[发明专利]一种电子行走辅助装置

说明书

技术领域

本发明涉及电子行走辅助领域，更具体的讲是一种结合图像处理技术和可听化技术，且结构简单，易于使用的电子行走辅助装置。

背景技术

自20世纪70年代以来，各个国家的学者开始展开了电子行走辅助装置的研究。这些系统通过各种传感器获取周围的环境信息，把传感器获得的信息通过计算机转换成声音信号，使盲人根据这些声音信号在行走中进行定位和移动。这种利用集成电路技术和计算机技术开发的设备又称为电子行走辅助装置 (Electronic Travel Aids,ETAS )。尽管各国学者和专家们已经花了30多年的时间研究和开发各种电子行走辅助装置,但ETA系统的普及和应用始终不是很理想，在国内,有关ETA的研究报道几乎是空白。

发明内容

为解决上述问题，本发明公开了一种电子行走辅助装置，目的在于结合图像处理技术和可听化技术，提出一种结构简单，易于使用的电子行走辅助装置。相比现存的ETA系统,本系统先对图像进行简单的处理，提取图像特征，再映射成声音，该方法映射的声音清晰、简单、易于理解。

本发明是采取以下技术方案实现的：一种电子行走辅助装置，包括摄像头、便携式计算机和耳机三部分组成，三部分分别对应完成数据获取、数据处理、数据——声音映射、声音合成和播放声音的工作 。摄像头获取原始环境信息的数据，生成单帧的彩色图像，传递给便携式计算机。便携式计算机对摄像头传递来的彩色图像进行图像处理，提取出图像特征，再将图像特征转换成声音通过耳机输出。

本发明的实现还包括以下的技术方案：

上述便携式计算机部分中包括图像处理模块，图像声音映射模块和声音合成模块三个模块。

上述摄像头部分每隔3秒钟拍摄一张彩色照片传给上述图像处理模块，图像处理模块先对这幅图像进行去噪等预处理，去除掉干扰的信息，然后同时进行盲道方向提取和障碍物位置提取两项操作。

上述图像处理模块中盲道方向提取操作的实现过程为先对去噪后的图像进行灰度化处理，用canny边缘检测方法提取边缘信息，再霍夫变换得到盲道的两条边界直线和这两条直线的角度信息，把直线的角度信息传给图像声音映射模块进行声音映射。

上述图像处理模块中障碍物位置提取操作的实现过程为对去噪后的图像进行灰度和二值化，然后进行多次迭代闭运算，提取出障碍物，然后计算障碍物的质心，用障碍物的质心代表障碍物的位置。然后将障碍物的质心坐标传递给图像声音映射模块。

上述图像声音映射模块的实现过程为把从图像处理模块中获取的盲道的方向和障碍物信息，通过映射模型转换成相应的声音参数，将这些声音传递给声音合成模块。

上述声音合成模块采用MatLab 中的发声函数sound(y,Fs)可将声音参数转换为声音。其中的y 代表声音数据，根据方向信息的不同，所输入的声音数据的参数不同；Fs 代表采样频率，应用这个函数可测试采样频率等声音特性。

本发明优点和有益效果具体体现在以下几个方面：

1. 本发明相比现存的ETA系统,映射的声音清晰、简单、易于理解，使用户在不经训练或短时间的学习就能适应目标系统。实验表明，该系统能很好的被盲人接受，从而为盲人的出行提供方便，改善盲人的生活。

2. 本发明中具有无创伤、声音模式丰富、成本低等优点,得到了科研人员的广泛关注。

3. 本发明是采用图像处理技术和听觉显示技术的ETA系统，具有很大的发展潜力。

附图说明

图1是本发明组成部分示意图；

图2是本发明的数据传输流程示意图；

图3是图像处理模块的主要流程示意图；

图4是图像声音映射模型示意图。

具体实施方式

以下结合说明书附图1和说明书附图2对本发明的实施做进一步详述：

一种电子行走辅助装置，包括摄像头、便携式计算机和耳机三部分组成，如说明书附图1 所示，三部分完成数据获取、数据处理、数据一声音映射、声音合成和播放声音的工作 。摄像头获取原始环境信息的数据，生成单帧的彩色图像，传递给便携式计算机。便携式计算机对摄像头传递来的彩色图像进行图像处理，提取出图像特征，再将图像特征转换成声音通过耳机输出。其中便携式计算机的处理是本系统的关键部分，便携式计算机需要处理的工作，包括对原始环境信息进行处理提取环境特征，通过数据—声音映射函数输出声音参数，由得到的声音参数合成声音。