本發明涉及一種智能導盲系統和智能導盲方法，特別是一種依據障礙物信息與用戶步長判斷閃避路徑的系統及其方法。

背景技術：

近年來，隨著科技的進步與人文的高度發展，人們越來越重視社會福利。因此，如何讓行動不便者有更便利的社會，已成為越來越重要的課題。以視障者為例，導盲設施的完備，例如在紅綠燈處或電梯里提供聲音報警，在人行道設置導盲磚、在提款機或自動售票機提供語音消息等，對于盲人行動的便捷性有莫大的幫助。

雖然導盲設施可以提升盲人行動的方便性，但導盲設施并不是盲人在行動時一定會需要的物品。實際上，盲人通常所使用的導盲物品例如導盲杖、導盲犬等，這些導盲物品都有缺點，例如，傳統導盲杖只可探觸身前不遠處地面的障礙物，盲人有可能來不及閃避障礙物；導盲犬雖可與視障者做些許互動，但其飼養培訓時間長且服務時間短，飼養成本非一般人可負擔。

為了解決這些常見導盲物品的缺點，目前也有些電子導盲物品，例如利用全球定位系統(GPS)配合語音系統的電子導盲裝置，這樣的電子導盲裝置可以將當前位置和/或行進指引信息告知給盲人用戶，但這樣的電子導盲裝置并無法將路上可能遇到的障礙物的信息，例如圍墻、樹木、和路邊停放的車輛等障礙物的信息告知給盲人用戶，也就是說，使用上述電子導盲裝置的盲人并無法明確地了解前方障礙物的相關信息。

綜上所述，可知現有技術中長期以來一直存在現有導盲物品無法讓盲人明確了解前方障礙物的相關信息的問題，因此有必要提出一種改進的技術手段，來解決這一問題。

技術實現要素：

有鑒于現有技術存在現有導盲物品無法讓盲人明確了解前方障礙物的相關信息的問題，本發明公開了一種智能導盲系統和智能導盲方法，其中：

本發明所公開的智能導盲系統，應用于便攜式裝置，且便攜式裝置與助行裝置連接，該智能導盲系統至少包括：數據加載模塊，用于加載用戶步長；信號接收模塊，用于接收助行裝置在偵測到障礙物時所產生的障礙物信號；障礙判斷模塊，用于依據障礙物信號判斷障礙物的寬度與距離；路線規劃模塊，用于依據障礙物的寬度與距離和用戶步長生成閃避路線；輸出模塊，用于輸出閃避路線。

本發明所公開的智能導盲方法，其步驟至少包括：連接便攜式裝置與助行裝置；便攜式裝置加載用戶步長；助行裝置在偵測到障礙物時產生障礙物信號，并傳送障礙物信號至便攜式裝置；便攜式裝置依據障礙物信號判斷障礙物的寬度與距離；便攜式裝置依據障礙物的寬度與距離和用戶步長生成閃避路線；該便攜式裝置輸出閃避路線。

本發明所公開的系統與方法如上，與現有技術之間的差異在于本發明通過便攜式裝置與助行裝置連接后，便攜式裝置依據助行裝置在偵測到障礙物時所產生的障礙物信號判斷礙障物的寬度與距離，并依據所判斷出的障礙物的寬度與距離以及預先取得的用戶步長生成閃避路線，由此解決現有技術所存在的問題，并可以達成讓用戶(尤其是盲人)可以安全閃避前方障礙物的技術效果。

附圖說明

圖1為本發明所述的智能導盲系統的系統架構圖。

圖2A為本發明實施例所述的計算用戶與障礙物之間距離的示意圖。

圖2B為本發明實施例所述的判斷行進方向的示意圖。

圖2C為本發明實施例所述的另一種判斷行進方向的示意圖。

圖3為本發明所述的智能導盲方法的方法流程圖。

附圖標記列表

100 便攜式裝置

102 助行裝置

110 數據加載模塊

130 身份識別模塊

150 信號接收模塊

160 障礙判斷模塊

170 通信模塊

180 路線規劃模塊

190 輸出模塊

201 障礙物

202 用戶

211 發射角度

212 與障礙物間的最長距離

213 障礙物寬度

221、222 區段

231、232 路線

具體實施方式

以下將配合附圖和實施例來詳細說明本發明的特征和實施方式，這些內容足以使任何本領域技術人員能夠輕易地充分理解本發明解決技術問題所應用的技術手段并據以實施，由此實現本發明可達成的效果。

