本發(fā)明涉及一種導(dǎo)航系統(tǒng)，特別涉及一種用于視覺(jué)障礙者或盲人的導(dǎo)航系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

據(jù)官方估計(jì)到2020年我國(guó)視覺(jué)障礙人數(shù)將達(dá)到5000余萬(wàn)，而且我國(guó)每年會(huì)出現(xiàn)新盲人大約45萬(wàn)，低視力135萬(wàn)，即約每分鐘就會(huì)出現(xiàn)1個(gè)盲人，3個(gè)低視力患者。當(dāng)前我國(guó)盲道設(shè)計(jì)存在很多問(wèn)題，設(shè)計(jì)不規(guī)范、維護(hù)不及時(shí)、障礙物占道等問(wèn)題嚴(yán)重影響著盲人的行走安全，而且單一的盲道無(wú)法滿足盲人對(duì)輕松自如行走的需求，故如何使盲人或者低視力者能夠融入到這個(gè)社會(huì)去更好地生活已成為當(dāng)前迫切需要解決的問(wèn)題，要解決這個(gè)問(wèn)題首要任務(wù)就是使盲人能夠安全自由的行走在城市空間中。

近些年，許多機(jī)構(gòu)或個(gè)人都曾研制過(guò)一些幫助盲人行走的工具，如：帶揚(yáng)聲器的導(dǎo)航棍，優(yōu)點(diǎn)是晚上可發(fā)出光，提醒路人與司機(jī)，缺點(diǎn)是易壞、太敏感；探知前方障礙物的導(dǎo)盲鞋，優(yōu)點(diǎn)是可以穿在腳上，缺點(diǎn)是測(cè)量范圍小，沒(méi)有語(yǔ)音提示；隨身攜帶超聲波探測(cè)和GPS定位裝置，優(yōu)點(diǎn)測(cè)量范圍大，缺點(diǎn)是局部精度較低以及成本較高。目前專門為盲人設(shè)計(jì)的導(dǎo)航眼鏡種類很少，而且大多技術(shù)含量不高或者價(jià)格昂貴，而盲人外出時(shí)沒(méi)有相關(guān)設(shè)備的幫助，導(dǎo)致他們外出十分不便。

基于上述現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，因此需要開發(fā)出一種用于盲人且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、攜帶方便、成本較低、導(dǎo)航精度高的導(dǎo)航眼鏡。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種導(dǎo)航系統(tǒng)，包括眼鏡鏡架、圖像模塊、語(yǔ)音模塊、電源模塊、充電模塊以及紅外反光標(biāo)識(shí)；其中，

所述眼鏡鏡架，包括鏡框、鼻梁、第一鏡腿、第二鏡腿、第一鏡腳 和第二鏡腳，所述鼻梁的形狀為長(zhǎng)方體且中心處水平開設(shè)有長(zhǎng)方形的通孔；

所述圖像模塊，位于所述長(zhǎng)方形通孔中并與所述長(zhǎng)方形通孔相互匹配，包括圖像處理單元、紅外光源和紅外攝像頭，所述紅外光源與所述紅外攝像頭水平間隔排列；所述紅外光源用于朝所述紅外反光標(biāo)識(shí)方向發(fā)出紅外光，所述紅外攝像頭則用于捕獲由所述紅外反光標(biāo)識(shí)反射回的紅外光并生成紅外圖像，所述圖像處理單元用于分析處理由所述紅外攝像頭生成的紅外圖像并將處理結(jié)果傳至所述語(yǔ)音模塊；

所述語(yǔ)音模塊，位于所述第一鏡腿上且靠近所述第一鏡腳的端部，包括語(yǔ)音單元、耳機(jī)接口和耳機(jī)；所述語(yǔ)音模塊根據(jù)所述圖像處理單元的處理結(jié)果而通過(guò)所述耳機(jī)向盲人發(fā)出語(yǔ)音提示；

所述第一電源模塊和所述第二電源模塊，分別位于所述第一鏡腿和所述第二鏡腿上且靠近所述鏡框的端部，用于向所述導(dǎo)航眼鏡供電；

所述充電模塊，位于所述第二鏡腿上且靠近所述第二鏡腳的端部，包括充電單元和充電接口，用于為所述第一電源模塊和所述第二電源模塊進(jìn)行充電；

所述紅外反光標(biāo)識(shí)，位于所述盲人行走的周圍環(huán)境中，為由紅外反光材料制成的具有標(biāo)識(shí)作用的圖形，用于反射所述紅外光源發(fā)出的紅外光。

