一种基于带权无向图的视障人士路线规划方法技术

本发明专利技术公开了一种基于带权无向图的视障人士路线规划方法，包括：1.道路数据库的构建和道路数据集的收集；2.将道路抽象成带权无向图；3.根据带权无向图的信息获取一条最优导航路线；4.基于目标检测网络辅助视障人士通过红绿灯路口；5.用户偏离道路后轨迹纠正，并发出提醒。本发明专利技术能综合道路的长度、宽度、类别、人流量等信息，从而为视障人士推荐一条路况良好、距离较近的路线，进而能保障视障人士的安全出行。全出行。全出行。

【技术实现步骤摘要】
一种基于带权无向图的视障人士路线规划方法


[0001]本专利技术属于计算机信息处理领域，涉及到计算机科学、图论、运筹学、GPS定位、目标检测等技术，具体地说是一种基于带权无向图的视障人士路线规划方法。

技术介绍

[0002]目前视障人士的出行安全仍然是社会的一大热点。健全人可以便捷地使用现有的出行导航来进行路线规划，然而这些现有的导航没有充分考虑到视障人士的需求，所规划的路线也不一定适合视障人士行进。由此可见，针对视障人士的路线规划目前还有待完善。

技术实现思路

[0003]本专利技术针对现有技术中存在的不足之处，提供一种基于带权无向图的视障人士路线规划方法，以期能综合道路的长度、宽度、类别和人流量信息，快速准确地为视障人士选择一条路况良好且距离较近的路线，从而保障了视障人士的出行安全。
[0004]本专利技术为解决技术问题采用如下的方法方案：
[0005]本专利技术一种基于带权无向图的视障人士路线规划方法的特点在于，是按如下步骤进行：
[0006]步骤1、构建道路数据库：
[0007]步骤1.1、构建并初始化每条道路的信息表tb_road，所述信息表tb_road的主键属性为道路序号road_id，并在所述道路序号road_id上建立唯一索引，所述信息表tb_road的其余属性包括：道路名称road_name、长度distance、宽度width、道路种类type、人流量traffic、道路通行方向direction、权重weight；
[0008]利用式(1)计算道路序号为road_id
n
的道路的权值W
n
，并将权值W
n
填到信息表tb_road中道路序号road_id
n
对应的权重weight中；
[0009][0010]式(1)中，distance
n
、wight_type
n
、traffic
n
、width
n
分别为序号为road_id
n
的道路的长度、道路种类权值、人流量、宽度；
[0011]步骤1.2、构建并初始化每个拐点的信息表tb_point，所述信息表tb_point的主键属性为拐点序号point_id，并在所述在拐点序号point_id上建立唯一索引，所述信息表tb_point的外键属性为连接拐点的一条道路road_id1、连接拐点的另一条道路road_id2，所述信息表tb_point的其余属性为经纬度position、拐点名称point_name；从而由信息表tb_road和信息表tb_point构成道路数据库；
[0012]步骤2、将道路抽象成带权无向图G，且带权无向图G中记录着所有的结点以及结点与结点之间的关系；
[0013]步骤3通过加权计算获取最优导航路线；
[0014]步骤4、基于目标检测网络辅助视障人士通过红绿灯路口：
[0015]步骤4.1在视障人士前方配置一台彩色相机，利用所述彩色相机实时获取视障人士前方RGB格式的图像img，图像img的维度为3
×
width
×
height，其中，3表示通道数，width表示图像img的宽度，height表示图像img的高度；
[0016]步骤4.2对图像img进行预处理：
[0017]首先将图像img等比例缩放并进行灰色像素填充，得到尺寸为Width
input
×
Height
input
的3通道RGB图像img1，然后对3通道RGB图像img1的像素点进行归一化处理后再进行维度扩充，得到维度为1
×3×
Width
input
×
Height
input
的预处理后的图像img2，其中，Width
input
是目标检测网络要求输入的图像宽度、Height
input
是目标检测网络要求输入的图像高度，3是通道数；
[0018]步骤4.3、所述处理后的图像img2输入目标检测网络中进行处理，并输出图像img中所有目标的类别、置信度和预测框的位置；
[0019]步骤4.4、若目标检测网络所识别的图像img的目标类别中包含红灯，则利用耳机播报“前方是红灯”提示音，若目标检测网络所识别的图像img的目标类别中包含绿灯，则利用耳机播报“前方是绿灯”提示音；
[0020]步骤5、偏离道路后的轨迹纠正：
[0021]步骤5.1、视障人士按照规划的路线出发时，中间结点列表List
v
中的结点全部设置为未访问状态，设List
v
中有K个结点，设变量k的初始值为1，取List
v
中的第k个结点为V
k
，设置V
k
为已访问状态，取第k+1个结点为V
k+1
；
[0022]步骤5.2、使用GPS实时获取视障人士当前时刻的位置的经纬度，并将当前时刻的位置抽象成结点V
current
；
[0023]步骤5.3、根据远离程度来判断V
current
的经纬度是否在V
k
的经纬度和V
k+1
的经纬度连接的直线上，从而判断视障人士是否偏离规划的路线，当偏离规划路线时，将V
current
作为V
begin
后，返回步骤3.3开始重新规划路线并对视障人士发出提醒；
[0024]步骤5.4、根据经纬度计算V
current
与V
k+1
的距离，当距离小于阈值时，设置V
k+1
为已访问状态，同时，更新k的值为k+1后，判断i>n是否成立，若成立，则表示视障人士到达目的地，否则，返回步骤5.2顺序执行。
[0025]本专利技术所述的一种基于带权无向图的视障人士路线规划方法的特点也在于，所述步骤2包括：
[0026]步骤2.1、根据所述道路数据库，将道路的拐点抽象成结点，所述结点继承拐点的经纬度和拐点名称，从而得到所有结点构成一个非空有限结点集合List
