中南大學(xué)米塔爾創(chuàng)新項(xiàng)目申請(qǐng)書--導(dǎo)盲系統(tǒng)

1、附件1:項(xiàng)目編號(hào)米塔爾學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目資助申 請(qǐng)書項(xiàng) 目名稱：基于射頻識(shí)別與實(shí)時(shí)圖像處理技術(shù)的導(dǎo)盲系統(tǒng)項(xiàng)目類別：創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目 口創(chuàng)新項(xiàng)目項(xiàng)目負(fù)責(zé)人：指導(dǎo)教師：申請(qǐng)單位：中南大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院完成日期： 2011 年9月18日中南大學(xué)制一、申請(qǐng)項(xiàng)目及申報(bào)人情況免項(xiàng)- 目 冠負(fù)近圭 責(zé)照人項(xiàng)目簡(jiǎn)況申報(bào)項(xiàng)目名稱基于射頻識(shí)別與實(shí)時(shí)圖像處理技術(shù)的導(dǎo)盲系統(tǒng)擬定起止年月2011年10月至2012年10月已獲資助情況無(wú)負(fù) 責(zé) 人 簡(jiǎn) 況姓名性別出生年月學(xué)歷：身份證 號(hào)碼專業(yè)班級(jí)所在單位信息科學(xué)與工程學(xué)院聯(lián)系電話E-mail通訊地址姓名性別出生年月學(xué)歷學(xué)位所在單位聯(lián)系電話技術(shù)職稱從事專業(yè)姓名性別出生 年月學(xué)院專

2、業(yè)學(xué)歷研究專長(zhǎng)項(xiàng)目分工信息學(xué)院通信工程本科各種程序的編寫信息學(xué)院通信工程本科視覺(jué)傳感器的研究信息學(xué)院通信工程本科單片機(jī)開(kāi)發(fā)信息學(xué)院通信工程本科RFID 研究信息學(xué)院電子信息本科超聲波及RFID技術(shù)領(lǐng)域無(wú)線射頻識(shí)別技術(shù)；超聲波探測(cè)技術(shù)；實(shí)時(shí)圖像處理技術(shù)； 無(wú)線通信技術(shù)；嵌入式控制。技術(shù)來(lái)源教師指導(dǎo)、課堂學(xué)習(xí)、圖書館資料查詢、網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)項(xiàng)目?jī)?yōu)勢(shì)（1）米用了 RFID技術(shù)和多傳感器檢測(cè)技術(shù)，本導(dǎo)盲系統(tǒng) 準(zhǔn)確性高，實(shí)用性強(qiáng)，適用范圍廣。（2）該系統(tǒng)采用高度的人性化設(shè)計(jì)，很適合盲人及低視力 人群的使用。（3）本系統(tǒng)具有較咼商業(yè)價(jià)值。資金情況項(xiàng)目所需資金20000 元自有資金 投入金額0已獲資金金額0已獲資

3、金 來(lái)源0申請(qǐng)資金金額20000 元申請(qǐng)資金 主要用途調(diào)研； 元器件購(gòu)買； 軟硬件開(kāi)發(fā)二、項(xiàng)目論證（項(xiàng)目的理論與現(xiàn)實(shí)意義；項(xiàng)目的基本內(nèi)容、重點(diǎn)、難點(diǎn)、創(chuàng) 新點(diǎn)；項(xiàng)目的實(shí)施方案、實(shí)施方法和具體工作計(jì)劃）（請(qǐng)附詳細(xì)計(jì)劃） 項(xiàng)目的理論與現(xiàn)實(shí)意義世界衛(wèi)生組織估計(jì)全世界有盲人 4000萬(wàn)到4500萬(wàn)，低視力人數(shù)是盲人的3 倍，約1.4億人。據(jù)報(bào)道，我國(guó)每年會(huì)出現(xiàn)新盲人大約 45萬(wàn)，低視力135萬(wàn)， 即約每分鐘就會(huì)出現(xiàn)一個(gè)新盲人，三個(gè)低視力患者。如果不采取有力措施，到 2020年我國(guó)視力殘疾人數(shù)將為目前的 4倍，即將達(dá)到5000余萬(wàn)。對(duì)視力殘疾人士來(lái)掌握行走的方式和特性是日常生活的一部分，他們可以依賴一定

