[发明专利]一种基于触觉反馈的穿戴式盲人助行系统

说明书

一种基于触觉反馈的穿戴式盲人助行系统，以树莓派3B+和stm32f103核心板作为控制平台，树莓派3B+通过骨传导耳机实现音频的播放，通过双目摄像头实现图像的采集，‘角蜂鸟’运算加速器与树莓派通过usb数据线连接，用于加快树莓派3B+对图像的处理速度，树莓派3B+的GPIO连接到盲文键盘，实现对键盘电位的读取，盲人键盘作为指的令输入方式，树莓派3B+通过串口和stm32f103核心板进行通讯，stm32f103核心板通过控制GPIO实现对线性马达阵列的控制，stm32f103核心板通过电子指南针获取磁场信息，以判断南北方位。本发明能够实现通过触觉对用户进行引导。碰撞预警功能稳定性和方向提醒的精准性比较理想。

技术领域

本发明涉及一种盲人助行装置。特别是涉及一种基于触觉反馈的穿戴式盲人助行系统。

背景技术

眼科学认为，人类两眼的不同位置，让我们感知的世界是立体的。由观察到两幅不同的画面，从而产生视差。双目立体视觉模仿人类视觉的立体感知过程，通过视差，根据三角测量原理来获得深度信息。立体视觉技术是计算机视觉研究的核心内容。双目立体视觉系统由两台摄像机组成，直接模拟人类双眼处理景物的方式和立体感知过程，简便可靠，具有极大的应用前景。随着科学技术的发展，在工业、生活的各个领域都有双目视觉技术成功运用的案例。已有很多双目立体视觉技术在实际应用的成功报道。其中最热门的是双目视觉技术应用到移动机器人障碍物检查与避障方面。使用摄像机作为传感器可以获取更多环境信息，且探测距离更广等优点。

卷积神经网络是一类包含卷积计算且具有深度结构的前馈神经网络，是深度学习的代表算法之一。具体内容包括：建立训练集和测试集内容并清洗数据，定义神经网络结构(采用卷积、池化、卷积、池化、全连接、全连接的结构)，对训练集进行训练得到相应模型，并用测试集对得到的神经网络模型进行验证。可以应用在场景分类，图像分类场景。

近年来，出现了各式各样的导盲设备，对导盲设备的研究也不断推进，常见的产品为智能导盲杖、导盲眼镜、导盲机器人等。智能导盲杖通常以单片机为核心处理系统，红外线发射器检测路况，转化为对应的距离信号，单片机系统进行处理和距离判断，根据系统的判断决定是否操控语音模块做出语音播报。导盲眼镜多采用超声波测距技术，将前方障碍物的方位和距离信息通过语音反馈给使用者。产品的电子线路实现了集成化，因此,体积小,性能好,使用起来较为方便。导盲机器人是为视觉障碍者提供环境导引的辅助工具。它属于服务机器人范畴,通过多种传感器对周围环境进行探测,将探测的信息反馈给视觉障碍者,帮助弥补他们视觉信息的缺失。关于导盲机器人的研究工作尚在准备中，归根结底主要是技术尚不完善。无论是传感器技术，还是跟踪策略和独立路径规划能力都有待进一步的完善。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种阵列式的线性马达可以实现多样快速的触觉刺激的一种基于触觉反馈的穿戴式盲人助行系统。

本发明所采用的技术方案是：一种基于触觉反馈的穿戴式盲人助行系统，以树莓派3B+和stm32f103核心板作为控制平台，树莓派3B+通过骨传导耳机实现音频的播放，通过双目摄像头实现图像的采集，‘角蜂鸟’运算加速器与树莓派通过usb数据线连接，用于加快树莓派3B+对图像的处理速度，树莓派3B+的GPIO连接到盲文键盘，实现对键盘电位的读取，盲人键盘作为指的令输入方式，树莓派3B+通过串口和stm32f103核心板进行通讯，stm32f103核心板通过控制GPIO实现对线性马达阵列的控制，stm32f103核心板通过电子指南针获取磁场信息，以判断南北方位。

所述的线性马达阵列设置在腰带上，所述腰带前部由前到后依次设置有包括有双目摄像头、stm32f103核心板、树莓派3B+和移动电源，所述的线性马达阵列包括有：在腰带左右两侧对称且等间隔的各由前至后依次设置第1至第5线性马达，通过垂直设置在腰带后部的支撑杆竖向由下至上依次等间隔的设置有第1至第4线性马达。