一种用于视障人士导盲的路径规划与避障方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113377097A(43)申请公布日2021.09.10(21)申请号202110099005.4(22)申请日2021.01.25(71)申请人杭州易享优智能科技有限公司地址311101浙江省杭州市余杭区乔司街道永西村5组7号1015(72)发明人刘宇红李伟斌付建伟张荣芬胡国军(74)专利代理机构北京众合诚成知识产权代理有限公司11246代理人刘妮(51)Int.Cl.G05D1/02(2020.01)权利要求书2页说明书6页附图4页(54)发明名称一种用于视障人士导盲的路径规划与避障方法(57)摘要本发明公开一种用于视障人士导盲的路径规划与避障方法，运用机器视觉和人工智能技术对环境进行3D建模，对环境中的静态和动态障碍物进行检测和识别，获取障碍物所在区域，并计算出相对视障人士的距离和方位，采用九方格地图进行有效行走路径规划，通过语音播报前方路况信息，提示视障人士行走与避障；本发明能在动态环境下，感知环境中障碍物的空间位置，规划出供视障人士行走的路线，为视障人士的出行提供方便。CN113377097ACN113377097A权利要求书1/2页1.一种用于视障人士导盲的路径规划与避障方法,其特征在于，包括以下步骤：步骤一：将双目摄像头安装到穿戴式终端上，对环境中的静态和动态障碍物进行检测和识别，获取障碍物所在区域；步骤二：运用机器视觉和人工智能技术对环境进行3D建模，所述3D建模的模型地图为包括有九个有效区域的九方格地图，将九方格地图中的底部中间位置处的有效区域方格作为用户落脚点的起始方格，每一个有效区域的方格的边长设置为0.5m，视障人士下一步的行走路径以起始方格为基准，以左方、右方、左前方、正前方或右前方的方格为即将行走的规划路线，路径规划的结果根据当前前方有效区域内的障碍物分布来确定；步骤三：路径规划，依据目标检测算法和双目测距算法得到有效区域内障碍物所在位置、大小及与视障人士的距离，然后根据每个障碍物所在位置规划出下一步的行走路线；步骤四：通过语音播报前方路况信息，提示视障人士行走与避障，然后重新规划路径。2.根据权利要求1所述的一种用于视障人士导盲的路径规划与避障方法，其特征在于：在所述步骤三中，所述路径规划算法的实现步骤为：步骤一：找出有效区域内距离视障人士最近的一个和多个目标，将其映射到九方格所在区域内；步骤二：标出每个目标在九方格地图上的位置和覆盖区域，目标的位置以检测到的目标框为基准，目标的覆盖区域就是检测框检测到的区域；步骤三：方格有效性检测，方格有效性由覆盖每个方格的目标的区域和大小确定，具体针对每个格子所在位置的不同有不同的计算方法；步骤四：规划有效行走路径，对于标记为无效的方格均为不可通行区域，路径规划时均认为是非通行区；有效路径的规划是以起始方格S32为出发点，沿左方、右方、左前方、正前方和右前方5个方向查找是否存在可通行区域，可通行区域必须是有效方格所在区域，如果找到可以通行的区域，就将其标识为可通行路径，如果存在多条可通行路径就依次按正前方、左前方、右前方、左方、右方的优先级顺序选择最优路线。3.根据权利要求2所述的一种用于视障人士导盲的路径规划与避障方法，其特征在于：在所述步骤三中，检测算法流程为：S1、检测第一行，也就是九方格最上面一行的方格，首先检测中间格子S12，如果S12没有被目标覆盖，则将其标记为S12＝11有效；如果S12的左半部分或右半部分有大于格子1/3面积被覆盖，则将其标记为S12＝00无效，反之如果目标覆盖面积小于等于方格面积的1/3，则标记为有效，其中左半部分覆盖的标记为S12＝01右有效，右半部分覆盖的标记为S12＝10左有效，如果S12的中心部分有目标覆盖，则标记为S12＝00无效；其次检测右格子S13，如果S13没有被目标覆盖，则将其标记为S13＝11有效；如果S13的左半部分或右半部分有大于格子1/3面积被覆盖，则将其标为S13＝00无效，反之如果目标覆盖面积小于等于方格面积的1/3，则标记为有效，其中左半部分覆盖的标记为S13＝01右有效，右半部分覆盖的标记为S13＝10左有效；如果S13的中心部分有目标覆盖，则标记为S13＝00无效；同理，对左格子S11进行相同的处理；所述覆盖面积的计算是根据目标检测框宽度覆盖所在格子的区间长度乘以方格边长来计算的；S2、检测第二行，也就是九方格中间一行的方格，首先检测中间格子S22，如果S22没有被2CN113377097A权利要求书2/2页目标覆盖，则将中间格子标记为S22＝11有效；如果S22的左半部分或右半部分有大于格子1/3面积被覆盖，则将中间格子标记为S22＝00无效，反之如果目标覆盖面积小于等于方格面积的1/3，则标记为有效，其中左半