隨著信息化和數(shù)字化的發(fā)展,，現(xiàn)在社會中人們的生活變得更加豐富多彩,，生活更加便利。但是有一種人群卻不容忽視,，社會上形形色色,、豐富多彩的物是與他們無緣的，他們就是盲人,。眾所周知眼晴是“心靈之窗”,，而對于突然失去或從未擁有過“心靈之窗”的盲人來說，生活上的困難與心理上的痛苦是可想而知的,。他們的衣食住行存在諸多不便,，而在出行與人際交往中遇到的困難更加突出，基于此設(shè)計了智能導盲犬,。生活中,，導盲犬習慣于頸圈、導盲牽引帶和其他配件的約束,；懂得“來”,、“前進”、“停止”等口令,；可以帶領(lǐng)盲人安全地走路,，當遇到障礙和需要拐彎時，會引導主人停下以免發(fā)生危險,。但是,，導盲犬的培訓過程長達18個月，綜合費用達2.5～3萬美元,，如此昂貴的價格不是普通用戶能承擔的,，所以這里設(shè)計一個智能導盲犬，從而為盲人帶來便利,。

 

　　本系統(tǒng)主要解決的是盲人在出行和人際交往中遇到的問題,，主要功能有：行進中的障礙物檢測、識別與定位,，其中包括移動的物體與靜止的物體識別,；測定障礙物的速度與距離；對周圍的路線的特定環(huán)境標志進行環(huán)境辨認,，檢測出熟悉的地點,，方便盲人了解情況，并同時也以此為信息主動控制導盲犬，實現(xiàn)人的主觀控制,；人性化的語音提示,，能夠根據(jù)信息重要程度主動提示當前情況，幫助盲人獲取必要信息,，幫助盲人決策,；系統(tǒng)還可以對周邊環(huán)境發(fā)生的特殊情況向家屬發(fā)送短消息，必要時可以發(fā)送圖片,，實現(xiàn)進一步的安全性,。

 

　　1  設(shè)計結(jié)構(gòu)

　　本設(shè)計系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)采集、處理,、存儲,、反饋等子系統(tǒng)構(gòu)架而成。首先由兩路信息采集系統(tǒng)——超聲波測速測距系統(tǒng)及圖像采集系統(tǒng)采集外部環(huán)境信息,，經(jīng)決策處理系統(tǒng)對信息進行處理,，并進行多模塊輸出，其中有信息的反饋系統(tǒng)可以面向使用者提供足夠的信息提示,，同時,，又可通過運動系統(tǒng)對“導盲犬”進行實時控制。存儲系統(tǒng)可以將采集和處理的環(huán)境信息進行存取,，方便查詢,。

 

　　1.1  系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)

　　圖1為系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)圖。

 

　　1.2 硬件設(shè)計結(jié)構(gòu)

　　本設(shè)計主要功能模塊有：攝像頭監(jiān)測及智能識別模塊,，超聲波測速與測距模塊,，電機驅(qū)動與控制模塊，NiosⅡ處理器模塊,，語音播報模塊,，通信與定位模塊，實時存儲模塊,，即插即用液晶顯示模塊,。

 

　　硬件框架圖如圖2所示。

　　1.3 軟件流程結(jié)構(gòu)

 

　　軟件流程結(jié)構(gòu)如圖3所示,。

　　2 具體模塊

　　本設(shè)計基于NiosⅡ硬件平臺，運用其強大的擴展及處理功能,，將數(shù)字圖像處理技術(shù),、超聲波測距定位技術(shù)、智能控制技術(shù)協(xié)調(diào)的組合在一起,，構(gòu)成一個既功能強大又非常人性化的“導盲犬”,。以下為各模塊的設(shè)計特點及方法：

　　2.1 Nios II處理器

　　Nios II處理器運算速度快，能滿足對圖像檢測與處理的要求；具有完善的軟件開發(fā)套件,，包括編譯器,、集成開發(fā)環(huán)境(IDE)、JTAG調(diào)試器,、實時操作系統(tǒng)(RTOS)和TCP／IP協(xié)議棧,；其次，Altera DEl的外圍接口豐富,，可以滿足不同的需求,，必要時可以自定義外圍電路進行擴展。在FPGA中使用軟核處理器也是其優(yōu)勢所在,，硬核實現(xiàn)沒有靈活性,，通常無法使用最新的技術(shù)?；跇藴侍幚砥鞯姆桨笗惶蕴?，而基于NiosⅡ處理器的方案是基于HDL源碼構(gòu)建的，能夠修改以滿足新的系統(tǒng)需求,。將處理器實現(xiàn)為HDL的IP核,，開發(fā)者能夠完全定制CPU和外設(shè)，獲得恰好滿足需求的處理器,。