本发明涉及残疾人辅助器具领域，尤其涉及一种物品识别装置，便于有视力障碍的群体使用。
背景技术：
随着信息技术、传感器技术的飞速发展，以及物联网技术的迅猛发展，物品识别技术已成为各种自动化系统的基础。当前物品识别技术已经广泛应用于物流、商业零售(如条形码扫描)、银行支付等领域。
按照应用领域和具体特征的分类标准，自动识别技术可以分为如下七种：条码识别技术，是指通过识别一维条码或者是二维码实现对相关物品的识别；生物识别技术，是指通过获取和分析人体的身体和行为特征来实现人的身份自动鉴别；图像识别技术，是指利用计算机对图像进行处理、分析和理解，以识别各种不同模式的目标和对象的技术；磁卡识别技术是指通过识别器读写磁条中的信息实现目标的识别；IC卡识别技术是指采用射频读写器读写IC卡物品信息的读取和修改，按读取方式将IC卡分为接触式IC卡和非接触式IC卡；光学字符识别技术(OCR)是指采用光学的方式将文档资料转换成为原始资料黑白点阵的图像文件，然后通过识别软件将图像中的文字转换成文本格式，以便文字处理软件进一步编辑加工的系统技术；射频识别技术(RadioFrequencyIdentification，简称RFID)是通过无线电波进行数据传递的自动识别技术，是一种非接触式的自动识别技术，RFID通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，识别工作无需人工干预，可工作于各种恶劣环境。与条码识别、磁卡识别技术和IC卡识别技术等相比，射频识别技术以特有的无接触、抗干扰能力强、可同时识别多个物品等优点，正逐渐成为自动识别中最优秀的和应用的领域最广泛的技术之一，是目前最重要的自动识别技术。
在残障领域，物品识别技术可有效解决盲人及视力障碍者对相关物品的区分辨识。当前国外已存在采用RFID辅助盲人识别物品的设备，如日本松下公司和九北电子公司最近联合开发成功一种供盲人使用的便携装置，它可根据自身存储的信息识别贴有电子标签的物品并发出声音告知物品的名称。又如国外开发出的Site装置可通过语音识别技术来扫描某个特定的目标，然后在与另一端贴有接收信号标签的物品进行识别。但是在国内目前暂未出现基于RFID技术并旨在辅助盲人识别物品的装置。
技术实现要素：
发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种物品识别装置，利用RFID技术读取电子标签的唯一序列号，获得该电子标签所映射的物品名称或位置信息，并以语音方式播放以告知使用者。
技术方案：为实现上述目的，本发明的物品识别装置，与设置在物品上的电子标签配合使用，其特征在于，包括：控制模块、供电模块、接口模块、射频模块、语音模块以及外部命令输入模块；
控制模块利用其内部存储的电子标签序列号和语音信息映射表完成序列号和语音编号信息的索引，通过发送指示命令来控制其余各模块配合工作，所述指示命令包括：状态指示命令和工作模式指示命令；
供电模块根据所述控制模块发送的状态指示命令为整个装置供电；
接口模块根据所述控制模块发送的工作模式指示命令一方面通过连接外部电源为供电模块进行充电，另一方面通过连接外部控制器对语音模块进行语音更新；
射频模块根据所述控制模块发送的工作模式指示命令获取电子标签上的序列号，并将该序列号传递给所述控制模块；
语音模块根据所述控制模块发送的语音信息进行相应内容的播报；
外部命令输入模块接收使用者发送的外部命令并将该命令传送给所述控制模块。
其中，所述物品识别装置的状态包括：休眠状态、正常工作状态和工作模式选择状态；当物品识别装置处于正常工作状态时，其工作模式包括：物品识别模式、音量调节模式、卡-语音匹配模式、存储模式以及用于设置单次有效工作时间的时间设置模式。
其中，所述外部命令输入模块包括：激活键、选择键和确认键，实现对装置状态以及工作模式的切换；
若激活键被触发，所述物品识别装置切换为正常工作状态的物品识别模式，所述控制模块发送进入正常工作状态的状态指示命令控制所述供电模块给所述射频模块和语音模块供电；
