專利名稱：一種圖像超聲波導盲系統裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種傳感監測儀器，更具體的涉及一種圖像超聲波導盲系統裝置。用檢測盲道圖像、用超聲波測障的方式引導盲人行走裝置，用于盲人在盲道導盲、避障； 通過光強傳感器驅動LED照明，即使在晚上和陰天自然光線較暗的復雜天候情況下也能引導盲人在盲道上行走；通過超聲波定位結合顏色/字符識別，用于辨認日常生活基本用品 (如食品、藥品、存折種類與存款金額等)。
背景技術：
眾所周知，盲道是盲人出行的唯一通道。盲道有鮮艷的黃色、特殊的紋理、和明顯的邊緣。但現在許多盲道上存在紋理邊緣磨損、還存在許多路障、凹坑等等安全隱患，不僅影響盲人出行的安全，還對盲人造成了很大的危害。因此，有必要設計一種在上述惡劣環境的盲道上能引導盲人安全出行的導盲裝置。本實用新型用圖像識別技術的CXD圖象采集，能夠探測盲道顏色、紋理和邊緣，并用語音提示盲人不斷修正前進的方向。還用超聲波技術的測障，對8m以內盲道存在路障、 凹坑進行探測。
發明內容本實用新型的目的在于提供一種圖像超聲波導盲系統的裝置。用于引導盲人在盲道上比較快速的行走。通過光強傳感器驅動LED照明，使盲人在復雜天候情況下也能在盲道上行走。通過超聲波定位結合顏色/字符識別，用于辨認日常生活基本用品(如食品、藥品、存折種類與存款金額等)。此裝置具有結構簡單，操作靈活，制造成本低的優點。為實現上述目的，本實用新型采用以下技術措施—種圖像超聲波導盲系統裝置，包括CMOS小型攝像頭，光強傳感器，水平方向超聲波傳感器，ARMll處理系統，IXD觸摸顯示器，其特征在于CMOS攝像頭與ARMll處理系統的端口 JPl直接連接；水平方向超聲波傳感器的輸入端口 Trig與ARMll處理系統的輸出端口 GPLl相連接，水平方向超聲波傳感器的輸出口 Echo與ARMll處理系統的輸入端口 GPK9相連接；斜向下方向超聲波傳感器的輸入口 Echo 與ARMll處理系統的輸出端口 GPLO相連接，斜向下方向超聲波傳感器的輸出口 Echo與 ARMll處理系統的輸入端口 GPK8相連接；光強傳感器的時鐘信號線CLK與ARMll處理系統的GPL7端口相連接，光強傳感器的數據信號線DATA與ARMll處理系統的端口 GPK15相連接；斜向下方向超聲波屏蔽開關輸出端直接與ARMll處理系統的輸入端GPKO相連接； 水平方向超聲波屏蔽開關輸出端直接與ARMl 1處理系統的輸入端GPKl相連接；存折識別開關輸出端直接與ARM處理系統11的輸入端GPK2相連接；藥品識別開關輸出端直接與ARMll 處理系統的輸入端GPK3相連接；中英文轉換開關輸出端直接與ARMll處理系統的輸入端GPK5相連接；如上述所述圖像-超聲波導盲系統的裝置，其特征在于ARM11處理系統的輸出端口 GPL2與蜂鳴器驅動電路的輸入端相連；蜂鳴器驅動電路的輸出端與蜂鳴器相連接； ARMll處理系統的輸出端口 GPL3與LED報警燈驅動電路的輸入端相連；LED報警燈驅動電路的輸出端與紅色LED報警燈相連接；ARMll處理系統的輸出端口 GPL4與LED照明燈驅動電路的輸入端相連；LED照明燈驅動電路的輸出端與LED照明燈恒流驅動器的輸入端相連接；LED照明燈恒流驅動器的輸出端與LED照明燈相連接；ARM處理系統的輸出端口 GPL5與 LED閃光燈驅動電路的輸入端相連；LED閃光燈驅動電路的輸出端與LED閃光燈相連接；ARMll處理系統的Audio端口與音頻放大器輸入端相連接，音頻放大器輸出端與揚聲器相連接；ARMll處理系統的IXD端口 CONl與IXD觸摸顯示器通過40芯軟排線相連接；整個電路置于裝置外殼內，由3. 7V鋰電池供電；3. 