優(yōu)選地，所述第一鏡腿和所述第二鏡腿的中間部位安裝有多個(gè)LED閃光燈。

優(yōu)選地，所述紅外光源為紅外發(fā)光二極管LED或LED陣列。

優(yōu)選地，所述紅外攝像頭為廣角攝像頭，拍攝角度為150度。

優(yōu)選地，所述紅外光源與所述紅外攝像頭水平間隔1～2cm。

優(yōu)選地，所述圖像模塊的兩端還設(shè)置有轉(zhuǎn)軸，所述圖像模塊通過(guò)所述轉(zhuǎn)軸固定在鼻梁上并實(shí)現(xiàn)30度順時(shí)針或逆時(shí)針的角度旋轉(zhuǎn)。

優(yōu)選地，所述充電接口為充電和數(shù)據(jù)傳輸二合一接口。

優(yōu)選地，所述第一鏡腳上設(shè)置有藍(lán)牙模塊。

優(yōu)選地，所述語(yǔ)音模塊還包括位于所述耳機(jī)上的麥克風(fēng)。

優(yōu)選地，所述第二鏡腳上設(shè)置有GPS模塊。

優(yōu)選地，所述紅外反光材料為金屬粉。

優(yōu)選地，所述紅外反光標(biāo)識(shí)的結(jié)構(gòu)為可粘貼或可熱熔的薄片狀。

優(yōu)選地，所述紅外反光標(biāo)識(shí)為由盲道地磚上一個(gè)或多個(gè)紅外反光點(diǎn)組成的具有標(biāo)識(shí)作用的圖形。

優(yōu)選地，所述紅外反光點(diǎn)位于行進(jìn)盲道地磚上每個(gè)條形凸起的中間位置或位于位于提示盲道地磚上圓形凸起的表面。

優(yōu)選地，所述行進(jìn)盲道地磚上共4個(gè)所述紅外反光點(diǎn)且連接后呈現(xiàn)直線，用于表示正常行走在行進(jìn)盲道上。

所述提示盲道地磚上所述紅外反光點(diǎn)的分布設(shè)置如下：

所述提示盲道地磚上共8個(gè)紅外反光點(diǎn)且連接后呈現(xiàn)旋轉(zhuǎn)45度的正方形，用于表示即將進(jìn)入彎道或即將進(jìn)入直道；

所述提示盲道地磚上共5個(gè)紅外反光點(diǎn)且連接后呈現(xiàn)向右傾斜45度的斜線，用于表示向右拐彎；

所述提示盲道地磚上共5個(gè)紅外反光點(diǎn)且連接后呈現(xiàn)向左傾斜45度的斜線，用于表示向左拐彎；

所述提示盲道地磚上共8個(gè)紅外反光點(diǎn)且連接后呈現(xiàn)“T”字形，用于表示三岔路口；

所述提示盲道地磚上共9個(gè)紅外反光點(diǎn)且連接后呈現(xiàn)“十”字形，用于表示十字路口。

應(yīng)當(dāng)理解，前述大體的描述和后續(xù)詳盡的描述均為示例性說(shuō)明和解釋，并不應(yīng)當(dāng)用作對(duì)本發(fā)明所要求保護(hù)內(nèi)容的限制。

附圖說(shuō)明

參考隨附的附圖，本發(fā)明更多的目的、功能和優(yōu)點(diǎn)將通過(guò)本發(fā)明實(shí)施方式的如下描述得以闡明，其中：

圖1示意性示出本發(fā)明導(dǎo)航眼鏡的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2示意性示出本發(fā)明導(dǎo)航系統(tǒng)的應(yīng)用示意圖；

圖3(a)至圖3(f)示意性示出具有紅外反光標(biāo)識(shí)的盲道地磚；

圖4(a)至圖4(f)示意性示出紅外攝像頭拍攝的具有紅外反光標(biāo)識(shí)的盲道地磚的圖像；

圖5示意性示出盲人使用本發(fā)明導(dǎo)航系統(tǒng)的應(yīng)用場(chǎng)景圖。

具體實(shí)施方式

通過(guò)參考示范性實(shí)施例，本發(fā)明的目的和功能以及用于實(shí)現(xiàn)這些目的和功能的方法將得以闡明。然而，本發(fā)明并不受限于以下所公開的示范性實(shí)施例；可以通過(guò)不同形式來(lái)對(duì)其加以實(shí)現(xiàn)。說(shuō)明書的實(shí)質(zhì)僅僅是幫助相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)人員綜合理解本發(fā)明的具體細(xì)節(jié)。