本發明可以依據用戶的步長、障礙物的寬度、以及用戶與障礙物之間的距離引導用戶閃避障礙物。

以下先以圖1中的本發明的智能導盲系統的系統架構圖來說明本發明的系統運作。如圖1所示，本發明的系統含有助行裝置102以及便攜式裝置100。其中，便攜式裝置100還可以包括數據加載模塊110、信號接收模塊150、障礙判斷模塊160、路線規劃模塊180、輸出模塊190，以及可以附加的身份識別模塊130、通信模塊170。

便攜式裝置100與助行裝置102電連接。例如，便攜式裝置100可以使用連接線與助行裝置102連接，也可以使用無線自組織網絡(Wireless ad hoc network)、藍牙(Bluetooth)、近場通信(NFC)等無線技術與助行裝置102連接。

便攜式裝置100通常是用戶攜帶的裝置，包括但不限于智能手機、智能手表、電子書閱讀器、電子辭典、隨身聽或MP3播放器等。

助行裝置102與便攜式裝置100電連接，負責偵測障礙物，并負責在偵測到障礙物時，產生相對應的障礙物信號，以及將所產生的障礙物信號傳送給便攜式裝置100。一般而言，助行裝置102可以包括發射與接收能量信號的傳感器，并在接收到所發射出的能量信號的反射信號時產生相對應的障礙物信號。其中，上述能量信號可以是紅外線或超音波等，本發明沒有特別的限制。

在部分的實施例中，助行裝置102所包括的傳感器可以持續地以不同角度發射能量信號，并持續地接收與各個角度所發出的能量信號與障礙物接觸后產生的反射信號，由此通過所接收到的反射信號產生障礙物信號，但助行裝置102產生障礙物信號的方式并不局限于以上方式。其中，助行裝置102所產生的障礙物信號可以包括發射能量信號的角度以及障礙物距離，或可以包括發射能量信號的角度以及足以計算出障礙物距離的距離計算數據(例如發射能量信號至接收到相對應的反射信號的時間差)等。

助行裝置102可以是設置有偵測障礙物的傳感器的服飾、穿戴品、或手持物等，例如帽子、大衣、鞋子、手表、腰帶、項鏈、導盲杖等，但本發明所述的助行裝置102并不局限于以上物品。值得一提的是，在本發明中，助行裝置102并不只限于一個，也就是說，在本發明中，也可能有多個助行裝置102同時偵測障礙物。另外，若有多個助行裝置102與同一便攜式裝置100連接，則與同一便攜式裝置100連接的各個助行裝置102可能分別偵測不同方位的障礙物，例如，偵測用戶前方、上方、左方、右方、后方等方位的障礙物。

數據加載模塊110負責加載用戶步長。一般而言，數據加載模塊110可以預先儲存用戶步長，并讀取預先儲存的用戶步長，但數據加載模塊110加載用戶步長的方式并不局限于以上方式。數據加載模塊110也可以提供用戶接口給用戶輸入用戶步長，也可以依據設置于便攜式裝置100中的震動傳感器所產生的震動感測數據以及設置于便攜式裝置100中的位置傳感器所產生的位置感測數據計算用戶步長，由此加載用戶步長。更具體地，數據加載模塊110可以先依據震動傳感器所產生的震動感測數據的規律判斷用戶行走的步數，以及依據位置傳感器所產生的位置感測數據計算用戶行走的距離，再依據所判斷出的步數與所計算出的距離計算出用戶步長。但數據加載模塊110取得用戶步長的方式也不局限于以上方式。在部分的實施例中，數據加載模塊110也可以儲存所計算出的用戶步長。

數據加載模塊110可以將用戶步長儲存在內存、檔案或數據庫中，本發明沒有特別的限制。在部分的實施例中，數據加載模塊110所儲存的用戶步長可能并不只一個，數據加載模塊110可以依據身份識別模塊130所提供的表示用戶身份的身份識別數據選擇加載相對應的用戶步長。

