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一種適合馬路低頭族的安全出行裝置及其避障方法與流程

文檔序號:12473333閱讀:291來源:國知局
一種適合馬路低頭族的安全出行裝置及其避障方法與流程

本發明涉及智能危險預警技術領域,特別涉及一種適合馬路低頭族的安全出行裝置及其避障方法。



背景技術:

無線網絡的發展以及智能移動終端產品的普及,給我們的生活帶來極大的便捷,但是由于生活節奏的加快,更多人選擇利用零碎的時間,比如走路的時間,通過移動端進行休閑娛樂。“馬路低頭族”已經成為一個龐大人群,對交通安全構成巨大威脅。如何讓他們在出行中不用“步步驚心”,是目前全世界共同面臨的問題。以往的輔助性的安全出行裝置只是針對于視覺或聽覺有障礙的人群,而且只是彌補單一方面的缺陷。在外觀來講,大多數現有設備都顯得笨拙不便,容易吸引異樣關注。所以需要一個專門的設備,為出行中注意力分散的人群提供預警功能,保障這些人群的出行安全,減少交通事故的發生。



技術實現要素:

本發明的目的在于提供一種適合馬路低頭族的安全出行裝置及其方法,以解決現有的低頭族出行時,由于注意力不集中而造成較為嚴重的安全隱患的問題。

為實現上述目的,本發明提供了一種適合馬路低頭族的安全出行裝置,包括:

傳感器采集模塊,包括GPS模塊、攝像頭模組、距離傳感器及聲音采集器,分別用于獲取實時的定位信息、采集裝置所在周圍環境的圖像數據、距離數據及聲音數據;

微處理器模塊,用于對所述定位信息、圖像數據及距離數據進行處理,以獲得環境中裝置所在處及異常點的位置信息,以及對所述聲音數據進行處理,以獲得異常點的聲音信息,并根據所述位置信息及聲音信息輸出安全指示指令;

電源模塊,用于為其他模塊供電;

輸出模塊,用于在所述安全指示指令的控制下,輸出安全指示信號至移動終端設備,以控制所述移動終端設備顯示安全提示信息,或控制以屏蔽所述移動終端設備。

較佳地,還包括:

出行記錄模塊,用于在出行過程中對出行路線、出行時間、異常點的位置、異常點的聲音數據以及圖像數據進行記錄,以便為所述微處理器在再次出行時作為輸出安全指示指令的參考;

人機交互模塊,用于在接入網絡后,接收預先設定出行時間、目的地及宏觀路線、下載離線地圖的命令,并根據所述出行記錄模塊的記錄,進行宏觀路線上的對應的異常點的篩選,并將篩選后確認的異常點發送至所述微處理器模塊以輸出安全指示指令。

較佳地,還包括存儲器,所述存儲器與所述微處理器相連,用于存儲聲音模型數據庫,所述聲音模型數據庫包括若干條聲音數據模型以及對應的安全指示指令,以供所述微處理器模塊調用所述聲音模型數據庫進行與聲音數據的比較和匹配,根據比較和匹配的結果獲得安全指示指令,所述安全指示指令包括與輸出模塊是否報警、報警方式相關的命令。

較佳地,所述傳感器采集模塊還包括數字信號處理器,所述數字信號處理器用于在所述聲音采集器采集到聲音數據后,對所述聲音數據的信號進行放大并濾除噪聲。

較佳地,微處理器模塊還包括攝像頭模組控制模塊,用于在微處理器模塊獲得異常點的位置信息或聲音信息后發送開啟命令至所述攝像頭模組使所述攝像頭模組開啟采集圖像數據。

較佳地,所述輸出模塊包括:

移動終端設備控制裝置,用于在所述安全指示指令的控制下,輸出安全指示信號至移動終端設備,以控制所述移動終端設備顯示安全提示信息;

信號屏蔽裝置,用于在所述安全指示指令的控制下,發送屏蔽信號以屏蔽所述移動終端設備。

本發明還提供了一種適合馬路低頭族的安全出行裝置的避障方法,包括以下步驟:

S1:傳感器采集模塊采集裝置所在周圍環境的定位信息、圖像數據、距離數據及聲音數據;

S2:微處理器模塊對所述定位信息、圖像數據、距離數據及聲音數據進行處理,提取異常點與裝置間的實際距離;

S3:微處理器模塊根據所述實際距離及/或聲音數據判斷所述異常點是否對繼續行進造成影響,如否,退出,如是,進入步驟S4;

