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【导语】上海交通大学计算机学院清源研究院顾磊磊团队研发了一款可穿戴AI导航系统，专为视障人士设计。该系统通过创新智能软硬件，利用摄像头捕捉视觉信息，结合AI算法分析，通过骨传导耳机和人造电子皮肤提供导航指导。相比传统电子辅助系统，该系统更注重用户体验与人体工程学设计，旨在提高视障人士的行动能力，并期待未来实现更加个性化与隐形的辅助设备。

上(shàng)海(hǎi)交(jiāo)通(tōng)大(dà)学(xué)计(jì)算(suàn)机(jī)学(xué)院(yuàn)清(qīng)源(yuán)研(yán)究(jiū)院(yuàn)顾(gù)磊(lěi)磊(lěi)团(tuán)队(duì)为视障人士研发了可穿戴AI导航系统。 受访者供图

“墨镜、手杖、导盲犬是视障人士出行的三件套，这是他们的助手，也是他们的标记。通过创新的智能软硬件，逐渐去除这些标(biāo)记(jì)，让(ràng)视(shì)障(zhàng)人(rén)士(shì)从(cóng)外(wài)观(guān)到(dào)行(xíng)为都能像正常人一样生活，是我们(men)的(de)终(zhōng)极(jí)目(mù)标(biāo)。”上(shàng)海(hǎi)交(jiāo)通(tōng)大(dà)学(xué)计(jì)算(suàn)机(jī)学(xué)院(yuàn)清(qīng)源(yuán)研(yán)究(jiū)院(yuàn)长(zhǎng)聘(pìn)教(jiào)轨(guǐ)副(fù)教(jiào)授(shòu)、博(bó)士(shì)生(shēng)导(dǎo)师(shī)顾(gù)磊(lěi)磊(lěi)日(rì)前(qián)在(zài)接(jiē)受(shòu)澎(pēng)湃(pài)科(kē)技(jì)记(jì)者(zhě)采访(fǎng)时(shí)表(biǎo)示(shì)。

4月(yuè)14日(rì)，国(guó)际(jì)学(xué)术(shù)期(qī)刊(kān)《自(zì)然(rán)-机(jī)器(qì)智(zhì)能(néng)》在(zài)线(xiàn)发(fā)表(biǎo)发(fā)布(bù)了(le)他(tā)的(de)一(yī)篇(piān)论(lùn)文，介(jiè)绍(shào)了(le)一(yī)款(kuǎn)可(kě)以(yǐ)为(wèi)障(zhàng)碍(ài)人(rén)士(shì)提(tí)供(gōng)导(dǎo)航(háng)辅(fǔ)助(zhù)功(gōng)能(néng)的(de)可(kě)穿(chuān)戴(dài)系(xì)统(tǒng)。

该(gāi)系(xì)统(tǒng)通(tōng)过(guò)摄(shè)像(xiàng)头(tóu)拍(pāi)照(zhào)来(lái)获(huò)得(de)图(tú)像(xiàng)等(děng)视(shì)觉(jué)信(xìn)息(xi)，然(rán)后(hòu)以(yǐ)AI算法进行分析，确定目标及障碍物后等关键情况后作出判断，通过骨传导耳机的立体音和腕部皮肤的触觉等信号传递给使用者，指导使用者做出前进、左移或者右移等安全动作。该指示随着使用者移动实时更新，逐步指导使用者达到最终目标。

上海交通大学计算机学院清源研究院长聘教轨副教授、博士生导师顾磊磊（左二）和部分实验室成员。 记者 吴跃伟 摄

顾磊磊表示，以前为视障人士提供的类似导航系统往往把人当作一台车来处理。但人不是机器，有自己的特点，也对系统有自己独特的要求。人有大脑，完整的视觉回路需要AI和大脑中继完成，AI的输出需要和大脑的认知一致，两套系统才能良好配合，人用起AI系统才会觉得像在使用自己本来的器官一样轻松自在；行为上，人也没法像机器一样严格的遵循指令，需要AI系统平衡准确度与自由度；最后，人的承载能力也无法和机器相比，人体力有限，希望系统足够轻、薄甚至美。传统电子辅助系统在这些方面的不足使其在盲人群(qún)体(tǐ)中(zhōng)的(de)接(jiē)受(shòu)率(lǜ)始(shǐ)终(zhōng)不(bù)高(gāo)。

顾(gù)磊(lěi)磊(lěi)的(de)这(zhè)套系统的目标是提高视障人士的行动能力，通过系统提示可以避开障碍物。新系统总重约200克，由装载了RGB-D（红绿蓝和深度）摄像头的眼镜、两小块人造电子皮肤和一个微型单板计算机组成。新系统从拍照到响应、输出的时间是仅200-300毫秒，与人类的反应时间一致，从而可以与使用者更默契地配合。

为了解决光线不足可能给拍照系统带来的风险，该系统还集成了一个红外探测器，可以“像激光雷达一样”进行主动探测，提供距离、高低等信息。

“我们调研后发现，视障人士的基本需求有三个，第一个是明暗变化，比如眼前有没有障碍物；第二个是形状；第三是看到运动的信息，比如面前是不是有东西移动过去。他们没有爬山、游泳那么高的要求。”“所以，我们是一直在做减法。把功能做得像车载系统一样很大很强不是我们的最终目的，我们是要它具有人们刚需使用时的合理功能，在此基础上尽力压低其在体积、重量以及能量算力等方面需求。”顾磊磊表示。

此外，该系统还提供了一双摩擦供电的智能鞋垫和VR训练平台，让使用者在正式出行前可以在虚拟系统中进行模拟、训练，降低摔倒、碰撞等风险。

对于新系统的局限性，顾磊磊表示，目前属于基础研究阶段，只是进行了少量的测试——一共有20人试用的数据，其中18人是视障人士。该产品如果要投放市场，需要(yào)更(gèng)多(duō)的(de)反馈数据，以进行优化。

“说不定我们可以把摄像头换掉。”顾磊磊希望把摄像头整合到隐形眼镜中，取代目前系统中的镜框眼镜，代替手杖，“让使用者尽力看起来像健全人”。

此外，他表示，很重要的一点是，希望未来的类似系统是个性化的，因为每位用户关注的东西可能是不一样的。而这样的“量身定做”可以基于AI算法的优化来实现。