional guide method，improve the quality of life of the blind group，and has a certain reference value.

Keywords：Artificial intelligence technology;Blind Buidance;Application Btrategy

盲人群體是残疾群体中占比很大的一个群体。世界卫生组织统计全世界有盲人9000万，我国每年大约会新增45万的盲人，以及低视力人员135万，这意味着几乎每天每分钟就可能会出现1个盲人和3个低视力患者，并且我国有2.46亿人患有弱视。如果不采取有力措施，2020年我国视力残疾人数将是2013年的4倍，即将达到5000余万人[1]。有研究称，全球盲人数量在2050年将会由3600万增加到1.15亿。来自188个国家的研究数据表明，超过2亿人患有中度至重度的视力障碍。这一数字预计到2050年可能增长到超过5.5亿[2]。

盲人的生活和出行问题被社会各界广泛关注。由于缺少视觉感知，盲人的外出非常不便，出行成为他们生活中的一大难处。虽然现在科技在不断发展，导盲手段越来越多，但是他们仍不能像正常人一样迈出自己的家门去体验多彩的世界[3]。所以，让盲人感受到科技带来的便利应该得到人们的重视。

1 人工智能及导盲的概念

1.1 人工智能的概念

人工智能，英文为Artificial Intelligence，缩写为AI。人工智能是研究和开发人类智能模拟、扩展和扩展的理论、方法、技术和应用系统的一门新兴技术科学，是计算机科学的一个分支。它试图理解智能的本质，并制造出一种新的智能机器，它能以人类智能所能达到的方式做出反应。该领域的研究主要涉及机器人、语言识别、图像识别、自然语言处理和专家系统等领域[4]。人工智能诞生以来，理论和技术日益成熟，应用领域不断扩大。可以想象，人工智能所带来的科技产品将是人类智能的“容器”，人工智能可以是人类意识和思维的信息过程模拟。尽管人工智能不是人的智能，但是它可以像人一样思考，最终超越人类的智慧[5]。

1.2 导盲的概念

导盲即为引导盲人的活动。当今世界有各种各样的导盲资源。能导引盲人活动的设备和器械等统称为导盲资源。如导盲犬、盲人手杖、大街上有条纹的砖铺盲道等都可以为盲人引导方向，是帮助盲人判断方位和识别障碍物的工具。导盲犬可以帮助盲人主人引导方向，能听得懂盲人主人的口令，可以带领盲人主人走安全的路段，躲避障碍和引导盲人主人拐弯，能在途经红灯时，引导主人停下以免发生车祸[6]。

2 传统导盲手段存在的问题

当今传统的导盲手段基本包括导盲杖或电子导盲杖以及导盲犬。这两种导盲装备均存在一系列问题，导盲杖可以为盲人提供的便利十分有限。导盲杖是触碰到障碍物才被动绕开，缓慢摸索前行，而导盲犬是主动避开障碍物引领主人前行。用导盲杖加手机语音也无法精准到达目的地，而导盲犬可以精确到达。相比于导盲杖，导盲犬可以减少盲人上身的碰撞。总的来说导盲犬比导盲杖是更便利的。但是，合格的导盲犬也是非常稀缺的资源。使用导盲犬的人数不到视障人士人数的1%，我们在大街上也很少看到导盲犬。将一只具有导盲条件的狗培养成导盲犬也是很困难的，成本极其昂贵，培训周期也很长，一只导盲犬的训练成本高达25000～30000美元，训练周期长达18个月，而工作寿命仅有8～10年，而且盲人申请导盲犬也绝非易事;现在很多公共场合依然禁止导盲犬的进入，这也为盲人的出行带来的很大的困扰，盲人如何照顾导盲犬也是一大问题，从导盲犬角度来说，他们也牺牲了自身爱玩的天性，需要在工作的时候能抵抗外来的干扰和诱惑。

3 基于人工智能的传统导盲手段的改进

3.1 将人工智能技术应用在仿生机器犬上代替导盲犬

随着仿生机器人和传感器技术的飞速发展，机器人能较好地侦察当前周围环境和障碍物，能适应各种不同的环境，但其规划路线的应对突发情况的能力还是不足，不足以为盲人群体充当导盲犬的角色，它缺少一颗能自己思考的“大脑”。但是人工智能技术的出现，为其提供了一颗智能的“大脑”。可以借助人工智能技术提升机械犬的导盲功能。现阶段研发的机器导盲犬具体功能主要包括以下几点：

（1）掌握周围地形环境之后，便带领盲人行走，帮助盲人越过各种障碍，更好地完成爬楼梯等工作。

（2）能进行定位导航，此机器具有循迹、绕障、语音播报、GPS导航和太阳能充电功能。

（3）有人机对话功能，这样人与机器之间就可以沟通。

（4）具有GPS自主导盲、人动力牵引、语音播报、GPS获取盲人位置信息、倾角传感器倾翻报警等功能。机械仿生，根据生物结构，亲便可靠，给盲人带来方便，而且GPS获取盲人位置信息只可以在住宅区、公园等小范围区域内进行正常活动，其操作简便[6]。

（5）能够适应在各种路况环境下工作，应用于实际日常生活中。

3.2 将人工智能技术应用到导盲杖

智能导盲杖作为一个残疾人的辅助装置，近几年来也有一部分市场。新型智能导盲杖装有多种传感器，例如红外传感器、超声波传感器、光敏传感器。以及多个智能模块，例如指南针模块、实时时钟、语音芯片模块、GPS模块。通过人工智能将各个传感器以及模块统筹起来，实现人杖交互的功能，盲人可以通过语音和行为动作来和智能导盲杖进行交互。该种导盲杖具体可以实现以下功能：

