張平昕 羅唐 杜海軍 陳蕊秋 劉恬瑜

摘 要：盲人的生活大多數(shù)都是依靠觸覺、聽覺以及其他輔助工具，如拐杖、導(dǎo)盲犬等，但目前，現(xiàn)有導(dǎo)盲工具仍然存在諸多問題。因此，本文基于增強現(xiàn)實技術(shù)設(shè)計了一種內(nèi)置導(dǎo)盲探測裝置的智能導(dǎo)盲眼鏡。該導(dǎo)盲眼鏡具有記憶功能、導(dǎo)航功能、危險報警功能，能有效滿足盲人用戶的實際需求。

關(guān)鍵詞：增強現(xiàn)實技術(shù);導(dǎo)盲眼鏡;定位模塊;中央處理器;聲音傳輸模塊

中圖分類號：TP311.52文獻標識碼：A文章編號：1003-5168（2020）22-0011-02

Abstract： Most of the blind people's life depends on touch， hearing and other auxiliary tools， such as crutches， guide dogs， but at present， there are still many problems with the existing guide tools. Therefore， based on augmented reality technology， this paper designed an intelligent guide glasses with built-in guide detection device. The glasses have memory function， navigation function and danger alarm function， which can effectively meet the actual needs of blind users.

Keywords： augmented reality;guide glasses;positioning module;CPU;sound transmission module

盲人群體的生存狀況一直是我國政府和社會長期關(guān)注的課題。中國盲人協(xié)會官方網(wǎng)站發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示，我國目前有上千萬的盲人，數(shù)量居世界第一，是殘疾人中不可忽視的一大群體。

盲人的生活大多數(shù)都是依靠觸覺、聽覺及其他輔助工具，如拐杖、導(dǎo)盲犬等。盲人的眼睛雖然看不見五彩的世界，但他們的心靈不是封閉的，殘疾并未使他們消極地對待生活，而是向生活發(fā)起挑戰(zhàn)，積極地面對生活，他們不但要學(xué)會生存、自理，而且還要不斷地提高知識水平和認知能力。

在盲人群體中，也有一部分人因為從小就失明或青年時期失明，導(dǎo)致自尊心受挫，害怕他人的異樣眼光，害怕與社會接觸，于是自我封閉，不愿意接受現(xiàn)實。

據(jù)調(diào)查，超過92%的盲人不愿意走出家門或只愿意在家附近周圍逛逛;超過33%的盲人需要家人的陪同才愿意出行。而盲人出行的困難非常多：因為看不見紅綠燈，導(dǎo)致過馬路困難;僅靠盲道出行，不能保證出行安全;在車站乘公交車時因為視覺受限，無法快速確定想要乘做的公交車;對于陌生地域，完全不知道方向;道路不平整，容易摔跤等。因此，導(dǎo)盲工具的應(yīng)用和發(fā)展對盲人的生活有著非常重要的作用。

1 現(xiàn)有導(dǎo)盲工具存在的問題

目前，市面上主流的導(dǎo)盲工具有導(dǎo)盲手杖、盲道、導(dǎo)盲犬等。隨著科技的發(fā)展，又出現(xiàn)了穿戴式導(dǎo)盲輔具、移動式導(dǎo)盲輔具和導(dǎo)盲機器人[1]。

對于盲人來說，掌握行走方式是日常生活的重要部分，他們可以依賴一定的輔助設(shè)施實現(xiàn)安全行走，如盲杖、加入聲波探測障礙物的電子盲杖及其他盲人導(dǎo)航設(shè)備等。據(jù)調(diào)查可知，超過80%的盲人覺得當(dāng)前所能提供的輔助設(shè)施實際上不能滿足其活動需要，它們不能給用戶提供正確的路徑，無法使其準確地躲避障礙[2]。

總的來說，當(dāng)前的盲人輔助工具仍存在諸多問題：第一，盲道經(jīng)常被非機動車占道，影響盲人的正常使用;第二，穿戴式導(dǎo)盲輔具利用超聲波掃描所在區(qū)域內(nèi)的障礙物大小，判斷距離的遠近，但由于網(wǎng)絡(luò)滯后，有時不能及時傳達正確的信息;第三，移動式導(dǎo)盲輔具主要適用于老年人，可輔助行動者身體的平衡，雖然其功能比較強大，但體積過于龐大，對盲人而言并不適合;第四，導(dǎo)盲犬雖然能幫助盲人避開生活中的危險，但其訓(xùn)練成本相當(dāng)高，且很多公眾場合都限制動物進入[3-4]。

2 AR智能導(dǎo)盲系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)

為了解決上述問題，研究者設(shè)計了一款可以用于導(dǎo)盲的多功能眼鏡，以改變盲人的出行方式和生活方式。具體來說，筆者是在現(xiàn)有的導(dǎo)盲眼鏡的基礎(chǔ)上，配合增強現(xiàn)實技術(shù)（Augmented Reality，AR），設(shè)計了一款A(yù)R智能導(dǎo)盲眼鏡（見圖1）。該眼鏡主要包括定位模塊、圖像的采集與處理模塊、語音處理模塊、中央處理器、聲音傳輸模塊、視覺跟蹤模塊等6個模塊，具體如圖2所示。

2.1 定位模塊

眼鏡上安裝有定位裝置，與現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)地圖相結(jié)合，以實現(xiàn)地點定位，同時安裝有攝像頭、傳感器，可對道路進行識別，并將識別的物體與數(shù)據(jù)庫進行匹配，得出物體的名稱和當(dāng)前所處位置。眼鏡末端安置有骨傳感器，其能將所處地點及周圍物體的距離、大小及名稱及時告知用戶，以幫助他們通過聲音識別路障，從而安全避開。

2.2 圖像的采集與處理模塊

眼鏡前有兩個高清攝像機，其通過廣角拍攝采集前方物體的相關(guān)信息。之后，將采集的圖像信息實時傳輸?shù)街醒胩幚砥鳎焖俚剡M行模型重建，模擬出虛擬場景進行數(shù)據(jù)分析。處理完的信息通過網(wǎng)絡(luò)實時傳輸?shù)窖坨R處理器，再輸出為語音信息告知使用者。

2.3 語音處理模塊

語音處理模塊可以綁定使用者的聲音，與中央處理器相連通過該模塊，眼鏡能自主識別綁定的用戶，用戶則能與各個功能模塊間實現(xiàn)人機交互。。

眼鏡還可以與用戶手機連接，協(xié)助盲人順利地接聽電話、發(fā)送信息和存儲信息。

2.4 中央處理器

中央處理器主要用于各個模塊傳輸?shù)臄?shù)據(jù)和信息的分析匯總，并根據(jù)數(shù)據(jù)反映的信息實時調(diào)控各個模塊并發(fā)出相對應(yīng)指令。同時，根據(jù)各個模塊傳輸?shù)膱D像與信號對眼鏡前的物體進行識別與測距。