身份識別模塊130可以供用戶輸入用戶識別數據，并依據被輸入的用戶識別數據判斷用戶身份。一般而言，身份識別模塊130可以預先儲存身份識別資料，并可以比對被輸入的用戶識別數據與預先儲存的身份識別數據，當被輸入的用戶識別數據與預先儲存的任何一個身份識別數據相符時，身份識別模塊130可以依據相符的身份識別數據判斷用戶身份。其中，上述用戶識別資料可以表示用戶身份，例如，賬號密碼、指紋、聲紋等，但本發明并不局限于以上方式。

信號接收模塊150負責接收助行裝置102在偵測到障礙物時所產生的障礙物信號。

障礙判斷模塊160負責依據信號接收模塊150所接收到的障礙物信號判斷障礙物的寬度與距離。障礙判斷模塊160可以依據多個障礙物信號中所包括的發射能量信號的角度以及障礙物的距離建構出障礙物的寬度，如圖2A所示，障礙判斷模塊160可以依據與障礙物201之間的最長距離212以及與最長距離212相對應的能量信號的發射角度211使用三角函數中的正切函數計算出障礙物寬度213。但在部份的實施例中，信號接收模塊150所接收到的障礙物信號中可能沒有包括障礙物的距離，而是包括了可以計算出障礙物距離的距離計算數據，則障礙判斷模塊160可以先由各個障礙物信號所包括的距離計算數據計算相對應的障礙物距離，例如計算距離計算數據中的時間差與音速的乘積(計算出的乘積即為兩倍的障礙物距離)，再依據各個障礙物信號中所包括的發射能量信號的角度以及所計算出的相對應的障礙物距離建構出障礙物的寬度。

在部分的實施例中，障礙判斷模塊160可以對障礙物進行判斷。障礙判斷模塊160可以記錄已知的障礙物的位置、種類、寬度等與障礙物相關的數據，并可以在偵測到障礙物時，依據偵測到障礙物的位置判斷偵測到的障礙是否為已知障礙物。

通信模塊170可以在障礙判斷模塊160判斷障礙物為路口時，聯機至交通服務器(圖中未示)取得被判斷為障礙物的路口的當前信號信息。其中，交通服務器可以被設置在管理交通業務的單位或部門中，也可能被設置在被判斷為障礙物的路口周圍，通信模塊170可以通過移動通信網絡、無線網絡、或藍牙技術與交通服務器連接。

路線規劃模塊180負責依據障礙判斷模塊160所判斷出的障礙物的寬度與距離以及數據加載模塊110所加載的用戶步長生成閃避路線。其中，路線規劃模塊180所生成的閃避路線包括一組或多組行進方向以及相對應的行進步數。例如，向左28步、先向后4步再向右13步等。

一般而言，如圖2B所示，當障礙物201位于用戶202前方時，用戶可以將障礙物垂直分為兩個區段(區段221、222)，路線規劃模塊180可以選擇長度較短的區段222的方向作為行進方向，并依據長度較短的區段222的長度與用戶步長計算行進步數，由此生成包括一組行進方向與相對應的行進步數的閃避路線。若障礙物201如圖2C所示，并非僅僅是位于用戶202前方，而是部分環繞了用戶，則路線規劃模塊180可以先計算向左繞過障礙物201的路線231的距離以及向后繞過障礙物201的路線232的距離，并選擇較短的路線232的方向作為行進方向，并以較短的路線232的距離以及用戶步長計算行進步數，其中，由于路線232有一個轉折，所以路線規劃模塊180可以生成包括兩組行進方向與相對應的行進步數的閃避路線。但路線規劃模塊180生成閃避路線的方式并不局限于以上方式。

