基于FPGA技術的智能導盲犬方案設計

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，基于此設計了智能導盲犬。生活中，導盲犬習慣于頸圈、導盲牽引帶和其他配件的約束；懂得“來”、“前進”、“停止”等口令；可以帶領盲人安全地走路，當遇到障礙和需要拐彎時，會引導主人停下以免發(fā)生危險。但是，導盲犬的培訓過程長達18個月，綜合費用達2.5～3萬美元，如此昂貴的價格不是普通用戶能承擔的，所以這里設計一個智能導盲犬，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：行進中的障礙物檢測、識別與定位，其中包括移動的物體與靜止的物體識別；測定障礙物的速度與距離；對周圍的路線的特定環(huán)境標志進行環(huán)境辨認，檢測出熟悉的地點，方便盲人了解情況，并同時也以此為信息主動控制導盲犬，實現(xiàn)人的主觀控制；人性化的語音提示，能夠根據(jù)信息重要程度主動提示當前情況，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，必要時可以發(fā)送圖片，實現(xiàn)進一步的安全性。

1 設計結構

本設計系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)采集、處理、存儲、反饋等子系統(tǒng)構架而成。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)對信息進行處理，并進行多模塊輸出，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，又可通過運動系統(tǒng)對“導盲犬”進行實時控制。存儲系統(tǒng)可以將采集和處理的環(huán)境信息進行存取，方便查詢。

1.1 系統(tǒng)的體系結構

圖1為系統(tǒng)的體系結構圖。



1.2 硬件設計結構

本設計主要功能模塊有：

攝像頭監(jiān)測及智能識別模塊，超聲波測速與測距模塊，電機驅動與控制模塊，NiosⅡ處理器模塊，語音播報模塊，通信與定位模塊，實時存儲模塊，即插即用液晶顯示模塊。

硬件框架圖如圖2所示。


1.3 軟件流程結構

軟件流程結構如圖3所示。