7V鋰電池與DC_DC升壓電路板輸入端相連，DC_DC升壓電路板+5V輸出端與音頻放大器、紅色LED報警燈、斜向下方向超聲波屏蔽開關、水平方向超聲波屏蔽開關、存折識別開關、藥品識別開關、中英文轉換開關、 蜂鳴器、光強傳感器、ARMll處理系統、斜向下方向超聲波傳感器、散熱風扇、LED照明燈恒流驅動器相連接，為其提供5V電源；DC_DC升壓電路板+12V輸出端與LED閃光燈、水平方向超聲波傳感器相連，為其提供12V電源。本實用新型的技術方案由ARM微處理器的中央控制器的主程序決定實現，主程序的指令存儲壓棧在電可擦除可編程只讀存儲器里(1-3分鐘信息)。在微處理器ARM單片機中央控制器接收到圖像、超聲波信號后，便執行語音提示和聲音報警任務功能，以達到提示預警的目的；在中央控制器接收到圖像的信號后，便執行顯示記錄任務功能；在中央控制器接收到圖像、光強傳感器的信號后，便執行CCD圖像采集和拍照功能。本實用新型以ARM中央控制器為核心，實現盲道主動導航、自動測控預警盲道的凹凸和障礙物、辨識物品等多重功能。本實用新型與現有單一的圖像識別或超聲波測距避障導盲系統相比，具有以下優點和效果現有導盲裝置大多用超聲波或紅外測距，導向不準；還有些系統是用圖像識別，但終因不能同時識別盲道顏色、紋理、邊緣，以至于導向不準，且無法快速識別大范圍的多種路障。本實用新型和其它單一的傳感器相比，克服了單一的圖像識別或測距避障導盲系統的局限，發揮兩者的的優勢，彌補了兩者的缺陷；適應復雜路況和全天候，具有盲道導航、辨別藥品和存折的復合功能。本實用新型檢測數據準確、工作穩定可靠、性價比較高、實際應用前景好等特點， 為解決盲人出行難、辨別藥品和存折難等日常生活急需問題提供便攜的機器視覺裝備。

圖1為圖像超聲波導盲系統的裝置結構示意圖圖2為圖像超聲波導盲系統的電路結構示意圖其中1-裝置外殼(F200)，2-LCD 觸摸顯示器(4. 3 英寸 WXCAT43_TG3#001 )， 3-達林頓管驅動電路(TIP122)，31-LED閃光燈驅動電路(TIP122)，32-LED照明燈驅動電路(TIP122), 33-LED報警燈驅動電路(TIP122)，34-蜂鳴器驅動電路(TIP122)，4-LED閃光燈 (12V)，5-CM0S小型攝像頭(0V9650/130W像素)，6-音頻放大器(M2822)，7-揚聲器(0. 5W), 8-紅色LED報警燈，9控制量輸入開關組，91-斜向下方向超聲波屏蔽開關，92-水平方向超聲波屏蔽開關，93-存折識別開關，94-藥品識別開關，95-中英文轉換開關，10-蜂鳴器 (SFM-27/5V)，11_DC_DC升壓電路板(3. 7V — >5V)，12-光強傳感器(6丫_30)，13-水平方向超聲波傳感器(URM05)，14-3. 7V 鋰電池(4000mAh)，15-LED 照明燈(CREE_R2)，16-ARM11 處理系統(S3C6410)，17-斜向下方向超聲波傳感器(5V)，18-散熱風扇(0. 3W)，19-LED照明燈恒流驅動器(350mA)。
具體實施方式
以下結合附圖詳細說明本實用新型的具體實施方式
CMOS攝像頭5與ARMll處理系統16的端口 JPl相連接，用于盲道信息的檢測；水平方向超聲波傳感器13的輸入端口 Trig與ARMll處理系統16的輸出端口 GPLl相連接， 輸出口 Echo與ARMll處理系統16的GPK9端口相連接，用于測量前方障礙與裝置之間的距離；斜向下方向超聲波傳感器17的輸入口 Trig與ARMll處理系統16的GPLO端口相連接， 輸出口 Echo與ARMll處理系統16的GPK8端口相連接，用于接側前方障礙與裝置之間的距離；光強傳感器12的時鐘信號線CLK和數據信號線DATA分別與ARMll處理系統16的GPL7 和GPK15相連接，用于測量環境的光照強度。