在部分的實施例中，路線規劃模塊180可以依據便攜式裝置100的當前位置，由預先建立的數據庫中或聯機至地理信息服務器下載一定范圍內的地理信息，由此加載便攜式裝置100當前位置一定范圍內的地理信息，并依據所加載的地理信息中所表示的當前位置的周圍環境和/或地形地物結合障礙判斷模塊160所判斷出的障礙物的寬度與距離生成閃避路線。也就是路線規劃模塊180可以依據障礙物的寬度與距離在所加載的地理信息中加入障礙物的數據，由此在路線規劃模塊180如已知路線規劃技術依據地理信息規劃閃避路線時，所規劃出的閃避路線不會穿過障礙物，而是繞過障礙物，或是選擇其他路線行進。

路線規劃模塊180也可以持續依據信號接收模塊150所接收到的障礙物信號不斷調整閃避路線。更具體地，隨著用戶的移動，當路線規劃模塊180依據障礙物信號判斷出障礙物的寬度較先前判斷的寬度更長時，路線規劃模塊180可以依據新判斷出的障礙物的寬度與距離規劃閃避路線。

路線規劃模塊180也可以偵測用戶行為，并依據所偵測到的用戶行為的嚴重性選擇調整或不調整所生成的閃避路線。其中，路線規劃模塊180所偵測的用戶行為包括但不限于依據便攜式裝置100的音頻傳感器偵測用戶所發出的聲音、依據便攜式裝置100的震動傳感器偵測用戶的手勢、用戶的行進速度等。當路線規劃模塊180所偵測到的用戶所發出的聲音過于驚慌、用戶的手勢過大、用戶的行進速度過慢或不斷改變時，路線規劃模塊180可以判斷目前規劃的閃避路線并不適合用戶，并可以再次規劃其他閃避路線。

輸出模塊190負責輸出路線規劃模塊180所生成的閃避路線。一般而言，輸出模塊190可以如已知導航裝置或軟件使用語音播放的方式，依據播放路線規劃模塊180所生成的閃避路線所包括的各組行進方向和相對應的行進步數。但輸出模塊190輸出閃避路線的方式并不局限于以上方式。

輸出模塊190也可以輸出通信模塊170所取得的被障礙判斷模塊160判斷為障礙物的路口的當前信號信息。與上述相似的，輸出模塊190可以使用語音播放的方式輸出當前信號信息。

接著以一個實施例來解說本發明的運作系統與方法，并請參照圖3中的本發明所述的智能導盲方法的方法流程圖。在本實施例中，假設用戶為盲人，便攜式裝置100為智能手機，用戶手持的導盲杖中設置有助行裝置102，但本發明并不以上述為限。

當用戶使用本發明時，首先需要連接便攜式裝置100與助行裝置102(步驟301)。在本實施例中，假設便攜式裝置100與助行裝置102通過藍牙技術連接。

在用戶操作便攜式裝置100執行應用本發明的應用程序后，數據加載模塊110可以加載用戶步長(步驟320)。在本實施例中，若便攜式裝置100記錄了多個用戶的用戶步長，則身份識別模塊130可以供用戶輸入用戶識別數據，再依據被輸入的用戶識別數據判斷用戶身份，使得數據加載模塊110加載與身份識別模塊130所判斷出的用戶身份對應的用戶步長。

但如果與被輸入的用戶識別數據相對應的用戶步長不存在，則便攜式裝置100的數據加載模塊110可以在用戶行進時，依據被設置于便攜式裝置100中的震動傳感器所產生的震動感測數據以及被設置于便攜式裝置100中的位置傳感器所產生的位置感測數據計算用戶步長，并加載所計算出的用戶步長。數據加載模塊110也可以儲存所計算出的用戶步長以供下次加載。

而在便攜式裝置100與助行裝置102連接(步驟301)后，助行裝置102可以開始不斷地偵測障礙物，當助行裝置102偵測到障礙物時，可以產生相對應的障礙物信號(步驟330)，并將所產生的障礙物信號傳送給便攜式裝置100(步驟350)。在本實施例中，假設助行裝置102所產生的障礙物信號包括能量信號的發射角度以及發射能量信號到接收到相對應的反射信號的時間差。

在便攜式裝置100的信號接收模塊150接收到助行裝置102所傳送的障礙物信號后，便攜式裝置100的障礙判斷模塊160可以依據信號接收模塊150所接收到的障礙物信號判斷障礙物的寬度與距離(步驟360)。在本實施例中，障礙判斷模塊160可以依據能量信號的發射角度以及發射能量信號到接收到相對應的反射信號的時間差計算障礙物的寬度與距離。

