采用FPGA技術(shù)的智能導(dǎo)盲犬設(shè)計(jì)方案

眾所周知眼晴是“心靈之窗”，而對于突然失去或從未擁有過“心靈之窗”的盲人來說，生活上的困難與心理上的痛苦是可想而知的。他們的衣食住行存在諸多不便，而在出行與人際交往中遇到的困難更加突出，基于此設(shè)計(jì)了智能導(dǎo)盲犬。生活中，導(dǎo)盲犬習(xí)慣于頸圈、導(dǎo)盲牽引帶和其他配件的約束；懂得“來”、“前進(jìn)”、“停止”等口令；可以帶領(lǐng)盲人安全地走路，當(dāng)遇到障礙和需要拐彎時(shí)，會(huì)引導(dǎo)主人停下以免發(fā)生危險(xiǎn)。但是，導(dǎo)盲犬的培訓(xùn)過程長達(dá)18個(gè)月，綜合費(fèi)用達(dá)2.5～3萬美元，如此昂貴的價(jià)格不是普通用戶能承擔(dān)的，所以這里設(shè)計(jì)一個(gè)智能導(dǎo)盲犬，從而為盲人帶來便利。

本系統(tǒng)主要解決的是盲人在出行和人際交往中遇到的問題，主要功能有：行進(jìn)中的障礙物檢測、識(shí)別與定位，其中包括移動(dòng)的物體與靜止的物體識(shí)別；測定障礙物的速度與距離；對周圍的路線的特定環(huán)境標(biāo)志進(jìn)行環(huán)境辨認(rèn)，檢測出熟悉的地點(diǎn)，方便盲人了解情況，并同時(shí)也以此為信息主動(dòng)控制導(dǎo)盲犬，實(shí)現(xiàn)人的主觀控制；人性化的語音提示，能夠根據(jù)信息重要程度主動(dòng)提示當(dāng)前情況，幫助盲人獲取必要信息，幫助盲人決策；系統(tǒng)還可以對周邊環(huán)境發(fā)生的特殊情況向家屬發(fā)送短消息，必要時(shí)可以發(fā)送圖片，實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步的安全性。

1 設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)

本設(shè)計(jì)系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)采集、處理、存儲(chǔ)、反饋等子系統(tǒng)構(gòu)架而成。首先由兩路信息采集系統(tǒng)――超聲波測速測距系統(tǒng)及圖像采集系統(tǒng)采集外部環(huán)境信息，經(jīng)決策處理系統(tǒng)對信息進(jìn)行處理，并進(jìn)行多模塊輸出，其中有信息的反饋系統(tǒng)可以面向使用者提供足夠的信息提示，同時(shí)，又可通過運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)對“導(dǎo)盲犬”進(jìn)行實(shí)時(shí)控制。存儲(chǔ)系統(tǒng)可以將采集和處理的環(huán)境信息進(jìn)行存取，方便查詢。

1.1 系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)

圖1為系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)圖。



1.2 硬件設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)

本設(shè)計(jì)主要功能模塊有：

攝像頭監(jiān)測及智能識(shí)別模塊，超聲波測速與測距模塊，電機(jī)驅(qū)動(dòng)與控制模塊，NiosⅡ處理器模塊，語音播報(bào)模塊，通信與定位模塊，實(shí)時(shí)存儲(chǔ)模塊，即插即用液晶顯示模塊。

硬件框架圖如圖2所示。


1.3 軟件流程結(jié)構(gòu)

軟件流程結(jié)構(gòu)如圖3所示。