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基于超声波和视觉信息融合的语音提示技术研究
作 者: 向彪
导 师: 戴士杰
学 校: 河北工业大学
专 业: 机械工程
关键词: 区域增长 支持向量机 特征权重 KNN分类法 语音提示
分类号: TN912.3
类 型: 硕士论文
年 份: 2011年
下 载: 37次
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内容摘要
随着世界盲人数量的不断增加和盲人群体受关注程度的不断提高,各种助盲设备也应运而生。而电子行走辅助系统凭借其携带方便,结构简单,易使用的优势,正日益成为助盲技术研究的主流。传统的助盲系统传达给盲人的信息只有障碍物的方位和位置信息,而无法将障碍物的具体特征告知盲人形成视觉重现。针对这一缺陷,本文构建了基于超声波和视觉信息融合的语音提示系统,充分利用盲人的先验知识,很好的实现了外界环境障碍物信息的实时再现。在图像识别方面,为了克服在外界环境变化时单一图像特征有可能失效的缺陷,采用超声波和视觉信息相融合的方法来进行图像识别。运用超声波阵列探测,根据最小距离判定法则,判断出最近障碍物的方位。从而驱动摄像头旋转一定角度拍摄图像,滤波后,提取出图像的颜色和形状特征。根据不同物体的颜色、形状特征对于不同物体的敏感程度不同,先用支持向量机对提取出来的单一特征进行分类识别,得出特征权重计算因子,从而定义特征权重计算方法。引入到K近邻分类器距离函数中,将颜色、形状特征融合起来,结合图像数据库,能够很好的实现物体识别。在语音提示方面,事先将要播放的语音内容分段录制在语音芯片中,并由LCD显示单元读出分段内容所处的地址。上位机将图像识别的结果传输给语音提示电路中的单片机,通过触发不同的语音地址,从而实现语音的连续播放。单片机中的程序在KEIL C软件中编写并调试,并通过运行STC_ISP软件将程序下载到单片机中。完成下载后,单片机自动运行程序。在上述研究基础上搭建语音提示系统平台,并就图像的声音提示效果进行了测试和评估。实验证明,在盲人有先验知识的前提下,该语音提示系统能很好的帮助盲人实现视觉再现。
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全文目录
摘要 4-5 Abstract 5-9 第一章 绪论 9-17 1.1 课题研究背景及意义 9-10 1.2 导盲技术概述 10-12 1.3 导盲设备国内外研究现状及发展趋势 12-16 1.3.1 国外导盲技术研究现状 12-14 1.3.2 国内导盲技术研究现状 14-15 1.3.3 导盲技术研究发展趋势 15-16 1.4 课题来源及主要内容 16-17 第二章 基于信息融合的图像识别和语音提示方法 17-28 2.1 引言 17 2.2 图像识别的基本原理及方法 17-21 2.2.1 图像识别的原理 17-18 2.2.2 图像识别的方法 18-21 2.3 图像识别系统介绍 21-22 2.3.1 图像处理系统简介 21 2.3.2 图像识别系统简介 21-22 2.4 信息融合的层次结构和融合算法 22-25 2.4.1 信息融合的层次结构 22-24 2.4.2 信息融合的方法 24-25 2.5 语音提示的三种形式 25-27 2.5.1 MIDI 和音乐 25-26 2.5.2 WAVE 数字音频数据 26-27 2.5.3 语音合成技术 27 2.6 本章小结 27-28 第三章 基于超声波和视觉信息融合的物体识别 28-42 3.1 引言 28 3.2 超声波探测原理 28-29 3.3 图像预处理 29-31 3.4 HSV 彩色空间颜色特征提取 31-32 3.5 形状特征提取与不变矩形状识别 32-35 3.5.1 区域增长的边界提取 32-33 3.5.2 不变矩形状识别 33-35 3.6 支持向量机和KNN 分类法 35-39 3.6.1 支持向量机算法理论 35-37 3.6.2 KNN 分类法原理 37-39 3.7 基于颜色和形状的多特征信息融合的物体识别算法 39-41 3.7.1 基于SVM 的权重计算方法 39 3.7.2 KNN 分类识别算法 39-41 3.8 本章小结 41-42 第四章 基于图像识别的语音提示 42-52 4.1 引言 42 4.2 语音提示设计方案 42-43 4.2.1 系统框图 43 4.2.2 功能实现 43 4.3 系统设计 43-51 4.3.1 系统硬件电路设计 43-46 4.3.2 系统软件设计 46-51 4.4 本章小结 51-52 第五章 实时语音提示系统平台搭建及实验结果 52-61 5.1 引言 52 5.2 系统硬件组成 52-55 5.2.1 超声波传感器 52-53 5.2.2 图像采集系统 53-54 5.2.3 串口数据通信设备 54-55 5.3 系统软件程序实现 55-56 5.3.1 MATLAB 图像识别 55-56 5.3.2 单片机程序下载软件实现 56 5.4 物体库的建立 56-57 5.5 实验结果及讨论 57-60 5.6 本章小结 60-61 第六章 结论与展望 61-63 6.1 全文总结 61 6.2 展望 61-63 参考文献 63-67 致谢 67
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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 通信 > 电声技术和语音信号处理 > 语音信号处理
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