光电导盲仪文献综述翻译

我国是世界上盲人最多的国家，约有500 万盲人，占全世界盲人总数的18%，就绝对数字而言，中国盲人总数早已超过诸如丹麦、芬兰或挪威等国家的人口。在我国每年约有45 万人失明，如果允许目前的趋势继续保持不变，到2020 年预期我国的盲人总数将增加4 倍。在中国每年都有很多人失明，由于他们看不见，他们的行动会很不便利，导致了他们的生活很艰辛。尽管政府也出资建造了很多的公益设施，但这只能缓解一下盲人的需要，不能从根本上解决盲人导盲的问题。一些高档的导盲设备大部分又被外国人垄断，中国自主知识产权的残疾人辅助工具，肢体种类是最多的，但是盲人的导盲设备的品种以及数量很少。即使有一些导盲设备，但由于导盲设备高昂的价格和佩戴的不方便也局限了盲人的使用。

我国盲人目前的导盲辅具普遍是普通盲杖，随着科技的快速发展，这种落后的导盲辅具已经无法满足现代化生活的需要，盲人发生交通事故的事件也屡屡发生。无论是电子导盲仪庞大的市场需求，还是落后的导盲辅具与现代化生活的矛盾，都将推动电子导盲仪的快速发展。

穿戴式导盲仪是将导盲装置直接穿在身上，盲人通过简单的导盲语音提示来进行安全行进。美国大学机器人实验室开发了腰带式行动辅具，该辅具在实际应用中可以通过引导的方式使盲人避开障碍物，将盲人作为半被动式接受躲避障碍物命令的移动工具。或者通过超声波描绘出盲人所在区域的地形后以发音等方式使其了解和判断周围环境。穿戴式导盲仪虽然比移动式机器人灵活方便，但是这种导盲装置是穿载在盲人身上的，它的重量较重，成本较高，并且无法给盲人提供心理上的安全感和依赖感。

导引式手仗是在手杖的把手部分安装具有控制作用的微型计算机，在手杖的不同位置安装专用的探测传感器，手杖的下端装有导轮的可移动装置，目前已存在的此类型机器主要是Borenstein 的Guide-Cane[ 6]。这种电子导盲仪的实质是将移动式机器人的动力系统卸载，保留其智能感测的传感和控制部分[ 7 ]。虽然导引式手杖可以弥补超声波导盲仪、移动式机器人及穿戴式导盲仪的缺点，是目前相对比较理想的一种电子导盲装置，但是导引式手仗还是存在体积较庞大、不便于携带的缺点，而且它的成本较高，不利于广泛推广。

超声波导盲仪是以发射超声波和接收障碍物反射回波的方式来定位的，与雷达系统类似，它从接收到的回波中可以得到障碍物的信息。超声波导盲仪一般由换能器( 探头) 、信号处理器( 电子盒) 和信息输出器三部分组成。超声波导盲仪的缺陷是使用者在行进时需要不断进行扫描探测动作，而发现障碍物后，必须经过附加测量才能知道其尺寸，因此降低了行进的速度。并且，超声波不能探测出凹坑等障碍，它的传播也会受到衍射、散射和吸收的影响，使得超声波导盲仪

存在漏检盲区信息的问题。

超声波导盲仪行进的速度慢，只能进行局部障碍物的识别; 移动式机器人结构过于复杂，受地形限制，硬件开发成本高; 穿戴式导盲仪重量重，缺乏安全感; 导引式手仗体积大、不便于携带。这几种导盲装置都普遍存在成本高、不实用的缺点，而盲人的经济水平相对普遍较低，自主行动不便，这使得价格高昂、不便于携带的电子导盲仪无法真正应用于他们的实际生活当中。

机器人导盲仪在现实社会中基本应用很少，虽然机器人的准确率和效率很高，但是由于机器人体积庞大，不利于携带。机器人导盲仪的硬件成本是非常的昂贵，基本很少有盲人可以使用。机器人在上楼梯、下楼梯或者跨越障碍物时，也是非常困难，基本很难实现。整个硬件需要很大的算法来实现，导致了硬件以及开发的成本很大，因此也没有得到广泛的应用。

