一種基于FPGA技術(shù)的智能導盲犬設計

　　引 言

　　隨著(zhù)信息化和數字化的發(fā)展，現在社會(huì )中人們的生活變得更加豐富多彩，生活更加便利。但是有一種人群卻不容忽視，社會(huì )上形形色色、豐富多彩的物是與他們無(wú)緣的，他們就是盲人。眾所周知眼晴是“心靈之窗”，而對于突然失去或從未擁有過(guò)“心靈之窗”的盲人來(lái)說(shuō)，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(lái)”、“前進(jìn)”、“停止”等口令；可以帶領(lǐng)盲人安全地走路，當遇到障礙和需要拐彎時(shí)，會(huì )引導主人停下以免發(fā)生危險。但是，導盲犬的培訓過(guò)程長(cháng)達18個(gè)月，綜合費用達2.5～3萬(wàn)美元，如此昂貴的價(jià)格不是普通用戶(hù)能承擔的，所以這里設計一個(gè)智能導盲犬，從而為盲人帶來(lái)便利。

　　本系統主要解決的是盲人在出行和人際交往中遇到的問(wèn)題，主要功能有：行進(jìn)中的障礙物檢測、識別與定位，其中包括移動(dòng)的物體與靜止的物體識別；測定障礙物的速度與距離；對周?chē)穆肪€(xiàn)的特定環(huán)境標志進(jìn)行環(huán)境辨認，檢測出熟悉的地點(diǎn)，方便盲人了解情況，并同時(shí)也以此為信息主動(dòng)控制導盲犬，實(shí)現人的主觀(guān)控制；人性化的語(yǔ)音提示，能夠根據信息重要程度主動(dòng)提示當前情況，幫助盲人獲取必要信息，幫助盲人決策；系統還可以對周邊環(huán)境發(fā)生的特殊情況向家屬發(fā)送短消息，必要時(shí)可以發(fā)送圖片，實(shí)現進(jìn)一步的安全性。

　　1 設計結構

　　本設計系統通過(guò)數據采集、處理、存儲、反饋等子系統構架而成。首先由兩路信息采集系統——超聲波測速測距系統及圖像采集系統采集外部環(huán)境信息，經(jīng)決策處理系統對信息進(jìn)行處理，并進(jìn)行多模塊輸出，其中有信息的反饋系統可以面向使用者提供足夠的信息提示，同時(shí)，又可通過(guò)運動(dòng)系統對“導盲犬”進(jìn)行實(shí)時(shí)控制。存儲系統可以將采集和處理的環(huán)境信息進(jìn)行存取，方便查詢(xún)。

　　1.1 系統的體系結構

　　圖1為系統的體系結構圖。

　　1.2 硬件設計結構

　　本設計主要功能模塊有：

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

　　硬件框架圖如圖2所示。