S4:微處理器模塊根據所述異常點的信息,控制輸出模塊輸出安全指示信號至移動終端設備,以控制所述移動終端設備顯示安全提示信息,或控制以屏蔽所述移動終端設備。

較佳地,所述微處理器模塊提取異常點時,所述異常點來自離線地圖,或通過距離數據及聲音數據的分析得到,或來自出行記錄模塊記錄的異常點,其中,當所述異常點來自離線地圖時,所述微處理器模塊直接啟動信號屏蔽器裝置使其發送屏蔽信號,以屏蔽移動終端設備,當所述異常點來自出行記錄模塊記錄的異常點時,所述微處理器模塊控制移動終端設備控制裝置輸出安全指示信號至移動終端設備,以控制所述移動終端設備顯示安全提示信息。

較佳地,所述微處理器模塊通過距離數據及聲音數據的分析得到異常點時具體如下:

所述微處理器模塊根據所述實際距離判斷所述異常點是否對繼續行進造成影響的過程具體為:首先,提取前方異常點與裝置間的實際距離,當所述實際距離小于預設閾值T1時,所述微處理器模塊根據所述異常點的信息控制移動終端設備控制裝置輸出安全指示信號至移動終端設備,以控制所述移動終端設備顯示安全提示信息;當所述實際距離小于閾值T2時,所述微處理器模塊根據所述異常點的信息直接啟動信號屏蔽器裝置使其發送屏蔽信號,以屏蔽所述移動終端設備,其中,T1<T2;

所述微處理器模塊根據所述聲音數據判斷所述異常點是否對繼續行進造成影響的過程具體為:首先,提取聲音數據對應的聲音能量,當所述聲音能量大于預設閾值N1時,所述微處理器模塊根據所述異常點的信息控制移動終端設備控制裝置輸出安全指示信號至移動終端設備,以控制所述移動終端設備顯示安全提示信息;當所述聲音能量大于閾值N2時,所述微處理器模塊根據所述異常點的信息直接啟動所述信號屏蔽器裝置使其發送屏蔽信號,以屏蔽所述移動終端設備,其中,N1<N2。

較佳地,所述圖像數據為二維數組形式的深度圖像數據,則所述步驟S2具體包括:

S21:利用所述深度圖像數據構造灰度圖像,得到坐標值;

S22:返回二維數組形式的深度圖像數據查找所需要的深度信息,并進行偏移距離的計算;

S23:將障礙物對應的深度像素轉換為障礙物與裝置間的實際距離,其中,所述實際距離包括邊緣距離和深度距離;

則所述步驟S3進一步包括:

S31:判斷所述邊緣距離是否均位于左邊,如是,進入步驟S32,如否,進入步驟S33;

S32:將邊緣距離對應的障礙物視為一個整體,并將最右側的邊緣距離作為障礙物信息以輸出模塊輸出安全指示信號;

S33:判斷所述邊緣距離是否均位于右邊,如是,進入步驟S34,如否,進入步驟S35;

S34:將邊緣距離對應的障礙物視為一個整體,并將最左側的邊緣距離作為障礙物信息以輸出模塊輸出安全指示信號;

S35:獲取兩個障礙物的間距,并判斷所述間距是否大于閾值,如是,控制輸出模塊輸出直線通過的安全指示信號,如否,控制輸出模塊輸出避障通過的安全指示信號。

本發明的有益效果是:

本發明提供的適合馬路低頭族的安全出行裝置通過對實時位置信息及常規異常位置信息進行分析,以及對距離信息和聲音信息的分析,從宏觀和微觀兩個方面幫助使用者及時地規避危險。不僅能交互地利用現有的出行信息,而且可實時地讓使用者對障礙物以及例如汽車鳴笛等異常聲音,也能夠及時反應。另外,本發明在普通背包的基礎上進行改進,外觀上只是在背包的肩帶上設置了一個黑色盒狀裝置,避免引起路人異樣眼光,適合經常邊走路邊聽歌或低頭玩手機的“馬路低頭族”使用。

附圖說明

圖1為優選實施例提供的裝置組成示意圖;

圖2為另一優選實施例提供的裝置組成示意圖;

圖3為優選實施例提供的裝置部分結構使用示意圖。

具體實施方式

為更好地說明本發明,茲以一優選實施例,并配合附圖對本發明作詳細說明,具體如下:

如圖1所示,本實施例提供的適合馬路低頭族的安全出行裝置,包括:

