【摘要】：隨著我國(guó)人口老齡化的到來,這導(dǎo)致行動(dòng)不便的老年人和殘疾人士數(shù)量的增多。輪椅作為殘疾人士的一種輔助代步工具,將在很大程度上幫助殘障人士實(shí)現(xiàn)生活自理,幫助他們提高行動(dòng)自由度使其重新融入社會(huì)。利用科技創(chuàng)新制造出適合殘障人士使用的智能化輔助輪椅,能夠盡可能的滿足他們?cè)谏a(chǎn)生活上的需求,這是幫助殘疾人群體的一個(gè)重要研究方向。針對(duì)殘疾人不方便長(zhǎng)時(shí)間操縱輪椅等實(shí)際問題,本文設(shè)計(jì)一種基于圖像處理與多傳感器融合的智行輪椅控制系統(tǒng),與普通輪椅相比,該輪椅添加攝像頭模塊和WIFI模塊,可以將信息實(shí)時(shí)反饋至輪椅的控制系統(tǒng),輪椅可以自主識(shí)別出道路兩旁的人行橫道標(biāo)志牌、行人斑馬線和交通信號(hào)燈,實(shí)現(xiàn)自動(dòng)行駛,同時(shí)輪椅在行駛過程中對(duì)遇到的障礙物也可以實(shí)現(xiàn)自主避障。該輪椅有效的解決老年人、殘疾人出行不便的問題。輪椅在日常道路上行駛,周圍環(huán)境信息不斷變化,在復(fù)雜的自然情況影響下,如何快速準(zhǔn)確的識(shí)別出人行橫道標(biāo)志牌、行人斑馬線、交通信號(hào)燈,是本文研究的重點(diǎn)與難點(diǎn)。為了克服不利條件的影響,本文主要對(duì)以下幾方面進(jìn)行研究:(1)輪椅控制系統(tǒng)硬件部分的設(shè)計(jì)。針對(duì)輪椅的行駛特點(diǎn),確定輪椅的硬件結(jié)構(gòu)。結(jié)合輪椅控制系統(tǒng)實(shí)時(shí)處理圖像的要求,輪椅上添加攝像頭模塊,無(wú)線傳輸模塊,電子羅盤模塊,實(shí)現(xiàn)輪椅系統(tǒng)內(nèi)信息的實(shí)時(shí)傳輸和輪椅朝向的定位顯示,同時(shí)也完善輪椅的避障功能。本文又根據(jù)用戶的實(shí)際需求和控制系統(tǒng)硬件部分的特點(diǎn),進(jìn)一步研究控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì),并對(duì)軟件系統(tǒng)界面的功能區(qū)域進(jìn)行介紹。(2)控制系統(tǒng)對(duì)采集到的圖像進(jìn)行分析處理,首先用直方圖均衡化方法提高圖像質(zhì)量信息,然后通過實(shí)驗(yàn)分析比較幾種濾波算法,運(yùn)用中值濾波算法來消除圖像中的椒鹽噪聲。(3)為了應(yīng)對(duì)交通標(biāo)志周圍環(huán)境的多變性,同時(shí)提高圖像算法的實(shí)時(shí)性和準(zhǔn)確性,本文利用顏色空間轉(zhuǎn)換,閾值分割,形態(tài)學(xué)分析,連通區(qū)域等算法對(duì)圖像進(jìn)行分割處理。然后結(jié)合人行橫道標(biāo)志牌、行人斑馬線、交通信號(hào)燈區(qū)域的自身特點(diǎn)提取出目標(biāo)特征區(qū)域。(4)針對(duì)交通標(biāo)志牌受到破損,傾斜,光照不均等不利因素影響,本文采用金字塔式的多尺度形狀匹配和交通標(biāo)志自身特征相結(jié)合設(shè)計(jì)出識(shí)別人行橫道標(biāo)志牌、行人斑馬線和交通信號(hào)燈的圖像處理算法。該控制系統(tǒng)主要是采用圖像處理軟件Halcon10.0和C#語(yǔ)言混合編程完成圖像處理算法的設(shè)計(jì),通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)驗(yàn)證算法具有很好的實(shí)時(shí)性和準(zhǔn)確性。
【學(xué)位授予單位】：長(zhǎng)安大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TP391.41;TH789
【圖文】：

圖 2.2 智行輪椅硬件系統(tǒng)實(shí)物椅硬件控制系統(tǒng)主要是由單片機(jī)內(nèi)核組成的開發(fā)板，輪椅車輪的 H 橋電機(jī)驅(qū)動(dòng)，并采用 PWM 信號(hào)來控制車速，在一定范圍內(nèi)可從而控制輪椅的運(yùn)動(dòng)。輪椅結(jié)構(gòu)中采用紅外傳感器來產(chǎn)生避障制。輪椅硬件設(shè)計(jì)中攝像頭云臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)是通過步進(jìn)舵機(jī)來進(jìn)行塊來實(shí)現(xiàn)信息的無(wú)線傳輸，然后根據(jù)相應(yīng)的指令使云臺(tái)執(zhí)行轉(zhuǎn)動(dòng)輪椅硬件部分控制流程圖。電子羅盤模塊WIFI模塊 單片機(jī)系統(tǒng)電機(jī)指令傳遞視頻信號(hào)攝像頭模塊TTL串口IO口TTL串口IO口

圖 2.4 WIFI 模塊中攝像頭類型大致分為兩大類：數(shù)字?jǐn)z像頭和模擬攝像進(jìn)行采集，該模塊的工作原理是將設(shè)備采集產(chǎn)生的模將轉(zhuǎn)換成的數(shù)字信號(hào)儲(chǔ)存到計(jì)算機(jī)內(nèi)進(jìn)行運(yùn)用[24]�？刂戚喴吻胺降膱D像信息并由 WIFI 模塊傳輸?shù)缴衔粰C(jī)，圖的核心，攝像頭獲取的圖像包含輪椅前方所有的環(huán)境響控制系統(tǒng)的檢測(cè)速度和準(zhǔn)確度，這是整個(gè)控制系統(tǒng)分采用脈沖寬度調(diào)制信號(hào)來控制舵機(jī)，實(shí)現(xiàn)攝像頭云感器、電機(jī)、外殼、減速齒輪組和控制電路組成[25]。舵擬舵機(jī)，在實(shí)際運(yùn)用中，系統(tǒng)硬件核心必須不斷給模

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2730917