[发明专利]基于FPGA的盲人导航帽

说明书

本发明涉及导航帽技术领域，尤其是基于FPGA的盲人导航帽，针对现有技术中的导盲设备使用不方便和适应性差的问题，现提出如下方案，其包括FPGA控制系统、与FPGA控制系统相连接的ARM嵌入式核模块、供电模块、语音模块和通信模块，其特征在于，还包括与ARM嵌入式核模块相连的图像识别模块和数据采集模块；所述通信模块和语音模块均与ARM嵌入式核模块连接，所述ARM嵌入式核模块包括FPGA部分的ZYNQ以及搭建在ZYNQ上面的LINUX系统。本发明可以快速准确的对使用者附件的物体进行事变并反馈到使用者，从而达到警示使用者的目的，而且佩戴方便，给盲人的使用带来了极大的方便。

技术领域

本发明涉及导航帽领域，尤其涉及基于FPGA的盲人导航帽。

背景技术

导盲设备是一种专门为盲人出行设计的，帮助其应当复杂的道路状况，规划正确路径和精准躲避障碍物的装置。国内外对于导盲装置的研究从未停歇，目前常见的导盲设备有导盲杖、导盲眼镜；而在导盲技术上常采用技术有多传感器技术、机器视觉技术等，

现有技术中的导盲设备不具有良好的泛化性和鲁棒性，导致应用场景受限，不仅成本高，而且实现难度大。使用多传感器技术进行导盲可以判断出来的信息较为单一，不能综合复杂的路况进行分析，对于盲人的路径规划也很难实现。对于传统的导盲设备，多需要盲人手持使用，在行走的过程中，对盲人的行动也会造成不便，为此，本方案提出了基于FPGA的盲人导航帽。

发明内容

本发明提出的基于FPGA的盲人导航帽，解决了现有技术中的导盲设备使用不方便和适应性差的问题。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

基于FPGA的盲人导航帽，包括FPGA控制系统、与FPGA控制系统相连接的供电模块、语音模块和通信模块，所述FPGA控制系统包括ARM嵌入式核模块，还包括与ARM嵌入式核模块相连的图像识别模块和数据采集模块；

所述通信模块和语音模块均与ARM嵌入式核模块连接，所述ARM嵌入式核模块包括FPGA部分的ZYNQ以及搭建在ZYNQ上面的LINUX系统，ZYNQ包括了PS端、可编程逻辑PL端和DDR存储器，所述可编程逻辑PL端上搭建有YOLOV2神经网络加速器，所述PS端包括ARM处理器和相关的ARM访存接口，所述DDR存储器分别和PS端、可编程逻辑PL端通过AXI总线进行连接，同时通过ARM访存接口和ARM处理器进行连接，且ARM处理器用于对DDR存储器中的数据进行存取和处理；

数据采集模块包括摄像头和红外测距传感器，摄像头与用于采集数据并输入到DDR存储器中，所述红外测距传感器与ZYNQ相连接并用于检测附近物体；

所述图像识别模块采用深度学习算法进行图像识别，且用于将摄像头采集到的数据与DDR储存器内的数据进行比对。

通过上述技术方案，可以快速准确的对使用者附件的物体进行事变并反馈到使用者，从而达到警示使用者的目的，而且佩戴方便，给盲人的使用带来了极大的方便。

作为上述方案的进一步改进，所述ARM处理器读取DDR存储器中的数据，并将数据处理成可被可编程逻辑PL端处理的特征图，且特征图格式为适配YOLOV2神经网络加速器网络输入图象的32*1*1的格式。

通过上述技术方案，可以便于快速的对拍摄到的物体进行识别判断。

作为上述方案的进一步改进，所述YOLOV2神经网络加速器通过训练网络获取YOLOV2目标检测识别模型的相关权重数据。

通过上述技术方案，可以通过前期的训练来提升运算速度，提高识别物体的能力。

作为上述方案的进一步改进，所述权重数据的存储方式为将卷积核的权重数据通过输入通道，并按照高、宽的顺序存储到DDR里面。

通过上述技术方案，可以实现通道层面上的并行性。