傳感器采集模塊10,包括GPS模塊11、攝像頭模組12、距離傳感器13及聲音采集器14,分別用于獲取實時的定位信息、采集裝置所在周圍環境的圖像數據、距離數據及聲音數據;

微處理器模塊20,用于分別獲取來自GPS模塊11、攝像頭模組12、距離傳感器13及聲音采集器14的定位信息、圖像數據、紅外測距數據及聲音數據,并對定位信息、圖像數據、紅外測距數據及聲音數據進行處理,以獲得環境中裝置所在處及異常點的位置信息,以及對所述聲音數據進行處理,以獲得異常點的聲音信息,并根據所述位置信息及聲音信息輸出安全指示指令;

電源模塊30,用于為其他模塊供電;

輸出模塊40,用于在所述安全指示指令的控制下輸出安全指示信號至移動終端設備以控制所述移動終端設備顯示安全提示信息或控制,以屏蔽移動終端設備80。其中,安全指示信號以無線的形式發送至移動終端設備,本發明的輸出模塊可以通過開啟藍牙、連入WiFi網絡或移動通信網絡等方式與移動終端設備進行無線通信。

進一步地,該裝置還包括存儲器50,存儲器50與微處理器20相連,用于存儲聲音模型數據庫,其中,該聲音模型數據庫包括若干條聲音數據模型以及對應的安全指示指令,以供微處理器模塊20調用該聲音模型數據庫進行與聲音數據的比較和匹配,根據比較和匹配的結果獲得安全指示指令,這里的安全指示指令包括與輸出模塊是否報警、報警方式相關的命令。

在另一優選實施例中,如圖2所示,該裝置還包括:

出行記錄模塊60,用于在出行過程中對出行路線、出行時間、異常點的位置、異常點的聲音數據以及圖像數據進行記錄,以便為所述微處理器在再次出行時作為輸出安全指示指令的參考;

人機交互模塊70,用于在接入網絡后,接收預先設定出行時間、目的地及宏觀路線、下載離線地圖的命令,并根據所述出行記錄模塊的記錄,進行宏觀路線上的對應的異常點的篩選,并將篩選后確認的異常點發送至所述微處理器模塊以輸出安全指示指令。

其中,上述的圖像采集器11優選為為深度攝像頭,該深度攝像頭用于采集深度圖像數據,而所述微處理器根據所述深度圖像數據處理得到異常點(如障礙物)的位置及大小等信息。距離傳感器12優選為紅外發射器,用于直接檢測障礙物與裝置間的距離。而聲音采集器13優選為麥克風。

上述的傳感器采集模塊10還包括數字信號處理器15,數字信號處理器15用于在聲音采集器14采集到聲音數據后,對聲音數據的信號進行放大并濾除噪聲。當然,該數字信號處理器15也可用于對來自攝像頭模組12、距離傳感器13的信號進行進一步的優化處理,本發明不限定其具體功能為僅處理聲音信號。

進一步地,參見圖2,本實施例中的輸出模塊40還包括:

移動終端設備控制裝置41,用于在安全指示指令的控制下輸出安全指示信號至移動終端設備以控制所述移動終端設備顯示安全提示信息;

信號屏蔽裝置42,用于在安全指示指令的控制下發送屏蔽信號以屏蔽所述移動終端設備。

如圖3所示,本實施例中傳感器采集模塊10的GPS模塊(GPS模塊為內置模塊,圖3中未示出)、攝像頭模組12、距離傳感器13及聲音采集器14可與背包整體相連,其中,攝像頭模組12、距離傳感器13及聲音采集器14可集成設置為一體式結構,也可根據需要設置為分體式結構。具體地,本發明裝置的傳感器采集模塊可通過設置一連接夾子或別針等連接件與背包帶相連,其位置可根據使用者的實際需求進行調整,一般可以調整到使用者的前方肩部位置,以使攝像頭的方向向前。當然,在其他優選實施例中,還可以設置該傳感器采集模塊連接至衣物或佩飾上,本發明不限制其具體的連接物,只要其能夠滿足連接至使用者的衣飾(包括背包、手杖等用品)上后能夠測量得到使用者前方或周圍的障礙物的距離數據及周圍環境的聲音數據即可。

