张思钊（宜昌市葛洲坝中学，湖北宜昌443000）
【摘要】如今，盲人体越来越多，但对于他们的出行问题，却始终得不到有效解决，一方面是因为相关部门没有落实，另一方面是没有高新产品出现。本文研究了针对于盲人出行的基于智能语音的盲人蓝牙耳机系统。该系统基于智能语音、图像识别、GPS定位等模块于一体，利用 GPS定位与导航、障碍物识别、智能语音等技术，实现了盲人通过语音定位导航与障碍物识别等功能，保障盲人出行安全，也可以通过Siri语音进行无缝语音交流，更加方便，让盲人安全出行实现。
【关键词】蓝牙耳机siri语音；GPS定位；导航；图像处理
【中图分类号】TP311.52【文献标识码】A【文章编号】1006-4222（2019）12-0010-02
1绪论
1.1课题背景
进入21世纪，科技迅速发展，社会对弱势体也更加关注。盲人是如今弱势体中最多的一类，我国目
前有700万个盲人，加上高度近视与视力障碍的将近4000万人，相当于每十个人就有一个是盲人，我国正投入大量资金建设盲人设施，借助医疗手段和现代科技，盲人的生活得到了很大改善。
盲人的身体残缺使盲人生活十分不便，但是他们凭借顽强的意志完成了许多我们普通人很难做到的事情。在众多社会爱心人士和相关爱心机构的帮助下，许多盲人不仅到了工作，而且还通过自己的努力，在各种社会活动中享受着与正常人一样的生活。但这对于盲人这个大体来说，还远远不够，还有许多问题需要解决。研究发现：困扰着盲人体最大的问题——
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—出行，在交通发达的今天，盲人的交通规则没能完善，出行存在着很大困难。由于盲道被占用，对盲人的交通规则没有完善，盲人出行变得困难，因此盲人普遍不愿意出行。所以我们将致力于高科技产品的研发，不仅会节约资源，也会保障盲人的出行安全。
1.2当前现状
钢铁冶金设备维护随着我国科技的迅猛发展，交通行业更是突飞猛进，创造出了交通史上诸多奇迹，道路交通错综复杂，盲道的设计与现代道路交通的发展有了矛盾——
—既要考虑道路美观，又要考虑盲人出行问题，这给交通部门带了前所未有的困难。盲人出行具有分散性的特点，传统的盲道设计具有盲目性，并不能起到很大作用，因此我们需要尽快设计盲人能够使用便捷的出行工具。
目前，我国发明了许多帮助盲人出行的工具：智能导航仪，导盲机器狗等等，但大多都难以携带，还有一些并不能保障盲人出行安全。虽然这些工具种类很多，但从工作状态来分可以将这些分为自主式和引导式。但这两种都只是单向性的，虽然能够满足盲人的一些需求，但是对于一些导盲服务则无法提供，因此，我们有必要将这两个方式结合到一起，将语音识别，图像识别等技术融为一体，保障盲人在出行时的需要，也具有很大的实用性。
1.3发展历史
之前，国内一直没有针对盲人设计的导盲工具，当时只有国外有盲人导盲仪，盲人导盲眼镜等等。国内对于盲人这一弱势体，也在采取一系列措施，例如，开发盲道，训练导盲犬，但在高速发展的智能化时代的今天，这些已跟不上科技的步伐，也不能保障盲人的出行安全问题。
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随着近几年科技的迅速发展，国内也陆续出现了更先进的盲人导航工具，盲人出行也渐渐增多，但盲人的安全并没有完全保障，盲道占用率高，盲人交通法律不完善，盲人也感到出行没有安全感。如今，导盲设施越来越多，社会也高度重视盲人的出行问题，也在极力完善盲人出行安全法律，但是目前的导盲设备难以携带或者功能不全，同时也未能达到盲人安全出行的目的，因此研发出一款便于携带、功能齐全、能帮助盲人出行的设备迫在眉睫。
1.4课题意义