在正常工作状态下，若选择键和确认键被同时触发，装置由正常工作状态切换为工作模式选择状态，选择键每被触发一次，所述控制模块便依序进入下一个工作模式，并发送相应的语音信息控制所述控制语音模块对相应工作模式的名称进行播报；
若确认键被触发，则工作模式选择状态结束切换至正常工作状态，所述控制模块发送相应的工作模式指示命令，所述物品识别装置进入所选择的工作模式。
其中，当所述物品识别装置的工作模式为物品识别模式时，则：
射频模块开始对设置在物品上的电子标签进行扫描，并将电子标签的唯一序列号传送至微控制器；
控制模块根据电子标签序列号和语音信息映射表索引出其对应的语音编号信息；
控制模块将索引出的语音编号信息送至语音模块，语音模块根据编号信息播报出对应的语音信息。
进一步地，当控制模块判断射频模块同时读取到两个或者两个以上的序列号时则不对这些序列号进行处理也不通知语音模块进行播报。
其中，当所述物品识别装置的工作模式为音量调节模式时，其对不同的按键触发做如下响应：
当选择键被触发时，控制模块自动根据按键次数逐次升高或降低音量，并通过语音播报出对应的音量；
当确认键被触发时，控制模块会将当前音量的设置参数保存至自身的flash存储器中，同时通过语音播报音量设置成功；
当激活键被触发时，控制模块发送相应的工作模式指示命令，物品识别装置跳转至正常物品识别模式。
其中，当所述物品识别装置的工作模式为卡-语音匹配模式时，则装置根据不同的按键触发做出不同的响应：
若选择键被触发，控制模块自动根据按键次数通过语音播报出对应编号的物品信息，以便于使用者进行相应电子标签的匹配；
若确认键被触发且所述物品上的电子标签放置在天线识别区域内，若读取电子标签序列号成功，则将播放的语音所对应的语音编号信息和当前电子标签序列号建立卡-语音映射关系，并将该条映射信息增加至原有映射表中；若读取不到电子标签或多个电子标签序列号时，微控制器判断为匹配不成功，则通过语音模块播报匹配失败相关语音；
若激活键被触发时，控制模块发送相应的工作模式指示命令，物品识别装置跳转至正常物品识别模式。
进一步地，该物品识别装置还包括：外壳和指环，所述指环设置在外壳的背面，在外壳的背面中心处设置有凹槽，指环垂直固定在凹槽的一端；所述控制模块、供电模块、接口模块、射频模块和语音模块内置于外壳中；所述外部命令输入模块采用按键形式，包括：激活键、选择键和确认键，所述激活键设置在外壳的正面，选择键和确认键分别设置在所述凹槽的两侧；在外壳的侧面上，且与指环所在平面相对的侧面处还设置有USB接口。
进一步地，所述指环包括：硬质外环及软质内环；硬质外环内部设置有一燕尾式凹槽，软质内环上设置有与该凹槽匹配的燕尾式凸起。
更进一步地，所述激活键为凸起式，所述选择键和确认键为内陷式。
有益效果：本发明的物品识别装置通过控制模块、供电模块、接口模块、射频模块、语音模块以及外部命令输入模块相互配合，利用RFID技术读取电子标签的唯一序列号获得该电子标签所映射的物品名称或位置信息，并以语音方式播放以告知使用者；进一步地，该装置具有三种工作状态和五种工作模式，既能完成基本的物品识别功能又能减少装置的耗电量，减少充电，延长供电模块的使用寿命，更加方便使用者的使用；同时，采用多个外部命令输入模块对工作状态和工作模式进行选择，使得相关参数和匹配信息可以灵活设置；同时该物品识别装置的外形简洁易用，大大节省了盲人的操作流程，提升了盲人对外界的认知能力。
附图说明
图1是本发明中物品识别装置的各模块间的工作关系图；
图2是本发明中物品识别装置的一个立体结构示意图；
图3是本发明中物品识别装置的另一个立体结构示意图；
图4是图2中物品识别装置的主视图；
图5是图2中物品识别装置的后视图；
图6是图2中物品识别装置的左视图；
图7是图2中物品识别装置的右视图；
图8是图2中物品识别装置的仰视图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作更进一步的说明。
实施例1：