4、的輔助設(shè)施，比如在道路上鋪設(shè)盲人磚 ，傳統(tǒng)的盲杖，加入裝有射頻識(shí)別 系統(tǒng)的電子盲杖，還有其他的盲人導(dǎo)航設(shè)備等等。這一切都有它們的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。有調(diào)查得出結(jié)論：由于缺乏有效的輔助設(shè)施和行走技巧，78%勺視力殘疾人士 會(huì)限制自己的活動(dòng)范圍；49%勺視力殘疾人士會(huì)覺(jué)得在他們的出行中尋找可行的 道路是有困難的，80%勺視力殘疾人士覺(jué)得，現(xiàn)在所能提供的輔助設(shè)施實(shí)際上不 能滿足他們的活動(dòng)需要，它們不能給用戶提供正確的路徑和躲避障礙，幾乎所有的視力殘疾人士都希望有一個(gè)輔助導(dǎo)航設(shè)施可以讓他們和正常人一樣的，能確保他們?cè)诼飞细杏X(jué)方便和安全。本項(xiàng)目是基于射頻識(shí)別技術(shù)，超聲波探測(cè)技術(shù)，實(shí)時(shí)圖像處理和語(yǔ)音技術(shù)設(shè) 計(jì)的盲

5、人導(dǎo)航系統(tǒng)，它一改以前盲人導(dǎo)航系統(tǒng)的缺點(diǎn)，它具有實(shí)用性，準(zhǔn)確性， 高度的人性化設(shè)計(jì)等等，相信它一定會(huì)成為盲人得力的輔助設(shè)施， 也會(huì)受到盲人 的喜愛(ài)。當(dāng)然，本系統(tǒng)也具有商用性，具有商業(yè)價(jià)值。 項(xiàng)目的基本內(nèi)容、重點(diǎn)、難點(diǎn)、創(chuàng)新點(diǎn)項(xiàng)目的基本內(nèi)容：本項(xiàng)目主要由無(wú)線射頻識(shí)別系統(tǒng)、 超聲波探測(cè)器、視頻采 集器、數(shù)據(jù)及圖像處理系統(tǒng)、語(yǔ)音提示系統(tǒng)組成。用無(wú)線射頻識(shí)別系統(tǒng)來(lái)提示使 用者所在地點(diǎn)的信息（如十字路口、門口等）；用超聲波探測(cè)出使用者前方的障 礙物；用視頻采集器采集視頻，再通過(guò)圖像處理系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)的圖像處理來(lái)識(shí)別 盲道、紅綠燈及斑馬線。本系統(tǒng)采用穿戴式設(shè)計(jì)，即盲人可以把整套系統(tǒng)穿戴在 身上，具有高度的實(shí)

6、用性及人性化優(yōu)點(diǎn)。如圖1所示本導(dǎo)盲系統(tǒng)具體分為室內(nèi)模 式和室外模式。導(dǎo)盲系統(tǒng)避障定位導(dǎo)航斑馬線等識(shí)別圖1項(xiàng)目的重點(diǎn)：（1）數(shù)據(jù)及圖像處理系統(tǒng)的硬件及軟件設(shè)計(jì)；（2）RFID網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與安裝；（3）語(yǔ)音提示系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。項(xiàng)目的難點(diǎn)：（1）盲道、斑馬線及紅綠燈識(shí)別算法設(shè)計(jì)；（2）語(yǔ)音提示嵌入式控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)；（3）解決各模塊之間的兼容性問(wèn)題，使之更穩(wěn)定的工作。項(xiàng)目的創(chuàng)新點(diǎn)：（1）本系統(tǒng)集成無(wú)線射頻識(shí)別、圖像處理等技術(shù)，給盲人提供 全方位導(dǎo)航。其中無(wú)線射頻識(shí)別、實(shí)時(shí)圖像處理技術(shù)均為現(xiàn)在的熱門研究方 向；（2）系統(tǒng)中利用到RFID技術(shù)獲取用戶所處位置的信息，因?yàn)?RFID的 識(shí)別范圍比較小，所以它造