盲人智能蓝牙耳机通过图像识别，分析道路情况，通过语音告诉盲人，也可以随时将其所在位置通过GPS传递给其家人，也可以通过语音播报的方式引导盲人行走路线，使盲人出行更方便快捷。该产品功能更加齐全，能最大限度地保障盲人出行安全问题，也让盲人能像普通人一样随时出行，不用再担心安全问题。这项产品会广泛应用于盲人这一弱势体，其能发挥它最大用处，帮助盲人更快融入社会这一大集体。
2GPS定位
GPS定位是一个由美国研发的导航定位系统。它由28颗卫星组成，包括24颗卫星和4颗备用卫星。GPS来源于一个美国的军事项目，直到1964年才正式投入使用，该系统最初只用5~6颗卫星，导致精确的高度信息无法被给出。之后，研发出的子午仪系统使研究部门对定位系统有了经验。在经过一系列研究后，美国海军提出了精度更高的全球定位网计划，也测试了原子钟计时系统，在GPS定位系统日益完善的基础上,GPS导航系统诞生了。
GPS的基本原理是先测量出卫星到用户之间的距离，然后通过其他卫星综合计算就可精确得到用户的位置,GPS有两种伪码，分别是民用C/A码和军用P(Y)码。在民用方面, GPS主要功能是车辆防盗系统，儿童防走失系统，手机等通讯设备防盗，农业定位系统等，在道路、桥梁、隧道的施工，野外勘探和城区建设中GPS也起到重要作用。军用方面,GPS主要是用于导弹等武器的巡航系统，还有飞机的巡航系统，卫星轨道定位等。
GPS主要的特点有这样几点:①全天不间断工作，不受任何气候的影响;②全球高精度覆盖;③三维高精度运行;④工作迅速、时间间隔短、精度高;⑤应用广泛、多功能;⑥可移动定位。
基于这款盲人专用的蓝牙耳机，导航定位是必不可少的，将GPS加入到这个耳机中，通过其高精度，快速的特点，盲人可以更快地得到自己的位置信息，其家人也能更快获取其位
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2019年12月
置，保障了盲人出行的安全问题，再加上GPS可以全天候工作，盲人也不需受天气的限制，更加自由的出门，更容易融入这个社会中，让盲人获得更多的幸福感。
电力系统运行与控制
3障碍物识别
3.1图像滤波
由于在成像过程中，或大或小的噪声对数字图像产生不同程度的干扰和污染，或大或小的噪声极值会对图像像素的真实灰度值造成影响，从而干扰图像的亮暗，增加了后期图像处理的难度，因而图像滤波是图像预处理中不可或缺的一步。
图像滤波指在尽可能保存图像细节特点的情况下对目的图像的噪声进行控制，其目标是为了消灭图像中混有的噪声，为图像识别抽取出图像特点。图像滤波分为非线性滤波器和线性滤波器。非线性滤波器主要是中值滤波，其主要是把图像或者是序列中心点位置的值用该域的中值代替，具有运算简捷、速度快、除噪效果好等特点。可是中值滤波因不具有均匀感化，在滤波像高斯噪声时会使图像边沿变得模糊；另一方面，中值滤波的滤波效果会受噪声强度等的影响，之后出现的形态学滤波器很好地解决了这一点，形态滤波方法充分利用形态学运算所具有的几何特征和良好的代数性质，主要采用态学开、闭运算进行滤波操作，在去除噪声的同时保证原图像没有被破坏。线性滤波器首要是均值滤波，其首要采取的方式是领域平均法。线性滤波的基本原理是用均值取代原图像中的各个像素值，但均值滤波不能很好地保护图像细节，在除去噪声的同时也会破坏图像的部分细节。
经过对非线性滤波器和线性滤波器的比较可以发现，非线性滤波器在去除噪声的同时保证了原图像的细节特征不被钝化，在智能蓝牙耳机对盲人进行导航时，最重要的就是图像识别，在对图像进行处理时，最重要的一步就是图像滤波，要保证能得到清晰完整的图像，非线性滤波器是我们的首选，图像识别关乎着盲人出行的安全问题，因此，非线性滤波器在该耳机的图像识别中起到重要作用。
3.2颜空间转换及图像二值化
RGB指三原：红绿蓝;YCbCr中Y指明亮度,Cb是RGB输入信号中蓝部分与RGB信号亮度值之间的
