盲人導行輔助系統(tǒng)中信息采集及優(yōu)化研究.pdf

1、盲人由于視覺感知能力的缺失，給他們日常生活與工作造成了極大的不便。為了實現(xiàn)盲人安全行走，各國學者提出了多種盲人導行輔助系統(tǒng)的設計方案，這些系統(tǒng)主要由信息采集與信息處理兩部分構成。本課題針對信息采集部分（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、語音提示、功耗控制等問題進行了研究，實現(xiàn)盲人行走時對周圍環(huán)境信息的實時采集與處理。
　　本文分析總結了盲人導行技術的發(fā)展動態(tài)與現(xiàn)存盲人導行輔助系統(tǒng)的優(yōu)缺點，針對傳統(tǒng)信息采集

2、系統(tǒng)的信息獲取方式單一、體積龐大、不便于攜帶等問題，采用現(xiàn)有信息采集技術對其進行深入研究。本文主要研究了超聲測距技術、圖像采集技術、GPS技術、圖像處理技術，提出了一種高性能的便攜式信息采集系統(tǒng)設計方案。基于系統(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盲人與障礙物的距離，以此作為是否開啟攝像頭采集障礙物圖像信息的依據(jù)，并定時通過 GPS獲取盲人的區(qū)域信息。這些信息經(jīng)過壓縮處理后進行本地存儲與

3、無線傳輸，與此同時，系統(tǒng)將同步接收信息處理中心對這些信息的處理結果，并以語音的形式反饋給盲人。
　　為了提高信息傳輸效率，基于STM32F417開發(fā)平臺采用JPEG靜態(tài)圖像壓縮算法對所采集的圖像信息進行壓縮處理。利用STM32F417強大的DSP、FPU資源，對算法的關鍵模塊以及實現(xiàn)過程進行進一步優(yōu)化處理。優(yōu)化結果表明，編碼器處理一幅240×320的RGB圖像總耗時為76ms，壓縮比例可達14:1。
　　為有效的控制系統(tǒng)功耗

4、，采用了軟硬件低功耗設計方案，并對各外設的工作方式進行了節(jié)能優(yōu)化。節(jié)能工作方式：超聲波測距頻率設置為30次/min，測距誤差小于2.68％；圖像采集幀頻為60幀/min；GPS定位系統(tǒng)每10分鐘開啟一次，定位精度小于10m；語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)關閉其控制時鐘。優(yōu)化結果表明，信息采集系統(tǒng)的最大功耗為454.56mW，因此，采用兩塊7400mAh的手機電池板能夠滿足系統(tǒng)長時間的供電需求。
　　本