图1中的物品识别装置，与设置在物品上的电子标签配合使用，包括：控制模块、供电模块、接口模块、射频模块、语音模块以及外部命令输入模块；控制模块采用微控制器(MCU)，存储电子标签序列号和语音信息映射表，与其余各模块连接，并控制这些模块配合工作；供电模块包括锂电池及充电电路，按照控制模块发送的状态指示命令为整个装置供电；接口模块采用USB接口，连接供电模块和语音模块，根据控制模块发送的工作模式指示命令一方面通过连接外部电源为供电模块进行充电，另一方面通过连接外部控制器对语音模块进行语音更新；射频模块利用其RFID天线读取电子标签上的序列号，并将该序列号传递给控制模块，交由控制模块索引对应的语音编号信息；语音模块根据控制模块发送的语音信息进行相应内容的播报；外部命令输入模块采用按键结构，接收使用者发送的外部命令并将该命令传送给控制模块。
上述物品信息包括物品名称和/或位置信息，本实施例中物品识别装置的状态包括休眠状态、正常工作状态和工作模式选择状态，通过控制模块发送的状态指示命令来控制，并且在休眠状态下能够大大降低功耗以节省电量；当物品识别装置处于正常工作状态时，其工作模式包括：物品识别模式、音量调节模式、卡-语音匹配模式、存储模式以及用于设置单次有效工作时间的时间设置模式，通过按键选择和控制模块发送的工作模式命令来区分。
本实施例中上述外部命令输入模块的按键结构包括：激活键、选择键和确认键，实现对装置状态的切换。当激活键被触发时，装置由休眠状态转为正常工作状态，默认设置为物品识别模式，微控制器发送进入正常工作状态的状态指示命令控制供电模块给射频模块和语音模块供电；在正常工作状态下，当选择键和确认键被同时触发时，装置由正常工作状态切换为工作模式选择状态，选择键每被触发一次，微控制器便依序进入下一个工作模式，并发送相应的播报命令以控制语音模块对相应工作模式进行播报，此时若确认键被触发，则工作模式选择状态结束切换至正常工作状态，微控制器发送相应的工作模式命令，物品识别装置进入所选择的工作模式。
若物品识别装置的工作模式为物品识别模式，则其内部各模块通过以下步骤配合工作：
(1)射频模块开始对设置在物品上的电子标签进行扫描读取，并将电子标签的唯一序列号传送至微控制器；
(2)微控制器根据电子标签序列号和语音信息映射表索引出其对应的语音编号信息；
(3)微控制器将索引出的语音编号信息发送至语音模块，语音模块根据编号信息播报出对应的语音信息。
考虑到使用者的误操作等情况，上述步骤(2)中，本实施例对微控制器的处理做了进一步改进，例如：
当微控制器判断射频模块同时读取到两个或者两个以上的序列号时则认为射频模块同时扫描了多个物品，基于防冲撞机制不对这些序列号进行处理也不通知语音模块进行播报。
由于物品识别模式是本物品识别装置的核心工作模式，本实施例中以激活键为快捷键，当物品识别装置处于音量调节模式、卡-语音匹配模式、存储模式以及时间设置模式四个工作模式时，若激活键被触发，则物品识别装置跳转至物品识别模式。
若物品识别装置的工作模式为音量调节模式，使用者在使用时需要对三个按键进行相应的触发，正常情况下，使用者可先通过选择键来调节音量，待音量合适时按下确认键完成音量设置，再按激活键使装置进入物品识别模式。物品识别装置对不同的按键触发做如下响应：
当选择键被触发时，微控制器自动根据按键次数逐次升高或降低音量，并通过语音播报出对应的音量；
当确认键被触发时，微控制器会将当前音量的设置参数保存至自身的flash存储器中，同时通过语音播报音量设置成功；
当激活键被触发时，微控制器发送相应的工作模式指示命令，物品识别装置跳转至正常物品识别模式。
若物品识别装置的工作模式为卡-语音匹配模式，使用者在使用时也需要触发三个按键来完成相应的功能，装置根据不同的按键触发做出不同的响应：
(1)使用者触发选择键，微控制器自动根据按键次数通过语音播报出对应编号的物品信息，以便于使用者进行相应电子标签的匹配；
(2)使用者在听到需要的语音播报后，将电子标签放置在天线识别区域内，此时触发确认键，若读取电子标签序列号成功，则自动将播放的语音所对应的语音编号信息和当前电子标签序列号建立卡-语音映射关系，并将该条映射信息增加至原有映射表中；若此时读取不到电子标签或多个电子标签序列号时，微控制器判断为匹配不成功，则通过语音模块播报匹配失败相关语音。