（1）前方障碍物自动报警或手柄震动报警功能。

（2）语音指示方向功能。

（3）语音指示当前时间功能。

（4）夜间警示路人功能。

（5）家人可以GPS定位盲人的功能。

4 人工智能技术在导盲中的应用创新

近几年来，人工智能领域已经成为世界各大互联网公司的战场，一些公司都在积极进行像人工智能这样高新技术的研究，在导盲领域，这些公司的创新也为盲人的生活带来很大便利。

谷歌公司就根据计算机图像识别技术发布了一款人工智能语音导盲APP，名为Lookout。它能让盲人很好地知晓周围的环境，让他们可以根据环境的变化进行应对。这款APP可以在安卓系统的手机上进行使用，使用很便利，只要将手机的后置摄像头面向外就可以了，可以把手机放在上衣的口袋里面，或者挂在用户的脖子上，当然也可以手持。这个应用通过摄像头将周围的環境录入系统中，再经过人工智能的分析，最后报告给用户，让用户能更好地面对周围的环境。这款APP有四种使用模式，可供使用者选择，分别是家庭场景（Home）、工作娱乐场景（Work and play）、扫描模式（Scan）和实验模式（Experimental）。在家庭模式下，如果用户想寻找一个被移动过的物品，这款APP就会告诉你这个被移动的物品在哪，通过语音做出提醒，例如杯子在书桌上面。这样就能有效地避免用户碰撞到别的东西，从而有效地保护用户。在工作娱乐模式下，APP可以提示各种场所的情况，例如正门和电梯的位置等，也可以提示工作中所需要的办公物品的位置，例如U盘在键盘的上面。同时在娱乐场景下，还能够识别周围的环境的物体：例如在路上有宠物向你走来，APP就会识别并告诉动物的种类等情况。同时还会提醒你哪里有障碍物。在扫描模式下，用户可以知悉各种文本等。虽然现在有盲文书籍，但是盲人在阅读方面还是非常困难的，有了这款APP以后，就可以扫描各种文字，并通过语音告知文字的内容。例如杂志、报纸、菜单等。最后的实验模式则可以让用户摸索出适合自己使用习惯的功能。比如，用户想让其停止当前使用模式，就可以挡住其摄像头，或者用指关节敲击手机屏幕，这一点能有效地解决误触的问题。而且这款APP还可以在没有网络的环境下使用，不用担心手机突然断网的问题。这款APP通过人工智能技术将图像识别技术、机器学习等技术统筹起来。其中的机器学习技术，可以像人一样学习，不断地提升自己。通过机器学习，不断地优化自己。接受用户的反馈，来改善自己。给用户带来良好的使用体验，应用的服务也会越来越好。

不仅谷歌公司在此领域进行研究，微软公司也曾打造过一款类似的应用——seeing AI，同时，也建立了人工智能的发展计划，其未来发展的主流方向设定为人工智能发展。seeing AI也是一款专门为盲人群体研发的手机应用APP，这款应用现在已经在Apple store上发布，某品牌手机可以安装并运行此应用程序。该应用也是将导盲与人工智能结合起来，通过智能语音将前面景象报告给用户。它通过移动电子产品的摄像功能获得影像信息，然后通过多种图像识别分析技术运算得出结果，最后把结果通过音频反馈给用户。这款APP的使用很简单，启用后置摄像头，应用就会扫描前方的状况，并将出现在用户面前的各种事物以及状态描绘给用户。seeing AI通过电子设备上的摄像头自动探测识别到一个人，这个人的样貌、年龄以及情绪状态等特征都会被音频描述出来。如果此人的图像被保存在通讯录内，还能用音频描述出此人的姓名等信息。此外，seeing AI还可以扫描识别文档并读出上面文字、识别条形码确认相应物品的信息、描述从其他应用导入seeing AI的图片或根据用户需要录制某一场景的视频。未来，微软计划给这款应用更新升级，再提供一种货币识别功能，该功能可将摄像头拍摄的钞票面额告知用户。

相对于谷歌的Lookout，微软的这款seeing AI在功能上并没有前者丰富，可以说是Lookout的四种模式之一的升级版。而Lookout能更好地随用户当下所处的场景而变换模式，智能地选择需要反馈的信息。场景更加多元，功能更加全面。

随着人工智能技术、传感器技术等一系列科学技术的不断提高，人们的生活不断变化，尤其是残障人士的生活得到了很大的改善，他们的生活变得越来越好。而且通过人工智能技术也可以达到医学或其他领域不能完成的使命。相信在不久的将来，科学技术进一步发展，也可以让他们像正常人一样体会到社会的美好和世界的多姿多彩。

参考文献：

[1]张立洁.写在第32个“国际盲人日”之际1.4亿人的节日：让这个世界看见你[J].三月风，2015.

[2]王彤.英国研究：全球失明人数预计到2050年增加两倍[EB/OL].https：//health.huanqiu.com/article/9Ca KrnK4uhu，20170804.

[3]郭嵩，张钰莹，韩少华.关于盲人出行解困的设计研究[J].設计，2014，6：3536.

[4]朱振林，丛冠然.人工智能对人和社会未来的影响[J].知与行，2018，35（06）：9498.

[5]吕俊霞.人工智能专家控制系统简介[J].精密制造与自动化，2020，221（01）：6668.

[6]张辉华，赵新军.基于TRIZ理论的导盲产品发展与分析[J].科技创新与品牌，2019（3）：7577.

基金项目：2021年河北省高等教育学会“十四五”规划课题（创新型项目驱动下个性化人才培养实践研究GJXH2021111）

作者简介：李玲（1987— ），女，土家族，湖北恩施人，硕士，讲师，主要从事物联网方面的教学和研究。