CMOS攝像頭5為0V9650，有效像素為130W ；水平方向超聲波傳感器13為URM05，有效探測距離可達8M，斜向下方向超聲波傳感器17探測范圍為5M，光強傳感器12為GY-30， 其光強探測范圍為(Γ65537拉克斯。音頻放大器6，其輸入端與ARMll處理系統16的Audio 端口相連接，輸出端與揚聲器7相連接，將由ARMll處理系統16輸入的音頻信號放大驅動揚聲器發音。LED閃光燈驅動電路31輸入端與ARMll處理系統16的輸出口 GPL5相連接，輸出端與LED閃光燈4相連接，將ARMll處理系統16輸出的控制信號放大，驅動LED閃光燈4 發光；LED照明燈驅動電路32輸入端與ARMll處理系統16的輸出口 GPL4相連接，輸出端與 LED閃光燈恒流驅動器19相連，將ARMll處理系統16輸出的控制信號放大，控制LED照明燈15是否發光；LED閃光燈恒流驅動器19輸出端直接與LED照明燈15相連接，為LED提供350mA恒定電流；LED報警燈驅動電路33輸入端與ARMll處理系統16的輸出口 GPL3相連接，輸出端與LED報警燈8相連接，將，ARMll處理系統16輸出的控制信號放大，驅動LED 報警燈8發光；；蜂鳴器驅動電路34輸入端與ARMll處理系統16的輸出口 GPL2相連接， 輸出端與蜂鳴器10相連接，將ARMll處理系統16輸出的控制信號放大，驅動蜂鳴器10蜂鳴報警。LED閃關燈4接12V直流電源，LED照明燈恒流驅動器19、LED報警燈8與蜂鳴器 19接5V直流電源。斜向下方向超聲波屏蔽開關91左端直接與ARMll處理系統16的輸入端GPKO相連接，右端上側信號線經電阻Rl與+5V電源相連接，下側直接與GND相連接；水平方向超聲波屏蔽開關92左端直接與ARMll處理系統16的輸入端GPKl相連接，右端上側信號線經電阻R2與+5V電源相連接，下側直接與GND相連接；存折識別開關93左端直接與ARMll處理系統16的輸入端GPK2相連接，右端上側信號線經電阻R3與+5V電源相連接，下側直接與
5GND相連接；藥品識別開關94左端直接與ARMll處理系統16的輸入端GPK3相連接，右端上側信號線經電阻R4與+5V電源相連接，下側直接與GND相連接；中英文轉換開關95左端直接與ARMll處理系統16的輸入端GPK5相連接，右端上側信號線經電阻R5與+5V電源相連接，下側直接與GND相連接。4. 3英寸LCD觸摸顯示器2為WXCAT43_TG3#001，通過40芯軟排線與ARMll處理系統16的LCD端口 CONl直接相連，用于顯示程序運行狀態及進行相關操作。12V電源分別與LED閃光燈4、水平方向超聲波傳感器13相連，12V電源由3. 7V鋰電池經DC_DC升壓電路板11提供。5V電源分別與音頻放大器、紅色LED報警燈8、斜向下方向超聲波屏蔽開關91、水平方向超聲波屏蔽開關92、存折識別開關93、藥品識別開關94、中英文轉換開關95、蜂鳴器 10、光強傳感器12、ARM11處理系統16、斜向下方向超聲波傳感器17、散熱風扇18、LED照明燈恒流驅動器19相連接。5V直流電源由3. 7V鋰電池經DC_DC升壓電路板11提供。
權利要求1. 一種圖像超聲波導盲系統裝置，包括CMOS小型攝像頭(5)，光強傳感器(12)，水平方向超聲波傳感器(13)，ARMll處理系統(16)，IXD觸摸顯示器(2)，其特征在于CMOS攝像頭(5)與ARMll處理系統(16)的端口 JPl直接連接；水平方向超聲波傳感器 (13)的輸入端口 Trig與ARMll處理系統(16)的輸出端口 GPLl相連接，水平方向超聲波傳感器(13)的輸出口 Echo與ARMll處理系統(16)的輸入端口 GPK9相連接；斜向下方向超聲波傳感器(17)的輸入口 Echo與ARMll處理系統(16)的輸出端口 GPLO相連接，斜向下方向超聲波傳感器(17)的輸出口 