因此，成本低廉、体积较小、探测范围较广、较精确的实用型导盲装置是目前电子导盲仪的一个必然发展趋势。

在现代化城市交通系统中存在红绿灯、盲道、斑马线等信息，这些都是盲人安全行进的基础保障，而目前的电子导盲仪还不能完全识别判断这些交通信息。随着城市的不断扩大和快速发展，盲人迷路的情况也常常发生，未来的电子导盲仪将不仅具有识别红绿灯、盲道、斑马线的功能，还将具有通过GPS定位和GPRS 向盲人提示其当前所在位置的功能。

除此之外，电子导盲仪还将具有人机交互功能，常规的人机交互指的是用户通过计算机界面与计算机进行信息的传递和交互，实现人机之间的对话。而盲人失去了视觉资讯，无法完成常规的人机交互。在现实生活中除了凭借视觉可以和外界进行信息交换以外，还有听觉、嗅觉、触觉、味觉等感官通道，人机交互式的电子导盲仪可以以此为切入点。目前的语音技术发展速度很快，计算机可以识别人类的声音，可以和人类进行语音交流[ 13]。语音交互成为未来最被看好的人机交互方式，它比其他的交互方式有更多的优势。语音交互包括语音识别、自然语言理解和语音合成，通过语音交互可以实现盲人与计算机之间的人机交互，使电子导盲仪更人性化、更智能化和自主化。

近年来，图像处理技术广泛应用于各种实时场合，如机器人导航、目标跟踪、自动驾驶、交通监控等[ 14 ]，将图像处理技术应用于导盲应用将是电子导盲仪的又一个新发展方向。通过传感器获取盲人所处环境的图像，利用计算机对图像进行单目、双目或多目视觉方法的分析和处理，最终实现对盲人周边障碍物的识别功能，引导盲人的安全行进。图像的获得是通过一种视觉传感器，而这种传感器与声纳、激光和雷达传感器相比，可获得更高、更准确的信息，更能方便地与其

他传感器进行数据融合所以，图像处理技术在导盲系统中的应用可以提高电子导盲仪的实时性和判断的准确性，使电子导盲仪真正服务于盲人的实际生活。

随着光电信息技术的发展，有效的推进了光电传感器、光电检测等技术的发展，传统的传感器也向智能传感器转型发展，并且智能光电传感器也是当今社会研究的热点。传统的手杖安全性不高，用着不方便，也会造成判断不准确等缺点；导盲犬数量少、价格昂贵、训练周期长等特点导致导盲犬普及率低[1]。故使用光电技术当做核心作用的导盲设备慢慢走近了人们的生活。例如：超声波、无线电、红外线、卫星、盲人机器人以及盲人佩戴的眼镜等导盲系统。这样可以容易的判断出智能光电导盲系统在未来发展的方向。

光电导盲系统以单片机为核心，利用红外线收发器件，判断障碍物的方位信息，单片机控制左右耳机发出的相应的障碍提示音，从而引导盲人行走。盲人在行走时，在身上前面、左边和右边佩戴红外发射探头，通过红外发射探头，测量前、左、右三个方向的障碍物的距离，并通过语音进行播报。

随着现代化科技的进步，光电导盲系统越来越受到盲人的青睐，越来越方便了盲人。盲人佩戴光电智能导盲仪，和正常人的行为基本相似，让盲人可以再次回归正常人的生活。让盲人更接近正常人的生活，也充分的肯定了智能光电导盲系统对于盲人的应用有这重要的意义。同时光电智能导盲仪也是盲人的安全保障，增加了盲人的安全感。

China has the largest quantity of the blind in the world, whose number has reached about 5 million. It accounts for 18% of the world’s total number of the blind. In absolute terms, the total number of blind people in China has already exceeded the population of other countries, such as Denmark, Finland, Norway and so on. About 4.5 million people become blind in China each year. If it continues remaining the current trends constant, the total number of blind people is expected to increase by 4 times by 2020. Every year many people are of blindness in China. Because they can not see, it’s not convenient for them to move, leading their lives very difficult. Although the government has funded the construction of a number of public facilities, it only eases the needs of the blind and can not solve the problem for leading the blind fundamentally. Some high-end devices for guiding the blind have been monopolized by foreigners. Among auxiliary tools with China's independent intellectual property rights, body types are the most, while the species and the number of device for leading the blind are few. Even if there are some seeing-eye devices, due to the high price and inconvenient to wear, it has limited the use of the blind.