[发明专利]用于跟踪前方陪护人员目标的智能轮椅控制方法

说明书

一种用于跟踪前方陪护人员目标的智能轮椅控制方法，针对渐冻症患者等残障人士无法直接用手控制轮椅的问题，实现了智能轮椅对前方陪护人员的自动跟随。其实现过程是：将架设在轮椅上的正对前方陪护人员的摄像头获取的彩色图像实时传输给上位机，上位机在检测到开始轮椅跟踪的陪护人员手势图像后，对彩色图像中陪护人员所在的矩形框位置进行跟踪，依据矩形框的位置变化，控制智能轮椅移动，直至上位机检测到结束轮椅跟踪的陪护人员手势图像为止。本发明通过与陪护人员的交互来控制智能轮椅移动，稳定性强，易于操作，方便残障人士出行的同时简化了陪护工作。

技术领域

本发明属于计算机技术领域，更进一步涉及人机交互领域的一种用于跟踪前方陪护人员目标的智能轮椅控制方法。本发明可实现智能轮椅对前方陪护人员的目标跟踪与智能跟随，服务于渐冻症患者等行动不便的残障人士。

背景技术

对于残疾人或者康复病人，轮椅可以是他们的的代步工具，也可以方便他们进行身体锻炼和参与社会活动。电动轮椅与传统的电动代步车、电瓶车，自行车等代步工具的根本性的区别，在于电动轮椅拥有智能化的操纵控制器。如今，电动轮椅已成为行动不便的老年人、残疾人不可缺少的代步工具，适用对象十分广泛，只要使用者意识清晰，认知能力正常，且具备一定的自由活动能力，就能自主控制轮椅。现有的轮椅控制方法有手摇、声控、手势识别、脑电波控制等。

长安大学在其申请的专利文献“基于手势控制的智能轮椅系统及控制方法”(申请号：CN201710509586.8，公开号：CN107390573A)中提出了一种对智能轮椅的手势控制方法。该方法通过架设在轮椅前方的正对轮椅使用者上半身的摄像头，获取轮椅使用者的手势信息，再将其传入智能轮椅的控制器从而实现对轮椅前进、后退、转弯等运动方式的控制。该方法使轮椅使用者可以直接通过手势来控制轮椅运动，具有方便、可靠的特点。但是，该方法仍然存在的不足之处是：由于该轮椅控制方法需要通过轮椅使用者的手势进行控制，因此不能适用于渐冻症患者等手部无法灵活活动的人群。同时，由于该轮椅的控制方法未设置开始控制与结束控制的信号，因此无意义的手势可能引起控制轮椅时的误操作。另外，该方法对于无法自由活动的残疾人需要陪护人员进行交互时，无法适用。

常州峰成科技有限公司在其申请的专利文献“一种自主跟踪式智能轮椅”(申请号：CN201620007496.X，公开号：CN205322640U)中提出了一种智能轮椅的自主跟踪、避障、遥控等多功能控制方法。该方法通过红外传感器、超声波传感器、GPS定位系统等，实现了轮椅的自主跟踪功能。该方法将红外通信模块、人体红外传感器和超声波传感器与主控制器相连接，合理布置在轮椅车体上，其中，红外通信模块作为一级跟踪模块，人体红外传感器作为二级跟踪模块，一级跟踪优先于二级跟踪，超声波传感器用于确保轮椅和人体始终保持一定的距离。该轮椅控制方法使用简单、形式灵活，实现了轮椅对目标者的自动跟随，解决了老年人下车行走时轮椅的安置问题。但是，该方法仍然存在的不足之处是：采用红外通信、GPS定位对轮椅前方行走的人进行定位时易受天气、噪声的影响，且要求使用者必须随身佩戴红外通信模块，造成轮椅跟随的准确性有所不足且使用过程繁琐的问题，。另外，该轮椅的自动跟随方法主要适用于可自由活动的老年人，该方法对于无法自由活动的残疾人需要陪护人员进行交互时，无法适用。

发明内容

本发明的目的在于针对上述已有技术的不足，提出了一种用于跟踪前方陪护人员目标的智能轮椅控制方法。

实现本发明目的的思路是，利用目标跟踪技术，在无需使用者手动遥控操作轮椅的情况下，将摄像头获取的彩色图像实时传输给上位机，上位机在检测到开始轮椅跟踪的陪护人员手势图像后，对彩色图像中陪护人员所在的矩形框位置进行跟踪，依据矩形框的位置变化，控制智能轮椅移动，直至上位机检测到结束轮椅跟踪的陪护人员手势图像。该方法的优势在于其跟随精度很高，受扰动少，在方便渐冻人等残障人士出行的同时简化了陪护人员工作，且能在一定程度上解决现有医疗陪护人员供不应求的问题。

本发明的具体包括以下步骤：

(1)按帧依次传输实时彩色图像：