Echo與ARMll處理系統(16)的輸入端口 GPK8相連接；光強傳感器(12)的時鐘信號線CLK與ARMll處理系統(16)的GPL7端口相連接，光強傳感器 (12)的數據信號線DATA與ARMll處理系統(16)的端口 GPK15相連接；斜向下方向超聲波屏蔽開關(91)輸出端直接與ARMll處理系統(16)的輸入端GPKO相連接；水平方向超聲波屏蔽開關(92)輸出端直接與ARMll處理系統(16)的輸入端GPKl相連接；存折識別開關(93)輸出端直接與ARM處理系統11 (16)的輸入端GPK2相連接；藥品識別開關(94)輸出端直接與ARMll處理系統(16)的輸入端GPK3相連接；中英文轉換開關 (95)輸出端直接與ARMll處理系統(16)的輸入端GPK5相連接；如上述所述圖像-超聲波導盲系統的裝置，其特征在于=ARMll處理系統(16)的輸出端口 GPL2與蜂鳴器驅動電路(34)的輸入端相連；蜂鳴器驅動電路(34)的輸出端與蜂鳴器 (10)相連接；ARMll處理系統(16)的輸出端口 GPL3與LED報警燈驅動電路(33)的輸入端相連；LED報警燈驅動電路(33)的輸出端與紅色LED報警燈(8)相連接；ARMll處理系統 (16 )的輸出端口 GPL4與LED照明燈驅動電路(32 )的輸入端相連；LED照明燈驅動電路(32 ) 的輸出端與LED照明燈恒流驅動器(19)的輸入端相連接；LED照明燈恒流驅動器(19)的輸出端與LED照明燈(15)相連接；ARM處理系統(16)的輸出端口 GPL5與LED閃光燈驅動電路(31)的輸入端相連；LED閃光燈驅動電路(31)的輸出端與LED閃光燈(4)相連接；ARMll處理系統(16)的Audio端口與音頻放大器(6)輸入端相連接，音頻放大器(6) 輸出端與揚聲器(7)相連接；ARMll處理系統(16)的IXD端口 CCMl與IXD觸摸顯示器(2) 通過40芯軟排線相連接；整個電路置于裝置外殼(1)內，由3. 7V鋰電池(14)供電；3. 7V鋰電池(14)與DC_DC升壓電路板(11)輸入端相連，DC_DC升壓電路板(11) +5V輸出端與音頻放大器(6)、紅色LED 報警燈(8)、斜向下方向超聲波屏蔽開關(91)、水平方向超聲波屏蔽開關(92)、存折識別開關(93)、藥品識別開關(94)、中英文轉換開關(95)、蜂鳴器(10)、光強傳感器(12)、ARMll 處理系統(16)、斜向下方向超聲波傳感器(17)、散熱風扇(18)、LED照明燈恒流驅動器(19) 相連接，為其提供5V電源；DC_DC升壓電路板(11)+12V輸出端與LED閃光燈(4)、水平方向超聲波傳感器(13)相連，為其提供12V電源。
專利摘要本實用新型公開了一種圖像-超聲波導盲系統的裝置，其結構為包括CMOS小型攝像頭，光強傳感器，水平方向超聲波傳感器，ARM11處理系統，4.3英寸LCD觸摸顯示器。CMOS攝像頭與ARM處理系統的端口JP1直接連接；水平方向超聲波傳感器的輸入端口Trig與ARM處理系統的輸出端口GPL1相連接，水平方向超聲波傳感器的輸出口Echo與ARM處理系統的輸入端口GPK9相連接；斜向下方向超聲波傳感器的輸入口Echo與ARM處理系統的輸出端口GPL0相連接，斜向下方向超聲波傳感器的輸出口Echo與ARM處理系統的輸入端口GPK8相連接；光強傳感器的時鐘信號線CLK與ARM處理系統的GPL7端口相連接，光強傳感器的數據信號線DATA與ARM處理系統的端口GPK15相連接。本實用新型具有結構簡單，操作靈活，制造成本低的優點。
文檔編號G06K9/00GK202236171SQ201120271099
公開日2012年5月30日 申請日期2011年7月28日 優先權日2011年7月28日
發明者張華昱, 張向國, 王熙, 邱立朋 申請人:張華昱