中南大学米塔尔创新项目申请书导盲系统.docx
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中南大学米塔尔创新项目申请书导盲系统
附件1：
项目编号
米塔尔学生创新创业项目资助
申请书
项目名称：
基于射频识别与实时图像处理技术的导盲系统
项目类别：
创业项目□创新项目■
项目负责人：
指导教师：
申请单位：
中南大学信息科学与工程学院
完成日期：
2011年9月18日
中南大学制
一、申请项目及申报人情况
项目负责人
免冠近照
项目简况
申报项目名称
基于射频识别与实时图像处理技术的导盲系统
拟定起止年月
2011年10月至2012年10月
已获资助情况
无
负责人简况
姓名
性别
出生年月
学历：
身份证
号码
专业班级
所在单位
信息科学与工程学院
联系电话
E-mail
通讯地址
指导教师简况
姓名
性别
出生年月
学历
学位
所在单位
联系电话
技术职称
从事专业
团队成员简况
姓名
性别
出生
年月
学院
专业
学历
研究专长
项目分工
信息
学院
通信工程
本科
各种程序的编写
信息
学院
通信工程
本科
视觉传感器的研究
信息
学院
通信工程
本科
单片机开发
信息
学院
通信工程
本科
RFID研究
信息
学院
电子信息
本科
超声波及RFID
项目情况
技术领域
无线射频识别技术；超声波探测技术；实时图像处理技术；无线通信技术；嵌入式控制。
技术来源
教师指导、课堂学习、图书馆资料查询、网络学习
项目优势
（1）采用了RFID技术和多传感器检测技术，本导盲系统准确性高，实用性强，适用范围广。
（2）该系统采用高度的人性化设计，很适合盲人及低视力人群的使用。
（3）本系统具有较高商业价值。
资金情况
项目所需资金
20000元
自有资金
投入金额
0
已获资金金额
0
已获资金
来源
0
申请资金金额
20000元
申请资金
主要用途
调研；
元器件购买；
软硬件开发
二、项目论证（①项目的理论与现实意义；②项目的基本内容、重点、难点、创新点；③项目的实施方案、实施方法和具体工作计划）（请附详细计划）
①项目的理论与现实意义
世界卫生组织估计全世界有盲人4000万到4500万，低视力人数是盲人的3倍，约1.4亿人。
据报道，我国每年会出现新盲人大约45万，低视力135万，即约每分钟就会出现一个新盲人，三个低视力患者。
如果不采取有力措施，到2020年我国视力残疾人数将为目前的4倍，即将达到5000余万。
对视力残疾人士来掌握行走的方式和特性是日常生活的一部分，他们可以依赖一定的辅助设施，比如在道路上铺设盲人砖,传统的盲杖，加入装有射频识别系统的电子盲杖，还有其他的盲人导航设备等等。
这一切都有它们的优点和缺点。
有调查得出结论：
由于缺乏有效的辅助设施和行走技巧，78%的视力残疾人士会限制自己的活动范围；49%的视力残疾人士会觉得在他们的出行中寻找可行的道路是有困难的，80%的视力残疾人士觉得，现在所能提供的辅助设施实际上不能满足他们的活动需要，它们不能给用户提供正确的路径和躲避障碍，几乎所有的视力残疾人士都希望有一个辅助导航设施可以让他们和正常人一样的，能确保他们在路上感觉方便和安全。
本项目是基于射频识别技术，超声波探测技术，实时图像处理和语音技术设计的盲人导航系统，它一改以前盲人导航系统的缺点，它具有实用性，准确性，高度的人性化设计等等，相信它一定会成为盲人得力的辅助设施，也会受到盲人的喜爱。
当然，本系统也具有商用性，具有商业价值。
②项目的基本内容、重点、难点、创新点
项目的基本内容：
本项目主要由无线射频识别系统、超声波探测器、视频采集器、数据及图像处理系统、语音提示系统组成。
用无线射频识别系统来提示使用者所在地点的信息（如十字路口、门口等）；用超声波探测出使用者前方的障碍物；用视频采集器采集视频，再通过图像处理系统进行实时的图像处理来识别盲道、红绿灯及斑马线。
本系统采用穿戴式设计，即盲人可以把整套系统穿戴在身上，具有高度的实用性及人性化优点。
如图1所示本导盲系统具体分为室内模式和室外模式。
图1
项目的重点：
（1）数据及图像处理系统的硬件及软件设计；
（2）RFID网络系统的设计与安装；
（3）语音提示系统的设计。
项目的难点：
（1）盲道、斑马线及红绿灯识别算法设计；
（2）语音提示嵌入式控制系统的设计；
（3）解决各模块之间的兼容性问题，使之更稳定的工作。
项目的创新点：
（1）本系统集成无线射频识别、图像处理等技术，给盲人提供
全方位导航。
其中无线射频识别、实时图像处理技术均为现在的热门研究方向；
（2）系统中利用到RFID技术获取用户所处位置的信息，因为RFID的识别范围比较小，所以它造成的误差少，加上它不受环境的影响，所以准确性高。
（3）系统由几个部分组成，便于更换替件、维修，可以根据需
