基于三维重建的智能导盲仪发展应用

高 珊，刘春艳，贾焦予

（长春理工大学光电信息学院 吉林 长春 130000）

1 基本情况介绍

以三维重建为技术核心，通过三维重建生成景深图像，同时配合姿位传感器，从而得到三维空间坐标。根据三维空间坐标，便可以得到地形图，由地形图判断前方是平地还是斜坡，抑或台阶等情况，通过智能语音将信息传递给盲人。同时使用指南针传感器和GPS模块，通过智能语音的方式将盲人前进的方向和目前所在的位置传递给盲人。通过上述一系列的过程，完成为盲人导航的任务。

首次使用双目相机实现三维重建的功能，与传统的超声波导盲仪相比，有无可比拟的优势，稳定性、准确度都有大幅度的提高，使得盲人能够准确的了解当前的路况信息，方便盲人的出行，这也正是本项目的特色和创新之处。同时本项目还增加了方向和位置信息，使得盲人不仅能了解路况信息，还能了解自己的位置信息。

根据当前的行业背景，并在阅读大量参考文献的基础上，从技术角度和市场角度两个方面完成项目的整体设计。整个项目最后需要实现双目视觉图像的获取、计算视差、生成空间坐标、根据空间坐标进行模式分类、根据分类结果实现地形图的生成、指南针传感器和GPS模块信息的获取、语音模块等部分。

针对现在市场上存在的主要导盲产品，我们设计的产品具备一定的竞争力，尤其在价格、便携性、实用角度等方面存在明显的优势。为我们将来的市场推广奠定了良好的基础。

2 导盲仪技术独特性

首次使用双目相机实现三维重建的功能，与传统的超声波导盲仪相比有无可比拟的优势，稳定性、准确度都有大幅度的提高，使得盲人能够准确的了解当前的路况信息，方便盲人的出行，这也正是本项目的特色和创新之处。同时本项目还增加了方向和位置信息，使得盲人不仅能了解路况信息，还能了解自己的位置信息。

3 市场分析和竞争分析

目前由于技术水平的限制，以及社会关注度的不够，盲人的导航问题一直没有得到很好地解决。盲人是残疾人当中一个特殊的群体，他们由于先天或后天的生理缺陷丧失了视觉资讯，然而视觉资讯是人类获得知识和经验的主要来源，因此，盲人在日常生活和安全行进方面受到很大的制约。在现实生活中，大多数的盲人都是通过普通的盲杖来辅助行走的，这种盲杖只是一根普通的长杆，它只能探测局部的障碍物，存在着太多的不足。导盲犬虽然可以协助引导盲人行进，但存在训练周期和适应期过长、成本较高的缺点，这也使导盲犬的使用率并不高。

为了协助盲人安全行进，提高他们的生活质量，世界各国一直在进行着电子导盲系统的研制。已经成功研制的电子导盲系统主要是超声波导盲仪。超声波导盲仪的缺陷是使用者在行进时需要不断进行扫描探测动作，而发现障碍物后，必须经过附加测量才能知道其尺寸，因此降低了行进的速度。并且，超声波不能探测出凹坑等障碍，它的传播也会受到衍射、散射和吸收的影响，使得超声波导盲仪存在漏检盲区信息的问题。移动式机器人在功能上更完善，但是硬件和开发成本太高，并且体积庞大，在行动范围上受地形影响很大，穿戴式导盲仪重量较重，成本较高，无法给盲人提供心理上的安全感，引导式手杖是目前相对理想的一种导盲仪，但是还存在体积大、不宜携带等缺点。所以，这几种导盲仪的应用范围太过局限，效果不够好，没有得到广泛的应用。

世界卫生组织设在日内瓦的防盲和防聋规划主任Thylefore博士指出：中国是全世界盲人最多的国家，约有500万盲人，占全世界盲人口的18%.每年在中国约有45万人失明，如果允许目前的趋势继续保持不变，到2020年预期中国盲人将增加4倍。盲人的人口比例日益增大，但是在这些人口中，由于经济等各方面原因，只有其中极小部分的盲人可以使用超声波导盲仪等现在市场上存在的较为成熟的导盲产品。我们设计的基于三维重建的智能导盲仪造价低，在使用便捷性、有效性等方面都优于目前市场上存在的主要产品，所以我们的产品具备较强的社会竞争力。

4 结语

研发的智能导盲仪基于三维重建技术，能有效的恢复出三维场景信息，获取路况。依靠导盲手杖的定位系统及感应器等内置设备掌握行进方向，前往目的地与朋友会合。该设计主要由导盲模块和蓝牙耳机两部分组成，耳机能够将信息（如路面障碍物、约见朋友的位置等）实时传达给使用者，帮助他们随时调整前进方向。