盲人導(dǎo)行輔助系統(tǒng)中信息采集及優(yōu)化研究.pdf

1、盲人由于視覺(jué)感知能力的缺失，給他們?nèi)粘Ｉ钆c工作造成了極大的不便。為了實(shí)現(xiàn)盲人安全行走，各國(guó)學(xué)者提出了多種盲人導(dǎo)行輔助系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，這些系統(tǒng)主要由信息采集與信息處理兩部分構(gòu)成。本課題針對(duì)信息采集部分（系統(tǒng)）中障礙物距離采集、障礙物圖像信息采集與壓縮、區(qū)域定位、語(yǔ)音提示、功耗控制等問(wèn)題進(jìn)行了研究，實(shí)現(xiàn)盲人行走時(shí)對(duì)周圍環(huán)境信息的實(shí)時(shí)采集與處理。
　　本文分析總結(jié)了盲人導(dǎo)行技術(shù)的發(fā)展動(dòng)態(tài)與現(xiàn)存盲人導(dǎo)行輔助系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)，針對(duì)傳統(tǒng)信息采集

2、系統(tǒng)的信息獲取方式單一、體積龐大、不便于攜帶等問(wèn)題，采用現(xiàn)有信息采集技術(shù)對(duì)其進(jìn)行深入研究。本文主要研究了超聲測(cè)距技術(shù)、圖像采集技術(shù)、GPS技術(shù)、圖像處理技術(shù)，提出了一種高性能的便攜式信息采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案?；谙到y(tǒng)成本與性能的綜合考慮，選用STM32F417微處理器作為控制核心，利用超聲波傳感器檢測(cè)盲人與障礙物的距離，以此作為是否開(kāi)啟攝像頭采集障礙物圖像信息的依據(jù)，并定時(shí)通過(guò) GPS獲取盲人的區(qū)域信息。這些信息經(jīng)過(guò)壓縮處理后進(jìn)行本地存儲(chǔ)與

3、無(wú)線傳輸，與此同時(shí)，系統(tǒng)將同步接收信息處理中心對(duì)這些信息的處理結(jié)果，并以語(yǔ)音的形式反饋給盲人。
　　為了提高信息傳輸效率，基于STM32F417開(kāi)發(fā)平臺(tái)采用JPEG靜態(tài)圖像壓縮算法對(duì)所采集的圖像信息進(jìn)行壓縮處理。利用STM32F417強(qiáng)大的DSP、FPU資源，對(duì)算法的關(guān)鍵模塊以及實(shí)現(xiàn)過(guò)程進(jìn)行進(jìn)一步優(yōu)化處理。優(yōu)化結(jié)果表明，編碼器處理一幅240×320的RGB圖像總耗時(shí)為76ms，壓縮比例可達(dá)14:1。
　　為有效的控制系統(tǒng)功耗

4、，采用了軟硬件低功耗設(shè)計(jì)方案，并對(duì)各外設(shè)的工作方式進(jìn)行了節(jié)能優(yōu)化。節(jié)能工作方式：超聲波測(cè)距頻率設(shè)置為30次/min，測(cè)距誤差小于2.68％；圖像采集幀頻為60幀/min；GPS定位系統(tǒng)每10分鐘開(kāi)啟一次，定位精度小于10m；語(yǔ)音提示與壓縮處理模塊完成一次信息提示、一幀圖像壓縮后，系統(tǒng)關(guān)閉其控制時(shí)鐘。優(yōu)化結(jié)果表明，信息采集系統(tǒng)的最大功耗為454.56mW，因此，采用兩塊7400mAh的手機(jī)電池板能夠滿足系統(tǒng)長(zhǎng)時(shí)間的供電需求。
　　本