要配置其它扩展设备，如无线通信设备等，使其发挥更大的效能，实用性强；
（4）实现导盲系统对使用者的声音提示。
③项目的实施方案、实施方法和具体工作计划
项目的实施方案：
本导盲系统是集环境感知、实时数据及图像处理、逻辑控制、数据传输、语音提示等多种功能于一体的综合系统，是一种具有一定智能的系统，根据这一特点采用模块化设计。
具体分为感知模块，控制模块和人机交互模块。
感知模块即环境感知设备，由于系统需要探测的信息很多，而且探测的方式也有多种，所以感知模块由视频采集器、超声波探测器、还有RFID读头组成，对于周围静态的环境我们利用RFID技术，将周围环境输入电子标签内从而通过我们设计的带有读写器的拐杖进行感知，对于周围非静态的或者原先不存在的静态障碍物通过超声波探测器进行感知，在室内由超声波探测器、RFID读头和电子标签组成感知模块，在室外由超声波探测器、RFID读头和电子标签、视频采集器组成感知模块。
感知模块采集周围信息并传输到控制模块。
控制模块的作用是实时数据及图像处理、逻辑控制和数据传输，控制模块对感知模块传回的数据进行处理，以达到识别障碍物，识别红绿灯、斑马线、盲道，以及导航定位等功能，控制模块由RFID网络系统（RFID原理图如下）、数据及图像处理系统组成。
主要用到的技术有无线通信技术、实时图像处理技术、RFID技术等。
控制模块完成对数据及图像的处理及作出决策，向人机交互模块发出指令。
人机交互模块的作用是完成使用者和本系统的相互交流，由室内室外模式切换开关及语音提示系统组成。
人机交互模块接收控制模块发出的指令，然后由语音提示系统按照相应的指令发出相应的语音提示来告诉盲人周围的信息及定位。
RFID原理图
项目的实施方法及具体工作计划：
本项目的具体实施方法可分为硬件及软件的设计。
具体工作计划按如下展开：
（1）进行导盲系统的体系结构设计，采用穿戴式设计，并安装视觉、RFID、超声波传感器,完成传感器模块和处理模块接口的开发（第1个月）；
（3）RFID系统的设计与实现，安装RFID系统的标签，并通过软件实现信息的写入，实现读写器向数据处理系统的数据传输（第2个月）；
（4）视频识别交通标志的算法设计:
（第3—6个月）
Ⅰ.红绿灯识别的算法设计,红绿灯的识别主要是颜色的追踪与抓取，抓取区域对红色进行验证，出现红色则代表有红灯不可前行，反之则可前行。
红绿灯标识的高度不同，标定视觉模块相应视觉区域进行颜色抓取；
Ⅱ.斑马线识别的算法设计,斑马线区域最显著的特征就是具有很强烈的灰度对比度和良好的规律性。
据此，引入灰度对比强烈程度，并通过图像中灰度对比强烈的区域进行分析和判断；
Ⅲ.盲道识别的算法设计。
（5）控制模块的设计与实现，完成模块电路的设计和软件程序的烧入，完
成通信协议的建立（第7—9个月）；
（6）人机交互模块的设计与实现，完成语音提示系统的软硬件设计，以及使用者切换导盲模式的开关设计（第10个月）；
（7）系统的仿真研究与调试，针对导盲系统的特点，在不（8）相关文章的发表、结题（第12个月）。
同的场景进行测
试，发现问题并进行调试（第11个月）；
三、项目已具备的基本条件和项目负责人及主要成员现有的研究基础
项目已具备的基本条件：
项目负责人及主要成员现有的研究基础
1.项目负责人成绩优秀，精通C语言，在图像处理方面有一定的基础；
2.小组成员精通C语言，C++，有良好的硬件电路设计基础，有过一定的单片机研究经历，学习过RFID及图像处理技术。
3.小组各成员思维活跃，富有创新精神，敢于把自己的想法付诸实践，暑假期间都参加过社会实践，善于沟通交流，团队合作意识强，动手能力比较强。
四、项目预期研究成果和效果
主要阶段性成果
1.完成总体设计，论证有关细节问题；
2.感知模块，控制模块的设计与调试；
3.人机交互模块的实现并与其它模块的融合；
4.导盲系统的调试与试验，进一步完善该系统；
5.相关论文、文档撰写。
最终研究成果
最终得到一个搭载超声波，视觉传感器及射频识别等技术的盲人辅助系统，具备盲道、红绿灯、斑马线识别，导航定位，语音提示功能，并且拥有高度的人性化设计。
它可以帮助盲人正确的行走，给盲人带来极大的方便。
五、经费预算明细
序号
用途
金额
1
资料收集打印、书籍购买、
2500元
2
器件购置、测试、改装
10000元
3
基本交通、通讯费用
500元
4
软件开发
7000元
合计
20000元
六、指导教师意见
签名：
年月日
七、项目负责人所在单位推荐意见
单位负责人（签名）：
单位（盖章）：
年月日
八、学校评审专家组意见
专家组长（签名）：
年月日
九、学校学生创新创业指导中心审核意见
单位负责人（签名）：
单位（盖章）
年月日
十、学校意见
校领导（签章）：
年月日
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