在下文中，將參考附圖描述本發(fā)明的實(shí)施例。在附圖中，相同的附圖標(biāo)記代表相同或類似的部件，或者相同或類似的步驟。

圖1示出了根據(jù)本發(fā)明一種盲人導(dǎo)航眼鏡100的結(jié)構(gòu)示意圖。本發(fā)明的導(dǎo)航眼鏡100包括眼鏡鏡架1、圖像模塊2、語(yǔ)音模塊3、第一電源模塊4、第二電源模塊5、充電模塊6。

眼鏡鏡架1，包括鏡框101、鼻梁102、第一鏡腿103、第二鏡腿104、第一鏡腳105和第二鏡腳106。所述鼻梁102用于連接兩個(gè)鏡框101，所述鼻梁102的形狀為長(zhǎng)方體且中心水平開設(shè)有長(zhǎng)方形的通孔，該通孔用于放置圖像模塊2。所述第一鏡腿103和第二鏡腿104的中間部位安裝有多個(gè)LED閃光燈6，用于夜間警示作用。

圖像模塊2，位于鼻梁102的中間(如圖2所示)，包括圖像處理單元201、紅外光源202和紅外攝像頭203；所述紅外光源202為紅外發(fā)光二極管LED或LED陣列。所述紅外攝像頭203為廣角攝像頭，拍攝角度可達(dá)150度。所述紅外光源202與所述紅外攝像頭203水平間隔排列，間距約為1～2cm。

所述紅外攝像頭203用于獲取由紅外光源202發(fā)出并反射回的紅外光線，進(jìn)而形成紅外圖像。圖像處理單元201對(duì)獲取的圖像進(jìn)行處理和分析，最終將分析結(jié)果傳至語(yǔ)音模塊3并發(fā)出聲音提示。

優(yōu)選地，所述圖像模塊2的兩端還設(shè)置有轉(zhuǎn)軸204，且通過(guò)其轉(zhuǎn)軸204固定在鼻梁102上并實(shí)現(xiàn)30度順時(shí)針或逆時(shí)針的角度旋轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)多方位多角度的拍攝功能，比如當(dāng)需要拍攝地面時(shí)則向下順時(shí)針旋轉(zhuǎn)30度。

語(yǔ)音模塊3，位于第一鏡腿103上且靠近第一鏡腳106的端部，包括語(yǔ)音單元301、耳機(jī)接口302和耳機(jī)303。所述語(yǔ)音單元301根據(jù)圖像處理單元201傳送的不同分析結(jié)果而發(fā)出不同的語(yǔ)音提示。

第一電源模塊4和第二電源模塊5，分別位于第一鏡腿103和第二 鏡腿104上且靠近鏡框101的端部，用于向所述導(dǎo)航眼鏡100的用電模塊供電，采用雙電源供電可顯著提高導(dǎo)航眼鏡100的續(xù)航能力。

充電模塊6，位于第二鏡腿104上且靠近第二鏡腳106的端部，包括充電單元601和充電接口602，用于為第一電源模塊4和第二電源模塊5進(jìn)行充電。優(yōu)選地，所述充電接口602為充電數(shù)據(jù)傳輸二合一接口，既可以實(shí)現(xiàn)充電功能、也可以進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，例如可以通過(guò)該接口602向語(yǔ)音模塊3中上傳語(yǔ)音數(shù)據(jù)。

優(yōu)選地，在第一鏡腳105上設(shè)置有藍(lán)牙模塊8，該藍(lán)牙模塊8可以與其他具有藍(lán)牙功能的設(shè)備進(jìn)行通信，例如智能手機(jī)、可穿戴設(shè)備等。更加優(yōu)選地，所述語(yǔ)音模塊3還包括位于耳機(jī)303上麥克風(fēng)304，這樣盲人10即可利用藍(lán)牙模塊8和語(yǔ)音模塊3實(shí)現(xiàn)自動(dòng)接聽智能手機(jī)的電話，也可以用來(lái)收聽廣播或音樂(lè)等。

