人工智能和激光掃描幫助失明者避開(kāi)路面障礙

　　研究人員和各個(gè)企業(yè)多年來(lái)一直努力發(fā)明各種裝置，幫助視力障礙人士避開(kāi)路面上的障礙，例如桌子椅子。許多類(lèi)似設備利用超聲波傳感器來(lái)監測障礙物。掛在脖子上的Pathsounder項目已經(jīng)停止，另外還有笨重的NavBelt是系在腰上使用，以及帶有輪子的GuideCane，都是類(lèi)似的例子。

　　不過(guò)，還有另一種暗藏在腳下的障礙——路面上那些微小的坑洼、臺階、路緣線(xiàn)或者斷層，都可能會(huì )讓步行者絆倒，或者讓輪椅突然傾倒。對于這些細微的路面障礙，大部分高科技監測系統都沒(méi)什么辦法。

　　“對于這些不向外突出的障礙物，我們還不知道有什么監測設備比較好用。”Elaine Wong說(shuō)，她是澳大利亞墨爾本大學(xué)的電子工程師。

　　在兩家非盈利合作機構以及Ian Potter基金的幫助下，Wong制造了一個(gè)監測系統原型，利用了一個(gè)攝像頭和激光來(lái)監測地面的坑洼等其他路面障礙。該系統結合了圖像處理與機器學(xué)習，來(lái)分析用戶(hù)周?chē)沫h(huán)境，在用戶(hù)走動(dòng)過(guò)程中提供聲音指引。Wong上周在馬來(lái)西亞舉行的IEEE國際通信大會(huì )上呈現了她的作品。項目仍在進(jìn)行中。目前，她的原型經(jīng)過(guò)了3項小型測試，共使用了15個(gè)坑洼，原型能夠正確識別至少90%的坑洼。

　　為了讓系統真正發(fā)揮作用，她還需要在更多的測試中確認原型的能力，進(jìn)一步提升系統精度。她希望調試機器學(xué)習算法的參數或者調整激光像素。她還需要創(chuàng )建一個(gè)實(shí)時(shí)版本的系統，因為目前測試中的圖像處理是離線(xiàn)完成的。最后，她使用的激光只能在黑暗環(huán)境中使用，因此她還希望在接下來(lái)的版本中使用其他的激光。

　　Wong分別測試了兩種激光模式作為監測方式，一種是投射一個(gè)激光網(wǎng)格，另一種以十字的形狀投射。激光掃描用戶(hù)面前的路面并返回設備時(shí)，系統會(huì )記錄激光的強度。如果路面平整，激光會(huì )以完整的強度值返回，告訴用戶(hù)這是一個(gè)平整的路面，例如人行道。但是如果激光由于路面坑洞必須傳輸更遠的距離，模式中的這個(gè)部分就會(huì )比較微弱。

　　系統中的相機(目前是一個(gè)HD模式的GoPro相機)以15幀每秒記錄激光模式。為了解讀這些圖像，Wong使用了機器學(xué)習與圖像處理。她開(kāi)發(fā)了可以發(fā)現激光模式中異常情況的算法，并將激光光點(diǎn)標記為一個(gè)坑洼。此時(shí)，系統會(huì )說(shuō)“發(fā)現坑洼”。(她考慮過(guò)使用震動(dòng)來(lái)提示用戶(hù)，但是認為讓系統大聲說(shuō)出來(lái)是最方便的辦法。)十字模式的分析比網(wǎng)格模式更能帶來(lái)高精度的結果。

　　Wong的目標是最終開(kāi)發(fā)一個(gè)方便使用、價(jià)格便宜的路面障礙監測系統。“你希望系統可以快、可以小、并且復雜度低。”她說(shuō)。

　　她的第一個(gè)版本設計是綁在步行者身上，或者綁在輪椅上，因為許多視力障礙人士依靠這些設備，而要使用導盲犬或拐杖發(fā)現障礙是比較難的。

　　在她看來(lái)，類(lèi)似設備的潛在市場(chǎng)很大——世界衛生組織(WHO)稱(chēng)，全球視力障礙人士大約有二億八千五百萬(wàn)人。不過(guò)，Wong心里最關(guān)心的是一個(gè)特殊用戶(hù)——她的兒子生來(lái)便失明。她說(shuō)：“希望這項產(chǎn)品真正實(shí)現的時(shí)候，他會(huì )為我感到驕傲。”