[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

摘要

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。

主权项

1.一种用于跟踪前方陪护人员目标的智能轮椅控制方法，其特征在于，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，具体包括以下步骤：(1)按帧依次传输实时彩色图像：将安置在智能轮椅前方水平支架正中央的摄像头所获取的轮椅正前方的彩色图像的每一帧，传输给设置于智能轮椅上的上位机；(2)依次读取上位机接收的彩色图像中的连续10帧图像；(3)判断10帧图像中的每一帧彩色图像中是否均包含陪护人员图像，若是，则执行步骤(4)；否则，执行步骤(2)；(4)判断10帧图像中是否包含开始轮椅跟踪的陪护人员手势图像，若是，则执行步骤(5)；否则，执行步骤(2)；(5)手动框出前方陪护人员：上位机选取包含前方陪护人员的一帧图像，作为当前帧图像，框出陪护人员在当前帧图像中所在的矩形框，记录矩形框的左上角顶点的横、纵坐标；(6)计算当前帧矩形框内彩色图像的特征向量：利用方向梯度直方图方法，将当前帧矩形框内彩色图像划分成n个单元格，得到当前帧矩形框内彩色图像的9×n维的特征向量；(7)计算下一帧彩色图像中矩形框的左上角顶点的横、纵坐标值：(8)控制智能轮椅移动：(8a)以当前帧彩色图像中矩形框的左上角顶点为参考坐标点，根据下一帧彩色图像中矩形框的左上角顶点的横、纵坐标值与参考坐标点的横、纵坐标值分别作差后的结果，得到陪护人员的行走方向信息；(8b)上位机将陪护人员的行走方向信息传输到电机控制系统；(8c)电机控制系统依据陪护人员的行走方向信息，控制智能轮椅移动；(9)判断从当前帧后连续的10帧图像中是否包含结束轮椅跟踪的陪护人员手势图像，若是，则执行步骤(10)；否则，将下一帧作为当前帧后执行步骤(6)；(10)结束前方陪护人员对智能轮椅的控制。