優(yōu)選地，在第二鏡腳106上設(shè)置有GPS模塊9，用于定位盲人10的大體位置以及提供語(yǔ)音導(dǎo)航服務(wù)，盲人10通過(guò)所述GPS模塊9即可實(shí)時(shí)清晰地知道自己所處的大體位置，比如某某街道、某某地標(biāo)建筑附近等，有效防止了盲人10迷路現(xiàn)象的發(fā)生。

本發(fā)明所述導(dǎo)航眼鏡100主要利用盲人10行走的周圍環(huán)境中設(shè)置的紅外反光標(biāo)識(shí)7來(lái)進(jìn)行導(dǎo)航，所述紅外反光標(biāo)識(shí)7為由紅外反光材料(例如金屬粉等)制成的具有標(biāo)識(shí)作用的圖形，用于反射所述紅外光源202發(fā)出的紅外光。當(dāng)紅外光源202照射到周圍的紅外反光標(biāo)識(shí)7時(shí)會(huì)發(fā)生反射現(xiàn)象，此時(shí)紅外攝像頭203就會(huì)捕獲到紅外反射光并生成紅外圖像，圖像處理單元201對(duì)紅外圖像進(jìn)行識(shí)別處理并得出識(shí)別結(jié)果(即當(dāng)前紅外反光標(biāo)識(shí)7所代表的圖形含義)，最終語(yǔ)音模塊3根據(jù)不同的圖像識(shí)別結(jié)果發(fā)出不同語(yǔ)音提示，從而保障了盲人的行走安全。

本發(fā)明還提供了一種導(dǎo)航系統(tǒng)200，所述導(dǎo)航系統(tǒng)200包括上述本發(fā)明的導(dǎo)航眼鏡100和紅外反光標(biāo)識(shí)7，如圖2所示，所述紅外反光標(biāo)識(shí)7分為地上標(biāo)識(shí)11和地面標(biāo)識(shí)12。盲人10佩戴上所述導(dǎo)航眼鏡100后即可通過(guò)語(yǔ)音獲知地上標(biāo)識(shí)11或地面標(biāo)識(shí)12的信息，從而實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航作用。所述地上標(biāo)識(shí)11和地面標(biāo)識(shí)12為可粘貼或可熱熔的薄片狀結(jié)構(gòu)，從而可以直接粘貼或熱熔在路牌、廣告牌、墻面、盲道地磚或?qū)ｉT標(biāo)識(shí)牌的表面。

圖3至圖5示出了本發(fā)明導(dǎo)航系統(tǒng)200的一個(gè)實(shí)施例，在該實(shí)施例中所述紅外反光標(biāo)識(shí)7(即地面標(biāo)識(shí)11)為一個(gè)或多個(gè)紅外反光點(diǎn)15組成，且所述紅外反光點(diǎn)15組成了具有標(biāo)識(shí)作用的圖形。盲道地磚分為行進(jìn)盲道地磚13和提示盲道地磚14，其中有條形引導(dǎo)磚的為行進(jìn)盲道地磚13(如圖3(a))，用于引導(dǎo)盲人或盲人放心前行；帶有圓點(diǎn)的提示磚為提示盲道地磚14(如圖3(b)至圖3(f))，用于提示盲人或盲人前方的空間環(huán)境將發(fā)生變化，設(shè)置于行進(jìn)盲道地磚13的起點(diǎn)、終點(diǎn)以及拐彎處。

如圖3(a)所示，在行進(jìn)盲道地磚13上每個(gè)條形凸起的中間位置粘貼、熱熔或內(nèi)嵌有紅外反光點(diǎn)15，也可與行進(jìn)盲道地磚13一體成型，所有4個(gè)紅外反光點(diǎn)15連接顯現(xiàn)直線即形成了具有標(biāo)識(shí)作用的圖形(即紅外反光標(biāo)識(shí)7)，用于標(biāo)識(shí)行進(jìn)盲道地磚13的寬度，以防止盲人10行走時(shí)偏離盲道。

