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基于FPGA技术的智能导盲犬设计

导读: 本系统主要解决的是盲人在出行和人际交往中遇到的问题,主要功能有:行进中的障碍物检测、识别与定位,其中包括移动的物体与静止的物体识别;测定障碍物的速度与距离;对周围的路线的特定环境标志进行环境辨认,检测出熟悉的地点,方便盲人了解情况。

  引 言

 

  随着信息化和数字化的发展,现在社会中人们的生活变得更加丰富多彩,生活更加便利。但是有一种人群却不容忽视,社会上形形色色、丰富多彩的物是与他们无缘的,他们就是盲人。众所周知眼晴是“心灵之窗”,而对于突然失去或从未拥有过“心灵之窗”的盲人来说,生活上的困难与心理上的痛苦是可想而知的。他们的衣食住行存在诸多不便,而在出行与人际交往中遇到的困难更加突出,基于此设计了智能导盲犬。生活中,导盲犬习惯于颈圈、导盲牵引带和其他配件的约束;懂得“来”、“前进”、“停止”等口令;可以带领盲人安全地走路,当遇到障碍和需要拐弯时,会引导主人停下以免发生危险。但是,导盲犬的培训过程长达18个月,综合费用达2.5~3万美元,如此昂贵的价格不是普通用户能承担的,所以这里设计一个智能导盲犬,从而为盲人带来便利。

  本系统主要解决的是盲人在出行和人际交往中遇到的问题,主要功能有:行进中的障碍物检测、识别与定位,其中包括移动的物体与静止的物体识别;测定障碍物的速度与距离;对周围的路线的特定环境标志进行环境辨认,检测出熟悉的地点,方便盲人了解情况,并同时也以此为信息主动控制导盲犬,实现人的主观控制;人性化的语音提示,能够根据信息重要程度主动提示当前情况,帮助盲人获取必要信息,帮助盲人决策;系统还可以对周边环境发生的特殊情况向家属发送短消息,必要时可以发送图片,实现进一步的安全性。

 

  1 设计结构

 

  本设计系统通过数据采集、处理、存储、反馈等子系统构架而成。首先由两路信息采集系统——超声波测速测距系统及图像采集系统采集外部环境信息,经决策处理系统对信息进行处理,并进行多模块输出,其中有信息的反馈系统可以面向使用者提供足够的信息提示,同时,又可通过运动系统对“导盲犬”进行实时控制。存储系统可以将采集和处理的环境信息进行存取,方便查询。

  1.1 系统的体系结构

  图1为系统的体系结构图。

 

  

 

  1.2 硬件设计结构

  本设计主要功能模块有:

  摄像头监测及智能识别模块,超声波测速与测距模块,电机驱动与控制模块,NiosⅡ处理器模块,语音播报模块,通信与定位模块,实时存储模块,即插即用液晶显示模块。

  硬件框架图如图2所示。

 

  

 

  1.3 软件流程结构

  软件流程结构如图3所示。

 

  

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