其中,本實施例中的微處理器模塊中包括一嵌入式微處理器,其采用基于ARM的架構,可實現實時監控,不用停止處理器的運行就可以讀寫和修改存儲器。另外在穩定性、功耗、性能等方面都有上佳表現。由于芯片本身存儲容量不大,所以本實施例中采用外置的存儲器,用于存儲深度圖像數據以及聲音模型數據庫的數據。而輸出模塊采用手環震動方式實現,主要是方便提醒障礙方位以及危險提醒,提高使用者的注意力,防止因繼續的注意力分散,而發生危險。電源模塊用于為其他模塊供電。基于ARM架構的嵌入式微處理器、存儲器、電源等模塊可置于背包內部。在其他優選實施例中,嵌入式微處理器、存儲器、電源等模塊可設為與傳感器模塊一體的微型集成結構,同時連接在衣飾上,方便在不同場合使用。

本發明還提供了一種適合馬路低頭族的安全出行裝置的避障方法,包括以下步驟:

S1:傳感器采集模塊采集裝置所在周圍環境的定位信息、圖像數據、距離數據及聲音數據;

S2:微處理器模塊對所述定位信息、圖像數據、距離數據及聲音數據進行處理,提取異常點與裝置間的實際距離;

S3:微處理器模塊根據所述實際距離及/或聲音數據判斷所述異常點是否對繼續行進造成影響,如否,退出,如是,進入步驟S4;

S4:微處理器模塊根據所述異常點的信息控制輸出模塊輸出安全指示信號至移動終端設備以控制所述移動終端設備顯示安全提示信息或控制以屏蔽所述移動終端設備。

其中,微處理器模塊在提取異常點時,提取的異常點來自微處理器獲取的來自人機交互模塊下載的離線地圖,或通過當前采集的距離數據及聲音數據的分析得到,或來自出行記錄模塊記錄的異常點,其中,當所述異常點來自離線地圖時,所述微處理器模塊直接啟動信號屏蔽器裝置使其發送屏蔽信號,以屏蔽移動終端設備,當所述異常點來自出行記錄模塊記錄的異常點時,所述微處理器模塊控制移動終端設備控制裝置輸出安全指示信號至移動終端設備,以控制所述移動終端設備顯示安全提示信息。

微處理器模塊通過距離數據及聲音數據的分析得到異常點時具體如下:

所述微處理器模塊根據所述實際距離判斷所述異常點是否對繼續行進造成影響的過程具體為:首先,提取前方異常點與裝置間的實際距離,當所述實際距離小于預設閾值T1時,所述微處理器模塊根據所述異常點的信息控制移動終端設備控制裝置輸出安全指示信號至移動終端設備,以控制所述移動終端設備顯示安全提示信息;當所述實際距離小于閾值T2時,所述微處理器模塊根據所述異常點的信息直接啟動信號屏蔽器裝置使其發送屏蔽信號,以屏蔽所述移動終端設備,其中,T1<T2,T1及T2的值本領域技術人員可根據需要自定義設置。

微處理器模塊根據所述聲音數據判斷所述異常點是否對繼續行進造成影響的過程具體為:首先,提取聲音數據對應的聲音能量,當所述聲音能量大于預設閾值N1時,所述微處理器模塊根據所述異常點的信息控制移動終端設備控制裝置輸出安全指示信號至移動終端設備,以控制所述移動終端設備顯示安全提示信息;當所述聲音能量大于閾值N2時,所述微處理器模塊根據所述異常點的信息直接啟動所述信號屏蔽器裝置使其發送屏蔽信號,以屏蔽所述移動終端設備,其中,N1<N2,N1及N2的值本領域技術人員可根據需要自定義設置。

其中,傳感器采集模塊采集周圍環境的聲音數據傳遞給微處理器模塊,微處理器模塊通過對聲音數據的分析,得到聲音能量。

在另一優選實施例中,微處理器模塊判斷所述聲音信息是否需要進行報警的具體過程為:將聲音數據與一包括若干條聲音數據模型以及對應的安全指示指令聲音模型數據庫進行比較和匹配,以獲得對應的安全指示指令,安全指示指令包括與輸出模塊是否報警、報警方式相關的命令。

