近日，南京郵電大學(xué)寬帶無(wú)線(xiàn)通信與傳感網(wǎng)技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、通信與信息工程學(xué)院青年教師高赟博士，在通信、可穿戴技術(shù)、人工智能交叉領(lǐng)域取得最新研究進(jìn)展。相關(guān)研究成果以“A Wearable Obstacle Avoidance Device for Visually Impaired Individuals with Cross-Modal Learning”為題發(fā)表于國(guó)際學(xué)術(shù)期刊Nature Communications。該研究聚焦于視障人群輔助出行問(wèn)題，提出一種融合多模態(tài)數(shù)據(jù)處理與跨模態(tài)學(xué)習(xí)的可穿戴避障設(shè)備，顯著提升了出行避障的可靠性、響應(yīng)速度、續(xù)航時(shí)間以及用戶(hù)友好性。
Nature Communications刊發(fā)南郵教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室及通信與信息工程學(xué)院科研團(tuán)隊(duì)最新研究進(jìn)展
據(jù)世界衛(wèi)生組織統(tǒng)計(jì)，全球約有超過(guò)10億人患有不同程度的視力障礙或失明，這對(duì)其日常出行造成了嚴(yán)重影響。盲杖、導(dǎo)盲犬等傳統(tǒng)輔助工具雖然在一定程度上發(fā)揮了作用，但在應(yīng)對(duì)快速移動(dòng)或突發(fā)障礙物等方面仍存在明顯局限；尤其導(dǎo)盲犬資源稀缺、訓(xùn)練成本高，更限制了其大范圍推廣。隨著傳感器與人工智能技術(shù)的不斷進(jìn)步，基于智能穿戴設(shè)備的輔助方式逐漸受到關(guān)注，但當(dāng)前多數(shù)避障設(shè)備仍難以兼顧高可靠性、低延遲、長(zhǎng)續(xù)航與良好用戶(hù)體驗(yàn)。
為突破上述瓶頸，研究團(tuán)隊(duì)研制了一種新型可穿戴避障設(shè)備，由定制化眼鏡和智能手機(jī)組成，在理論方法與工程實(shí)現(xiàn)層面進(jìn)行了系統(tǒng)創(chuàng)新。具體而言，為實(shí)現(xiàn)毫秒級(jí)的快速響應(yīng)，眼鏡端集成多模態(tài)傳感器，可實(shí)時(shí)采集視頻與深度信號(hào)，并通過(guò)深度輔助的視頻壓縮模塊，有效降低數(shù)據(jù)傳輸延遲，確保障礙檢測(cè)的準(zhǔn)確性。在智能手機(jī)端，在接收到壓縮后的多模態(tài)信號(hào)后，基于跨模態(tài)學(xué)習(xí)對(duì)視頻與深度特征進(jìn)行融合對(duì)齊，進(jìn)一步增強(qiáng)識(shí)別精度與環(huán)境適應(yīng)能力。為有效控制設(shè)備功耗，團(tuán)隊(duì)還設(shè)計(jì)了一種計(jì)算架構(gòu)，引入多浮點(diǎn)向量處理單元的流處理結(jié)構(gòu)，大大優(yōu)化了核心計(jì)算模塊的效率，實(shí)現(xiàn)了避障設(shè)備在保障性能的同時(shí)具備長(zhǎng)時(shí)間續(xù)航能力。
可穿戴避障設(shè)備硬件組成
江蘇省殘疾人聯(lián)合會(huì)為設(shè)備的實(shí)際測(cè)試提供了大力支持。該項(xiàng)研究成果也得到國(guó)家自然科學(xué)基金重大科研儀器研制項(xiàng)目、重點(diǎn)項(xiàng)目、青年項(xiàng)目等的資助。
（撰稿：葉斯珩 初審：郭永安、戴修斌 編輯：王存宏 審核：張豐）