7、成的誤差少，加上它不受環(huán)境的影響，所以準(zhǔn)確 性高。（3）系統(tǒng)由幾個(gè)部分組成，便于更換替件、維修，可以根據(jù)需要配置其它擴(kuò)展設(shè)備，如無(wú)線通信設(shè)備等，使其發(fā)揮更大的效能，實(shí)用性強(qiáng)；（4）實(shí)現(xiàn)導(dǎo)盲系統(tǒng)對(duì)使用者的聲音提示。 項(xiàng)目的實(shí)施萬(wàn)案、實(shí)施萬(wàn)法和具體工作計(jì)劃項(xiàng)目的實(shí)施方案： 本導(dǎo)盲系統(tǒng)是集環(huán)境感知、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)及圖像處理、邏輯 控制、數(shù)據(jù)傳輸、語(yǔ)音提示等多種功能于一體的綜合系統(tǒng)，是一種具有一定智能 的系統(tǒng)，根據(jù)這一特點(diǎn)采用模塊化設(shè)計(jì)。 具體分為感知模塊，控制模塊和人機(jī)交 互模塊。感知模塊即環(huán)境感知設(shè)備，由于系統(tǒng)需要探測(cè)的信息很多，而且探測(cè)的方式 也有多種，所以感知模塊由視頻采集器、超聲波探測(cè)器、還有RF

8、ID讀頭組成，對(duì)于周圍靜態(tài)的環(huán)境我們利用 RFID技術(shù)，將周圍環(huán)境輸入電子標(biāo)簽內(nèi)從而通過(guò) 我們?cè)O(shè)計(jì)的帶有讀寫器的拐杖進(jìn)行感知，對(duì)于周圍非靜態(tài)的或者原先不存在的靜 態(tài)障礙物通過(guò)超聲波探測(cè)器進(jìn)行感知，在室內(nèi)由超聲波探測(cè)器、RFID讀頭和電子標(biāo)簽組成感知模塊，在室外由超聲波探測(cè)器、RFID讀頭和電子標(biāo)簽、視頻米集器組成感知模塊。感知模塊采集周圍信息并傳輸?shù)娇刂颇K。控制模塊的作用是實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)及圖像處理、邏輯控制和數(shù)據(jù)傳輸，控制模塊對(duì) 感知模塊傳回的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，以達(dá)到識(shí)別障礙物，識(shí)別紅綠燈、斑馬線、盲道， 以及導(dǎo)航定位等功能，控制模塊由 RFID網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)（RFID原理圖如下）、數(shù)據(jù)及 圖像處理系統(tǒng)組成

9、。主要用到的技術(shù)有無(wú)線通信技術(shù)、 實(shí)時(shí)圖像處理技術(shù)、RFID 技術(shù)等?？刂颇K完成對(duì)數(shù)據(jù)及圖像的處理及作出決策，向人機(jī)交互模塊發(fā)出指令。人機(jī)交互模塊的作用是完成使用者和本系統(tǒng)的相互交流，由室內(nèi)室外模式切 換開(kāi)關(guān)及語(yǔ)音提示系統(tǒng)組成。人機(jī)交互模塊接收控制模塊發(fā)出的指令， 然后由語(yǔ) 音提示系統(tǒng)按照相應(yīng)的指令發(fā)出相應(yīng)的語(yǔ)音提示來(lái)告訴盲人周圍的信息及定位。計(jì)算機(jī)（應(yīng)用系統(tǒng)）閱讀器射頻天線被識(shí)別物體標(biāo)簽 天線標(biāo)簽-H- LJL 心片RFID原理圖項(xiàng)目的實(shí)施方法及具體工作計(jì)劃：本項(xiàng)目的具體實(shí)施方法可分為硬件及軟件 的設(shè)計(jì)。具體工作計(jì)劃按如下展開(kāi)：（1）進(jìn)行導(dǎo)盲系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，采用穿戴式設(shè)計(jì)，并安裝視覺(jué)、

