关于智能导盲杖系统的研究.pdf

计算机光盘软件与应用
信息技术应用研究ComputerCDSoftwareandApplications2010年第4期

关于智能导盲杖系统的研究
黄一鸣
（浙江大学城市学院信电分院，杭州310015）

摘要：研究了一种基于嵌入式系统和超声波测距系统的设计方案。应用移植嵌入式操作系统并给出障碍物检测优化方法，
并且根据超声波测距的工作原对障碍物进行距离测量。实验结果表明，该系统在自然盲道情况下达到了处理实时性和判断的准
确性要求，可较好地服务于盲人的独立出行。
关键词：超声波测距；导盲系统；图像识别；Linux操作系统
中图分类号：TP18文献标识码：A文章编号：1007-9599（2010）04-0022-03

StudyonIntelligentBlind-guidingStickSystem
HuangYiming
（ZhejiangUniversity,CityCollege,Hangzhou310015,China）

Abstract:Studiesaremadeontheembeddedsystemsandultrasonicdistancemeasurementsystem.Portingembeddedoperating
systemandgiveingoptimizationmethodforobstacledetection,andmeasuringtheobstaclesdistancebyultrasonicrangingworks.The
experimentalresultsshowthatthesystemachievedtodealwithcircumstancesandjudgetheaccuracyofreal-timerequirementsina
naturalblindroad,whichmayprovidebetterservesfortheblind’sindependenttravel.
Keywords:Ultrasonicmeasurement;Guidesystemforblind;Imagerecognition;Linuxoperatingsystem

一、引言我们所研究的障碍物检测识别是基于直线段匹配的障碍物检
盲人在独自行走时主要依靠导盲装置。最简单常用的装置是普测识别技术。因为大多数的障碍物呈现为棱柱状，圆台状，长方体
通的手杖，用它在地面上敲击，可帮助盲人发现0.5米以内的障碍等形状（如电线杆，箱子，桌子等），而且这两条直线段中的像素
物。它的主要缺点是不能发现较远一点的障碍物以及悬空的障碍点的梯度方向应该是对称的，所以检测出这些近似直线段的边缘就
物。为了更好的帮助盲人行走，本文提出了嵌入式系统和超声波测可以重构物体轮廓，从而识别检测出障碍物。本文提出的算法主要
距系统的设计方案，通过图像识别检测技术确定障碍物的位置，继有三部分组成：首先计算原图像中边缘点的梯度值和梯度方向，并
而发出警报启动超声波距离测算系统。它具有实用和精确的特点。按照“同一条直线段像素点的梯度值和梯度方向近似”的原则从边
二、导盲杖控制系统缘点图像中提取出直线段；然后利用提取出来的直线段的各种属性
导盲杖控制系统采用分散式控制方式，如图1所示。该导盲控（长度，梯度方向，位置），两条直线段之间像素点的灰度直方图
制系统主要由主控制单元、超声波测距单元、图像识别处理单元、以及背景灰度直方图对直线段进行匹配，搜索出分别对应于各个物
语音控制单元等组成。主控制单元主要完成导盲杖各个部分的协调体左右边缘的两两相对的直线段；最后按照匹配计算出匹配值重构
控制、计算和分析；超声波测距单元完成人在行走过程中对障碍物“障碍物”轮廓，并确定其位置。
距离的测算功能，以做出运动策略的分析；图像识别处理单元完成超声波为直线传播方式，频率越高，反射能力越强，而绕射能
人在行走过程中对障碍物的检测识别功能；语音控制单元完成对盲力越弱。利用超声波的这种特性，常常用渡越时间检测法进行距离
人的语音提示和发出警报等。主控制单元采用AT89S52单片机，图的测量。其工作原理是：换能器向介质发射超声波，声波遇到目标
像识别处理单元采用ADSP—BF533（简称BF533）为中心处理器的后必然有反射回波作用在换能器上。若已知介质中声速为C，回波
图像识别系统，其它单元均采用AT89S51单片机，各个部分通过串到达时刻与发射波时刻的时间差为t，就可以计算出发射点与反射

口多机通信来完成信息交换。多机通信中采用总线型主从式多机系t
点的距离s，s=c×式中，c为超声波的传播速度（m／s）。超声
统。2
波在固体中传播速度最快，在气体中传播速度最慢，而且声速c
与温度有关。如果环境温度变化显著，必须考虑温度补偿问题。