同樣地，如圖3(b)至圖3(f)所示，在提示盲道地磚14的圓形凸起表面有選擇地粘貼、熱熔或內(nèi)嵌有紅外反光點(diǎn)15，也可與提示盲道地磚14在制造時(shí)一體成型；其中圖3(b)中8個(gè)紅外反光點(diǎn)15連接后呈現(xiàn)旋轉(zhuǎn)45度的正方形、圖3(c)中5個(gè)紅外反光點(diǎn)15連接后呈現(xiàn)向右傾斜45度的斜線、圖3(d)中5個(gè)紅外反光點(diǎn)15連接后呈現(xiàn)向左傾斜45度的斜線、圖3(e)中8個(gè)紅外反光點(diǎn)15連接后呈現(xiàn)“T”字形、圖3(f)中9個(gè)紅外反光點(diǎn)15連接后呈現(xiàn)“十”字形，分別用于表示即將進(jìn)入彎道或即將進(jìn)入直道、向右拐彎、向左拐彎、三岔路口和十字路口。

當(dāng)本發(fā)明所述導(dǎo)航眼鏡100的紅外攝像頭203朝前下方拍攝盲道地磚時(shí)即可獲取不同的標(biāo)識(shí)形狀，并通過(guò)圖像處理單元201分析出具體是哪種標(biāo)識(shí)，進(jìn)一步將分析結(jié)果傳至語(yǔ)音模塊3，從而通過(guò)耳機(jī)303發(fā)出語(yǔ)音提示盲人10注意盲道轉(zhuǎn)彎。通過(guò)本發(fā)明的導(dǎo)航系統(tǒng)200可以精確識(shí)別出盲人10在行走過(guò)程前方盲道的提示信息以及前方是否有障礙物，同時(shí)結(jié)合所述GPS模塊9對(duì)盲人10進(jìn)行定位即可有效提高盲人10的活動(dòng)范圍和行走安全性。

由于城市盲道建設(shè)不規(guī)范或盲道被其他物體占據(jù)等原因，導(dǎo)致盲人10行走在盲道時(shí)存在一定的安全風(fēng)險(xiǎn)，通過(guò)本發(fā)明所述導(dǎo)航系統(tǒng)200可以有效解決這個(gè)問(wèn)題，紅外攝像頭203獲取盲道上的紅外標(biāo)識(shí)點(diǎn)15圖像，經(jīng)圖像處理單元201分析圖像中不包括或不全包括紅外標(biāo)識(shí)點(diǎn)15，則通 過(guò)語(yǔ)音模塊3提示盲人10前方盲道存在障礙物，從而有效保障盲人10在盲道上的行走安全。

圖5示出了盲人10使用本發(fā)明導(dǎo)航系統(tǒng)的應(yīng)用場(chǎng)景圖，佩戴有本發(fā)明導(dǎo)航眼鏡100的盲人10行走在盲道上，調(diào)整所述紅外攝像頭203的拍攝角度以便朝前下方拍攝盲道地磚上的紅外反光點(diǎn)15。如圖5所示，盲人10在第一個(gè)拐彎處將會(huì)依次聽到的是從直道進(jìn)入彎道、向右拐彎、從彎道進(jìn)入直道等語(yǔ)音提示；在第二個(gè)拐彎處將會(huì)依次聽到的是從直道進(jìn)入三岔路口、向左拐彎或向右拐彎、從彎道進(jìn)入直道等語(yǔ)音提示，當(dāng)盲人10在行走過(guò)程中偏離盲道時(shí)語(yǔ)音模塊3會(huì)發(fā)出提醒并引導(dǎo)回盲道上行走。

本發(fā)明所述的導(dǎo)航眼鏡及導(dǎo)航系統(tǒng)可有效幫助盲人10安全地行走在具有紅外反光標(biāo)識(shí)的城市空間中或盲道上，簡(jiǎn)單高效的解決了城市盲道使用率低的難題，只須在現(xiàn)有盲道上增加紅外反光標(biāo)識(shí)即可，提高了盲人的活動(dòng)范圍具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉、可實(shí)施性強(qiáng)、導(dǎo)航精準(zhǔn)、適用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)。

所述附圖僅為示意性的并且未按比例畫出。雖然已經(jīng)結(jié)合優(yōu)選實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述，但應(yīng)當(dāng)理解本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于這里所描述的實(shí)施例。

結(jié)合這里披露的本發(fā)明的說(shuō)明和實(shí)踐，本發(fā)明的其他實(shí)施例對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員都是易于想到和理解的。說(shuō)明和實(shí)施例僅被認(rèn)為是示例性的，本發(fā)明的真正范圍和主旨均由權(quán)利要求所限定。