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上海交通大学生物医学工程学院第一届 “TI”杯创意创新大赛 参赛题目 基于DM642的多功能超市盲人导购系统 英文标题 Supermarket shopping cart for the blind 参赛类别 系统设计类 参赛队员 王东潇 wdxfairy@sjtu.edu.cn 摘要： “购物难”是盲人日常生活中遇到的一大难题。本设计旨在搭建一辆能够辅助盲人在超市中独立无障碍行动的购物车。前期调研显示，盲人在超市中遇到的困难主要包括：对超市复杂环境中的障碍物避让难，目标商品的位置获取难以及商品的详细信息确认难。针对这三种困难，本设计采用红外测距模块，视频采集模块和条形码扫描模块获取所需信息，通过控制器处理，将信号通过声音反馈给盲人，以帮助盲人无障碍地购物。 关键词：购物 助盲 基于DM642的多功能超市盲人导购系统 一、项目意义 据世界卫生组织估计，目前全世界有4000万以上的盲人，经过与盲人交流得知，在依靠视力获得信息的场合，盲人会遭遇诸多困难，而“购物难”正是其中重要的一种。盲人在超市购物中的障碍包括以下几个方面： 障碍物的避让难 据调查，目前大部分超市禁止导盲犬进入；而在货物和人流密集的超市中，在盲杖向外探查的过程中可能损坏商品，也会影响其他人的购物。 2、商品位置的搜寻难 在大型超市中，通常对商品按照种类进行分区，分区醒目处有较大的文字等标示，用来指示顾客。而对于盲人而言，无法通过阅读此类标志来获取。[1] 3、商品的详细信息获取难 由于商品的多样性，盲人多数情况下无法仅凭触觉来获取商品的详细信息。有些不同的产品在外包装的形状上没有绝对的差异，而盲人又无法通过阅读包装上的文字和图案了解商品，这对盲人选购商品带来了极大的障碍。即使可以用触摸形状来判定的商品，盲人也无法得知价格等信息，对他们的购物带来了不便。 综上所述，自助式的超市购物对于盲人而言并不友好。本课题为解决盲人在超市中“购物难”的问题，拟开发一套完善的超市导盲辅助系统，帮助盲人更方便，更快捷地购买商品。 二、设计与原理 如图1所示，系统总体由输入模块，中央处理器和输出模块三大部分组成，输入模块用来采集盲人周围的信息，主要由测距避障模块，视频识别模块以及条码扫描模块组成。中央处理器由于需要对视频图像进行处理，要求具有一定的数字信号处理能力，计划采用数字信号处理器（DSP），输出模块由耳机和可振动把手组成。 图1：系统总体原理图 设计上考虑到系统核心部分本身有一定的重量，因此将主体部分（包括控制器，条形码扫描平台和测距模块）集成于超市的购物车上推行（如图2所示），减少用户负重上的压力；重量较轻的设备（包括摄像头，耳机）则被集成于轻便头盔中，头盔可以避免碰撞对盲人头部造成损伤，将视频采集摄像头集成于头盔可以使盲人通过简单的转头即可扫描周围的环境。 图2：超市购物车总体设计图 使用安装在购物车的前端的超声或红外测距模块（图2中①所示）来检测盲人前方的行人和障碍物。当测距模块探测到1m内（该距离可调整）有障碍物时，立刻向DSP系统发送警示信号，DSP系统接收到警示信号后，控制购物车把手处（图2中③所示）的轻微振动，通知盲人及时停步。既避免盲人与障碍物的碰撞对盲人的损害，也避免盲人的购物车碰撞到其他顾客，为其他顾客的购物造成影响。 使用图像标识和视频捕捉设备（图2中④所示）配合，来提示盲人所处的环境。首先在超市的商品分区中的醒目位置张贴包含预定义好信息的标识，标识包含的信息可以是商品的区域分类信息，也可以是表示出口等特征位置的提示性标识。盲人配备该系统在超市中行走时，头盔上的视频捕捉设备不断将采集到的图像送入DSP进行分析，当DSP检测到图像中包含彩色条纹的特征区域时，提取该条纹的特征码，并与预先的定义对比。当发现符合条件的标识时，将该标识所代表的分区信息通过耳机告知用户。 图3：视-听转换系统 使用全方位红外扫描平台（图2中②所示），对目标商品的信息进行分析。在购物车上内置全方位红外扫描平台，可以在不需要精确对准的情况下扫描得到商品的条形码。用户拿起商品后，可以将其放到扫描平台上，红外扫描平台通过阅读条码获得的商品的特征码，并连接超市的数据库，获得商品的具体名称，价格等必要信息，通过耳机告知用户。 系统的实物演示图4所示。 图4：系统实物演示图 整个购物辅助系统帮助盲人进行无障碍行走，商品的定位，识别与认定,使得盲人在超市独立购物成为可能。 三、未来展望 本系统帮助盲人解决了在超市购物时可能遇到的几个问题，但是还有许多改进空间。主要可以从以下几点入手 1、使用更先进的硬件，例如在未来使用速度更快的处理器，使得系统具有更好的实时性，使用视角更大、清晰度更高的的摄像头来获取更多的环境信息，使用更准确、探测范围更大的测距模块来确保给盲人提供避障的准确信