10、 RFID 超聲波傳感器，完成傳感器模塊和處理模塊接口的開(kāi)發(fā)（第1個(gè)月）；（3）RFID系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，安裝 RFID系統(tǒng)的標(biāo)簽，并通過(guò)軟件實(shí)現(xiàn)信息的寫入，實(shí)現(xiàn)讀寫器向數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸（第2個(gè)月）；（4）視頻識(shí)別交通標(biāo)志的算法設(shè)計(jì)：（第3 6個(gè)月）I. 紅綠燈識(shí)別的算法設(shè)計(jì)，紅綠燈的識(shí)別主要是顏色的追蹤與抓取， 抓取區(qū)域?qū)t色進(jìn)行驗(yàn)證，出現(xiàn)紅色則代表有紅燈不可前行，反之則可前 行。紅綠燈標(biāo)識(shí)的高度不同，標(biāo)定視覺(jué)模塊相應(yīng)視覺(jué)區(qū)域進(jìn)行顏色抓取；n.斑馬線識(shí)別的算法設(shè)計(jì)，斑馬線區(qū)域最顯著的特征就是具有很強(qiáng) 烈的灰度對(duì)比度和良好的規(guī)律性。據(jù)此，引入灰度對(duì)比強(qiáng)烈程度，并通過(guò) 圖像中灰度對(duì)比強(qiáng)烈的

11、區(qū)域進(jìn)行分析和判斷；川.盲道識(shí)別的算法設(shè)計(jì)。（5）控制模塊的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，完成模塊電路的設(shè)計(jì)和軟件程序的燒入，完 成通信協(xié)議的建立（第7 9個(gè)月）；（6）人機(jī)交互模塊的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，完成語(yǔ)音提示系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計(jì)，以及 使用者切換導(dǎo)盲模式的開(kāi)關(guān)設(shè)計(jì)（第 10個(gè)月）；（7）系統(tǒng)的仿真研究與調(diào)試，針對(duì)導(dǎo)盲系統(tǒng)的特點(diǎn)，在不（8）相關(guān)文章的 發(fā)表、結(jié)題（第12個(gè)月）。同的場(chǎng)景進(jìn)行測(cè)試，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并進(jìn)行調(diào)試（第11個(gè)月）；、項(xiàng)目已具備的基本條件和項(xiàng)目負(fù)責(zé)人及主要成員現(xiàn)有的研究基礎(chǔ)項(xiàng)目已具備的基本條件：項(xiàng)目負(fù)責(zé)人及主要成員現(xiàn)有的研究基礎(chǔ)1. 項(xiàng)目負(fù)責(zé)人成績(jī)優(yōu)秀，精通C語(yǔ)言，在圖像處理方面有一定的基礎(chǔ)；2. 小組成

12、員精通C語(yǔ)言，C+,有良好的硬件電路設(shè)計(jì)基礎(chǔ)，有過(guò)一一 定的單片機(jī)研究經(jīng)歷，學(xué)習(xí)過(guò)RFID及圖像處理技術(shù)。3. 小組各成員思維活躍，富有創(chuàng)新精神，敢于把自己的想法付諸實(shí)踐，暑假期間都參加過(guò)社會(huì)實(shí)踐，善于溝通交流，團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)強(qiáng)，動(dòng)手能力 比較強(qiáng)。四、項(xiàng)目預(yù)期研究成果和效果1. 完成總體設(shè)計(jì)，論證有關(guān)細(xì)節(jié)冋題；2. 感知模塊，控制模塊的設(shè)計(jì)與調(diào)試；3. 人機(jī)交互模塊的實(shí)現(xiàn)并與其它模塊的融合；4. 導(dǎo)盲系統(tǒng)的調(diào)試與試驗(yàn)，進(jìn)一步元善該系統(tǒng)；5. 相關(guān)論文、文檔撰寫。最終研究成果最終得到一個(gè)搭載超聲波，視覺(jué)傳感器及射頻識(shí)別等技術(shù)的盲人 輔助系統(tǒng)，具備盲道、紅綠燈、斑馬線識(shí)別，導(dǎo)航定位，語(yǔ)音提示功 能,并且擁有高度的人性化設(shè)計(jì)。它可以幫助盲人正確的行走，給盲 人帶來(lái)極大的方便。五、經(jīng)費(fèi)預(yù)算明細(xì)序號(hào)用途金額1資料收集打印、書籍購(gòu)買、25