本文關(guān)鍵詞：盲人導(dǎo)行輔助系統(tǒng)中信息采集及優(yōu)化研究

  更多相關(guān)文章： 盲人導(dǎo)行 信息采集 無線定位 STM32F417 圖像壓縮 語音提示

【摘要】：盲人由于視覺感知能力的缺失，給他們?nèi)粘Ｉ钆c工作造成了極大的不便。為了實現(xiàn)盲人安全行走，各國學(xué)者提出了多種盲人導(dǎo)行輔助系統(tǒng)的設(shè)計方案，這些系統(tǒng)主要由信息采集與信息處理兩部分構(gòu)成。本課題針對信息采集部分（系統(tǒng)）中障礙物距離采集、障礙物圖像信息采集與壓縮、區(qū)域定位、語音提示、功耗控制等問題進行了研究，實現(xiàn)盲人行走時對周圍環(huán)境信息的實時采集與處理。 本文分析總結(jié)了盲人導(dǎo)行技術(shù)的發(fā)展動態(tài)與現(xiàn)存盲人導(dǎo)行輔助系統(tǒng)的優(yōu)缺點，針對傳統(tǒng)信息采集系統(tǒng)的信息獲取方式單一、體積龐大、不便于攜帶等問題，采用現(xiàn)有信息采集技術(shù)對其進行深入研究。本文主要研究了超聲測距技術(shù)、圖像采集技術(shù)、GPS技術(shù)、圖像處理技術(shù)，提出了一種高性能的便攜式信息采集系統(tǒng)設(shè)計方案�；谙到y(tǒng)成本與性能的綜合考慮，選用STM32F417微處理器作為控制核心，利用超聲波傳感器檢測盲人與障礙物的距離，以此作為是否開啟攝像頭采集障礙物圖像信息的依據(jù)，并定時通過GPS獲取盲人的區(qū)域信息。這些信息經(jīng)過壓縮處理后進行本地存儲與無線傳輸，與此同時，系統(tǒng)將同步接收信息處理中心對這些信息的處理結(jié)果，并以語音的形式反饋給盲人。 為了提高信息傳輸效率，基于STM32F417開發(fā)平臺采用JPEG靜態(tài)圖像壓縮算法對所采集的圖像信息進行壓縮處理。利用STM32F417強大的DSP、FPU資源，對算法的關(guān)鍵模塊以及實現(xiàn)過程進行進一步優(yōu)化處理。優(yōu)化結(jié)果表明，編碼器處理一幅240×320的RGB圖像總耗時為76ms，壓縮比例可達14:1。 為有效的控制系統(tǒng)功耗，采用了軟硬件低功耗設(shè)計方案，并對各外設(shè)的工作方式進行了節(jié)能優(yōu)化。節(jié)能工作方式：超聲波測距頻率設(shè)置為30次/min，測距誤差小于2.68%；圖像采集幀頻為60幀/min；GPS定位系統(tǒng)每10分鐘開啟一次，定位精度小于10m；語音提示與壓縮處理模塊完成一次信息提示、一幀圖像壓縮后，系統(tǒng)關(guān)閉其控制時鐘。優(yōu)化結(jié)果表明，信息采集系統(tǒng)的最大功耗為454.56mW，因此，采用兩塊7400mAh的手機電池板能夠滿足系統(tǒng)長時間的供電需求。 本課題所研究的信息采集與壓縮處理系統(tǒng)具有信息采集完整、實時性高、體積小、重量輕、功耗低等優(yōu)勢，便于盲人隨身攜帶，為便攜式盲人導(dǎo)行輔助系統(tǒng)的進一步智能化研究提供了有效的解決方案。
【關(guān)鍵詞】：盲人導(dǎo)行 信息采集 無線定位 STM32F417 圖像壓縮 語音提示
【學(xué)位授予單位】：南華大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：TN919.8;R318.6
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 緒論9-13
• 1.1 課題的研究背景和意義9-10
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀分析10-11
• 1.3 本文概述11-13
• 第二章 信息采集系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)13-29
• 2.1 系統(tǒng)設(shè)計思想與性能分析13-14
• 2.2 信息采集整體系統(tǒng)結(jié)構(gòu)14-16
• 2.3 系統(tǒng)主要模塊設(shè)計16-28
• 2.4 本章小結(jié)28-29
• 第三章 信息采集系統(tǒng)設(shè)計29-55
• 3.1 STM32F417系統(tǒng)板設(shè)計29-35
• 3.2 圖像采集模塊軟硬件設(shè)計35-39
• 3.3 超聲波測距模塊軟硬件設(shè)計39-43
• 3.4 GPS定位模塊軟硬件設(shè)計43-47
• 3.5 SD存儲卡軟硬件設(shè)計47-50
• 3.6 語音模塊軟硬件設(shè)計50-54
• 3.7 本章小結(jié)54-55
• 第四章 基于STM32F4的JPEG壓縮算法的實現(xiàn)與優(yōu)化55-85
• 4.1 JPEG圖像壓縮系統(tǒng)模型與基本流程55-62
• 4.2 JPEG圖像編碼算法程序設(shè)計62-72
• 4.3 JPEG算法在STM32F417上的優(yōu)化72-81
• 4.4 實驗結(jié)果及分析81-84
• 4.5 本章小結(jié)84-85
• 第五章 系統(tǒng)的低功耗優(yōu)化設(shè)計85-97
• 5.1 電路功耗分析85-86
• 5.2 系統(tǒng)低功耗設(shè)計原則86-88
• 5.3 信息采集系統(tǒng)低功耗設(shè)計方案88-94
• 5.4 系統(tǒng)的功耗分析與計算94-96
• 5.5 本章小結(jié)96-97
• 第六章 總結(jié)與展望97-98
• 參考文獻98-104
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文104-105
• 致謝105

【參考文獻】

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本文編號：718291