我国视力障碍者人口众多,他们在日常生活中有着诸多不便,尤其是出行时会遇到极大的困难。随着科学技术的不断进步,目前也出现了很多帮助视障群体出行的产品,比如导盲鞋、导盲眼镜等,其中实现的原理多种多样,但是在实际使用中还存在着许许多多的缺陷,成本较高,实时性差,无法为盲人提供丰富的环境信息。基于以上情况本研究基于视觉和惯性测试单元(IMU)开发了盲人防碰撞系统,具体实现了障碍物识别、楼梯识别和语音预警三大功能,可以通过语音方式向视力障碍者提供实时路况信息,避免危险。本文主要研究内容如下:(1)基于单目视觉惯性系统获得当前相机姿态下稀疏的点云数据,分析稀疏的点云在三维空间中的分布情况,以相机为中心构建合适大小的障碍物识别区,在障碍物识别区内划分左侧,中间,右侧三部分位置区域,通过计算障碍物识别区内指定位置区域内的点云的数量来判断该位置是否存在障碍物,通过语音预警的方式提醒视力障碍者避开该位置区域内有可能出现的障碍物。(2)由于楼梯这种建筑结构比较特殊,对于视力障碍者而言既是一种阻碍行走的障碍物也是连接楼层的通道,不能把它单纯的当作障碍物,需要特殊考虑。本文通过LSD直线检测算法,根据楼梯台阶的特征,筛选出复杂环境中的楼梯台阶边缘直线,并根据识别出的直线分布情况和直线数量判断有无楼梯的存在,最后根据识别结果以语音预警的方式提醒视力障碍者。(3)通过对日常出行的道路进行分析,根据可能遇到的障碍物分布情况设计具有代表性的实验场景,综合测试防碰撞系统中的各个功能,并根据具体的实验结果调整优化系统中的功能,并设计用户界面提高系统使用的友好性。整个系统的功能在Linux系统实现,以OpenCV计算机视觉库和Ceres非线性优化库等作为开发环境,最后以模拟出行路况的场景作为实验环境进行防碰撞系统测试和优化。测试结果表明,本系统符合设计的预期,能满足视障群体日常的出行需要,在模拟盲人行走的过程中,对障碍物和楼梯识别准确,预警及时,并有较强的可拓展性。