ver
＝{V1,V2,
…
,V
i
,
…
,V
m
}；其中，V
i
表示第i个结点，m表示结点的总数；
[0027]步骤2.2、将任意两个结点之间连接的道路抽象为边，所述边继承道路的名称、长度、宽度、种类、人流量、通行方向和权重，其中，道路的权重作为边的权值，从而得到由所有边及其权值构成的非空有限多重集List
edge
＝{w1·
e1,w2·
e2,
…
,w
j
·
e
j
,
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于带权无向图的视障人士路线规划方法，其特征在于，是按如下步骤进行：步骤1、构建道路数据库：步骤1.1、构建并初始化每条道路的信息表tb_road，所述信息表tb_road的主键属性为道路序号road_id，并在所述道路序号road_id上建立唯一索引，所述信息表tb_road的其余属性包括：道路名称road_name、长度distance、宽度width、道路种类type、人流量traffic、道路通行方向direction、权重weight；利用式(1)计算道路序号为road_id
n
的道路的权值W
n
，并将权值W
n
填到信息表tb_road中道路序号road_id
n
对应的权重weight中；式(1)中，distance
n
、wight_type
n
、traffic
n
、width
n
分别为序号为road_id
n
的道路的长度、道路种类权值、人流量、宽度；步骤1.2、构建并初始化每个拐点的信息表tb_point，所述信息表tb_point的主键属性为拐点序号point_id，并在所述在拐点序号point_id上建立唯一索引，所述信息表tb_point的外键属性为连接拐点的一条道路road_id1、连接拐点的另一条道路road_id2，所述信息表tb_point的其余属性为经纬度position、拐点名称point_name；从而由信息表tb_road和信息表tb_point构成道路数据库；步骤2、将道路抽象成带权无向图G，且带权无向图G中记录着所有的结点以及结点与结点之间的关系；步骤3通过加权计算获取最优导航路线；步骤4、基于目标检测网络辅助视障人士通过红绿灯路口：步骤4.1在视障人士前方配置一台彩色相机，利用所述彩色相机实时获取视障人士前方RGB格式的图像img，图像img的维度为3
×
width
×
height，其中，3表示通道数，width表示图像img的宽度，height表示图像img的高度；步骤4.2对图像img进行预处理：首先将图像img等比例缩放并进行灰色像素填充，得到尺寸为Width
input
×
Height
input
的3通道RGB图像img1，然后对3通道RGB图像img1的像素点进行归一化处理后再进行维度扩充，得到维度为1
×3×
Width
input
×
Height
input
的预处理后的图像img2，其中，Width
input
是目标检测网络要求输入的图像宽度、Height
input
是目标检测网络要求输入的图像高度，3是通道数；步骤4.3、所述处理后的图像img2输入目标检测网络中进行处理，并输出图像img中所有目标的类别、置信度和预测框的位置；步骤4.4、若目标检测网络所识别的图像img的目标类别中包含红灯，则利用耳机播报“前方是红灯”提示音，若目标检测网络所识别的图像img的目标类别中包含绿灯，则利用耳机播报“前方是绿灯”提示音；步骤5、偏离道路后的轨迹纠正：步骤5.1、视障人士按照规划的路线出发时，中间结点列表List
v
中的结点全部设置为未访问状态，设List
v
中有K个结点，设变量k的初始值为1，取List
v
中的第k个结点为V
k
，设置V
k
为已访问状态，取第k+1个结点为V
k+1
；
步骤5.2、使用GPS实时获取视障人士当前时刻的位置的经纬度，并将当前时刻的位置抽象成结点V
current
；步骤5.3、根据远离程度来判断V
current
的经纬度是否在V
k
的经纬度和V
k+1
的经纬度连接的直线上，从而判断视障人士是否偏离规划的路线，当偏离规划路线时，将V
current
作为V
begin
后，返回步骤3.3开始重新规划路线并对视障人士发出提醒；步骤5.4、根据经纬度计算V
current
与V
k+1
的距离，当距离小于阈值时，设置V
k+1
为已访问状态，同时，更新k的值为k+1后，判断i>n是否成立，若成立，则表示视障人士到达目的地，否则，返回步骤5.2顺序执行。2.根据权利要求1所述的一种基于带权无向图的视障人士路线规划方法，其特征在于，所述步骤2包括：步骤2.1、根据所述道路数据库，将道路的拐点抽象成结点，所述结点继承拐点的经纬度和拐点名称，从而得到所有结点构成一个非空有限结点集合List
ver
＝{V1,V2,
…
,V
i
,
…
,V
m
}；其中，V
i
表示第i个结点，m表示结点的总数；步骤2.2、将任意两个结点之间连接的道路抽象为边，所述边继承道路的名称、长度、宽度、种类、人流量、通行方向和权重，其中，道路的权重作为边的权值，从而得到由所有边及其权值构成的非空有限多重集List
edge
＝{w1·
e1,w2·
e2,
…
,w
j
·
e
j
,
……
,w
n
·
e
n
}；其中，w
j
表示第j条边的权值，e
j
表示第j条边，n表示边的总数；步骤2.3、由List
ver
和List
edge
组成一个二元组G＝<List
ver
,List
edge
>并作为一个带权无向图G。3.根据权利要求2所述的一种基于带权无向图的视障人士路线规划方法，其特征在于，所述步骤3包括：步骤3.1、获取视障人士所要达到的目的地的名称，并根据所述目的地的名称查询目的地...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐申庚，宋万强，郭丹，黄滨，谷纪豪，肖同欢，曹晨曦，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：