差别,Cr 表示的是RGB中输入信号红部分与RGB信号亮度值之间的差异。由于人眼对于亮度相对于度来说更加敏感，所以将RGB转化为YCbCr，以便减少数据量，更好区分图像。RGB转换Ycbcr的公式:
Y=0.257×R+0.564×G+0.098×B+16
mexCb=-0.148×R-0.291×G+0.439×B+128
Cr=0.439×R-0.368×G-0.071×B+128
在我们将RGB转化为Ycbcr后，保留新的颜空间，即模型中的Y分量，将直接实现该图像的灰度化处理，灰度化的颜范围为0~255。
图像的二值化是指将图像像素的灰度值设置为0或255，使图像呈现出较为显著的黑白彩，从而能凸显出图像的特点轮廓，在图像处理方面，二值化起到了十分重要的作用。通过对图像颜的空间转换和二值化，将图像轮廓较为清晰地表现出来，以便更好地识别。
3.3特征识别
边缘提取的目的是将一个物体与它所处的背景的边界提取出来的一个过程，这些包括障碍物的长度、
宽度等。本文识别了以电线杆为障碍物的物体，通过边缘提取可以将电线杆轮廓看成两条平行线,radon算法具有识别和检测特征直线的能力，将图像平面的平行线转换到radon算法中进行检测，利用提取的特征信息对电线杆进行重建。
4语音识别
语音识别是将语音转化为文字的进程。为了实现语音识别，我们引入了NLP技术,NLP也称为自然语言处理，它能够实现人与计算机用自然语言进行交流的理论与方法。它将用户说出来的语言转化成文字，再将文字进行汉字编码分析和句法分析等其他一些技术，将其中的关键词整合出来，将位置信息传递给导航系统，通过GPS进行定位并进行路径规划，再通过语音播报反馈给用户。
自然语言处理(NLP技术)是进行人与人工智能进行交流的必不可少的一项技术,NLP技术为了完成人与计算机之间的交流，通常会涉及到多项技术与多套编码。句法分析和语义分析是其中相对来说比较主要的技术。
句法分析是指对句子中的词语的语法功能进行分析，也就是对句子中的主谓宾等结构的分析，句法分析主要运用在计算机翻译这一方面，它属于语块分析的范畴，可以通过识别出一些复杂结构来简化句子。在本文中句法分析的作用主要是分析用户说的语句中的主谓宾结构，将其中的关键信息提取出来，有利于之后的位置定位处理。语义分析是编译过程当中的一个逻辑阶段，其作用主要是审查源程
序中是否有错误，并指出正误。本文中，语义分析的作用是分析用户的语言语句，并对其中的错误进行判别和反馈，并进行处理。
5总结与展望
本文研究了一款基于语音识别、GPS系统、图像识别等模块的智能蓝牙耳机系统，其利用了语音识别、障碍物识别、GPS 定位导航等功能，解决了盲人出行不便与不安全等问题，保障了盲人体出行安全，有如下创新点:
(1)系统通过智能导航，主要解决了盲人出行的问题，使盲人出行更加便捷和安全。
(2)系统以蓝牙耳机为载体，小巧轻便，方便盲人携带，并且戴在耳朵上不易丢失，便于与盲人直接进行语音交流。
(3)通过语音识别功能，实现盲人体与智能蓝牙耳机之间的无障碍交流。
(4)采用图像识别功能，能通过图像滤波、特征识别等功能实现障碍物识别，并通过语音播报传递给盲人。
希望通过我们这款设备能够改善盲人体的生活品质，解决他们出行不便的难题。
参考文献
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[6]巫明焱，程武学.基于GIS的盲人语音导航系统设计分析[J].绿科技,2016(10):222-224.
收稿日期：2019-11-23
作者简介：张思钊(2002-)，男，汉族，湖北宜昌人，高中在读，研究方向为电子信息。
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