在便攜式裝置100的障礙判斷模塊160判斷出障礙物的寬度與距離后，便攜式裝置100的路線規劃模塊180可以依據障礙判斷模塊160所判斷出的障礙物的寬度與距離以及數據加載模塊110所加載的用戶步長生成閃避路線(步驟370)。在本實施例中，假設障礙物位于用戶前方，路線規劃模塊180可以先依據便攜式裝置100的當前位置加載一定范圍內的地理信息，再將障礙判斷模塊160所判斷出障礙物的寬度與距離與所加載的地理信息所表示的當前位置的周圍環境和/或地形地物結合，并依據包括障礙物的寬度與距離的地理信息生成閃避路線。其中，被路線規劃模塊180生成的閃避路線包括一組行進方向以及相對應的行進步數，由此讓用戶可以沿著道路方向橫向移動以離開障礙物的阻擋范圍。

實際上，當用戶的前方有障礙物時，助行裝置102可以連續地偵測到障礙物并產生障礙物信號(步驟330)，以及將所產生的障礙物信號傳送到便攜式裝置100(步驟350)，所以，便攜式裝置100的障礙判斷模塊160可以持續的判斷出障礙物的寬度與距離(步驟360)，使得便攜式裝置100的路線規劃模塊180可以依據障礙判斷模塊160持續判斷出的障礙物的寬度與距離不斷生成并更新閃避路線(步驟370)，直到助行裝置102無法再偵測到障礙物時，路線規劃模塊180才可以停止生成新的閃避路線。

在便攜式裝置100的路線規劃模塊180生成閃避路線后，便攜式裝置100的輸出模塊190可以輸出路線規劃模塊180所生成的閃避路線(步驟380)。在本實施例中，輸出模塊190可以使用語音，播放路線規劃模塊180所生成的閃避路線中的行進方向以及相對應的行進步數，例如語音播放“前方有障礙物，請向右移動35步”，使得用戶可以依據輸出模塊190所播放的語音行進，由此安全地繞過障礙物。如此，通過本發明，用戶可以在維持行進路線的情況下安全地閃避前方障礙物。

上述的實施例中，在便攜式裝置100的路線規劃模塊180生成閃避路線后，路線規劃模塊180可以通過震動傳感器和/或音頻傳感器保持偵測用戶行為，并在偵測到用戶行為時，依據所偵測到的用戶行為選擇調整或不調整所生成的閃避路線。

另外，上述的實施例中，當便攜式裝置100的障礙判斷模塊160判斷出障礙物為路口時，便攜式裝置100的通信模塊170可以聯機至交通服務器以取得前方路口的當前信號信息，便攜式裝置100的輸出模塊190可以使用語音播放的方式輸出通信模塊170所取得的當前信號信息。例如，語音播放“前方路口為紅燈，請停止前進”或“前方路口為綠燈，請繼續前進”等。

綜上所述，可知本發明與現有技術之間的差異在于具有在便攜式裝置與助行裝置連接后，便攜式裝置依據助行裝置于偵測到障礙物時所產生的障礙物信號判斷礙障物的寬度與距離，并依據所判斷出的障礙物的寬度與距離以及預先取得的用戶步長生成閃避路線的技術手段，借助這一技術手段可以來解決現有技術所存在的現有導盲物品無法讓盲人明確了解前方障礙物的相關信息的問題，進而達成讓用戶(尤其是盲人)可以安全閃避前方障礙物的技術效果。

再者，本發明的智能導盲方法，可實現于硬件、軟件或硬件與軟件的組合中，也可在計算機系統中以集中方式實現或以不同組件散布于若干互連的計算機系統的分散方式實現。

雖然本發明所公開的實施方式如上，但所述的內容并非用于直接限定本發明的專利保護范圍。任何本發明所屬技術領域中的技術人員，在不脫離本發明所公開的精神和范圍的前提下，對本發明的實施的形式上和細節上作些許的改變和修正，均屬于本發明的專利保護范圍。本發明的專利保護范圍，仍須以所附的權利要求所界定的范圍為準。