(3)卡-语音匹配成功后可以继续重复步骤(1)、(2)进行其他电子标签的匹配；若此时使用者触发激活键，则物品识别装置进入物品识别模式。
若物品识别装置的工作模式为存储模式，使用者需要借助外部设备，如电脑对语音模块进行更新，例如，修改每个语音播报的格式为：“放置在厨房门口的电冰箱”，使用者将该物品识别装置通过USB连接电脑，在电脑的提示下进行相关操作来完成语音信息的存储更新，装置根据使用者的操作做出相应地响应：
(1)使用者通过模式选择工作状态，将物品识别装置切换至存储模式，然后通过USB连接线接入外部设备(如电脑)，对语音模块进行语音更新；
(2)控制模块向该外部设备发送弹出“FLASH盘符语音更新”的对话框的指示；
(3)外部设备接收并发送使用者的操作信息，控制模块接收到重新加载语音信息的命令后，将更新的语音信息存储至语音模块；
(4)控制模块在完成语音信息存储后，向外部设备发送更新完毕的指示，外部设备根据指示进行相应内容的显示；
(5)此时，若激活键被触发，则控制模块发送相应的工作模式命令，物品识别装置再次进入正常物品识别模式。
若物品识别装置的工作模式为单次有效工作时间设置模式，使用者在使用时也需要对三个按键进行相应的触发，正常情况下，使用者可先通过选择键来进行时间的选择，待认为单次有效工作时间合适时按确认键进行设置，再按下激活键使物品识别装置跳转至物品识别模式。上述单次有效工作时间是指激活按键激活后，该物品识别装置可持续正常工作的时间，若超过该时间则会自动进入休眠模式。物品识别装置的各模块根据使用者的操作做出如下响应：
当选择键被触发时，微控制器自动根据按键次数通过语音播报出设置的单次有效工作时间；
当确认键被触发时，微控制器会将当前时间的设置参数进行保存，此时再次播报设定的时间，表示设置成功；
当激活键被触发时，微控制器发送相应的工作模式指示命令，物品识别装置跳转至物品识别模式。
本实施例中的物品识别装置为了更方便使用者的使用，还设置有电量不足的提醒功能，微控制器对供电模块的电量进行实时监控，当电量低于预先设置的阈值时，则微控制器通知语音模块进行报警，启动语音模块发出电量不足相关提示音。
实施例2：
本实施例为实施例1的一种外部结构实现，图2至图8中的物品识别装置，包括长方体外壳1和指环2，实施例1中的控制模块、供电模块、射频模块和语音模块内置于外壳1中，指环2设置在外壳1的背面，方便手指佩戴；上述外部命令输入模块采用按键形式，包括：激活键3、选择键4和确认键5，外壳1的正面上设置有激活键3，激活键为凸起式，便于触发；在外壳1的背面中心处设置有类似手指形状的凹槽，指环2垂直固定在凹槽的一端，凹槽的设置可以提高手指佩戴的舒适度；在凹槽的一侧设置有选择键4，另一侧设置有确认键5，将两个按键设置在凹槽的不同侧，便于使用者尤其是视力障碍者在使用过程中减少误操作，选择键4和确认键5为内陷式，使其不易触发，需用配备的针状物操作，以避免正常物品识别时误操作；在与外壳1的侧面上，且与指环2所在平面相对的侧面处还设置有USB接口6作为实施例1中的接口模块，在USB接口6的旁边还设置有充电指示灯(图中未示出)。
本实施例中的指环部分包括：硬质外环及软质内环；硬质外环内部有一燕尾式凹槽，软质内环上有与该凹槽匹配的一燕尾式凸起，两者可以衔接在一起，软质内环的设置进一步提高了使用者的佩戴舒适度；通过配备多只不同内径的软质内环，便可以适应不同粗细的手指，提高了本装置的普遍适用性。
本发明充电方便，如附图2所示充电接口为标准的MicroUSB接口，配备通用USB线，可使用任何形式USB电源对该物品识别装置进行充电，并且提供充电指示，充电中指示灯亮，充电完成时熄灭。
综上所述，本发明中的物品识别装置，可有效辅助盲人或者视力不佳者辨别各种物品，并具有多种工作模式，使得相关参数和匹配信息可以灵活设置，同时外形简洁易用，提高了盲人对外界的认知能力。