在本實施例中,微處理器模塊通過圖像數據處理得到異常點的流程,具體包括:S401:通過攝像頭模組獲取深度圖像數據流,將深度數據流傳輸給微處理器模塊的處理器。S402:微處理器模塊進行障礙物的識別后,計算障礙物與人之間的實際距離。其中,構成有效障礙物的條件與物體的位置和與人的相對大小有關。所有阻礙運動的物體都可判斷為障礙(障礙為實時獲取得到的異常點的一種)。S403:根據障礙物位置及與人的相對大小,判斷是否為有效阻礙。如是,進入步驟S404:根據障礙物的實際情況,計算避開的偏移距離,再進入步驟S405:選擇最小偏移距離所在的路線為安全路線進行避障。將該安全路線對應的安全指示信號輸出作為避障通過的安全指示信號提供給輸出模塊。如否,返回步驟S402繼續獲取深度圖像數據。其中,圖像處理過程中識別障礙物的方法采用二值化判斷方法,具體為:首先將1m以外的物體設為安全距離,則其值為0;再計算障礙物在圖像數據中的凸包面積,當面積小于預設閾值時,則其值也為0;否則輸出該凸包對應的物體為障礙物,并輸出凸包坐標,以供作為障礙物的位置信息。

其中,本實施例中采集得到的圖像數據為二維數組形式的深度圖像數據,則所述步驟S2具體包括:

S21:利用所述深度圖像數據構造灰度圖像,得到坐標值;

S22:返回二維數組形式的深度圖像數據查找所需要的深度信息,并進行偏移距離的計算;

S23:將障礙物對應的深度像素轉換為障礙物與裝置間的實際距離,其中,所述實際距離包括邊緣距離和深度距離。

這里處理器根據一定的幾何關系,對數據進行讀取判斷。在本實施例子中,只需要X方向和Z方向的兩個距離,即邊緣距離和深度距離。

對于一個地面凸起的障礙物而言,其可能存在三種位置關系,根據不同的位置關系,接收相應的邊緣距離進行后續計算。即判斷兩個障礙物存在合并的可能性。則所述步驟S3進一步包括:

S31:判斷所述邊緣距離是否均位于左邊,如是,進入步驟S32,如否,進入步驟S33;

S32:將邊緣距離對應的障礙物視為一個整體,并將最右側的邊緣距離作為障礙物信息以輸出模塊輸出安全指示信號;

S33:判斷所述邊緣距離是否均位于右邊,如是,進入步驟S34,如否,進入步驟S35;

S34:將邊緣距離對應的障礙物視為一個整體,并將最左側的邊緣距離作為障礙物信息以輸出模塊輸出安全指示信號;

S35:獲取兩個障礙物的間距,并判斷所述間距是否大于閾值,如是,控制輸出模塊輸出直線通過的安全指示信號,如否,控制輸出模塊輸出避障通過的安全指示信號。這里的避障通過的安全指示信號包括處理器自動計算的避開的偏移距離,選擇最小偏移距離的避障路線,以通過輸出模塊提供給裝置的使用者。

具體而言,傳感器內含數字信號處理器,可以用來強化接受聲音的清晰度同時處理噪聲。本部分流程包括:S401:確定聲音監測區域。由于受到聲音接收覆蓋角度的限制,接收到聲音后默認為從前方聲源發出。所以本發明采取聲音接收與視覺接收裝置可分離的方法,根據使用者的不同需求,有針對性地鎖定聲音監測區域。

S402:麥克風接收聲音信號,并計算聲音信號的能量。

S403:判斷聲音信號的能量是否大于閾值N1或N2。當聲音信號的能量大于閾值N1時,對聲音數據進行進一步的分析,進入步驟S404:提取聲音頻率范圍以及高頻維持時間等特征,及S405:與前期建立的聲音模型數據庫中存儲的聲音特征參數及不同類別的聲音模型進行匹配。實現聲音的分類及進行對應的預警。如聲音能量大于閾值N2,則直接預警進行屏蔽信號的操作。如聲音能量不大于閾值,則反饋步驟S402繼續接收聲音信號,重新計算新聲音信號的能量,并不預警。

聲音模型大類上包括:人聲模型和車輛喇叭聲模型。所述的聲音信號的能量是指聲音的振幅。根據聲音的類別,微處理器通過輸出模塊,給予使用者反饋,提醒低頭族提高注意力,注意危險的來臨。

在本實施例中,當視覺避障和聲音預警同時啟動時,采用聽覺優先躲避原則。即聲音預警一般的產生來源為動態,給予使用者的反應時間短,所以采用聽覺優先原則。

以上所述,僅為本發明的具體實施方式,但本發明的保護范圍并不局限于此,任何本領域的技術人員在本發明揭露的技術范圍內,對本發明所做的變形或替換,都應涵蓋在本發明的保護范圍之內。因此,本發明的保護范圍應以所述的權利要求的保護范圍為準。

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