NaviGlass/NaviGlassServer
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更新室内导盲代码

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Kevin Wong
2026-01-05 14:39:16 +08:00
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commit 122c07b28e
5 changed files with 22 additions and 504 deletions
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90
CHANGELOG.md
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@@ -1,90 +0,0 @@
# 更新日志
本文档记录项目的所有重要变更。
格式基于 [Keep a Changelog](https://keepachangelog.com/zh-CN/1.0.0/)，
版本号遵循 [语义化版本](https://semver.org/lang/zh-CN/)。
## [未发布]
### 新增
- 首次开源发布
- 完整的 GitHub 文档（README, CONTRIBUTING, LICENSE 等）
- Docker 支持
- 环境变量配置模板
### 修改
- 优化了 README 文档结构
- 改进了代码注释
## [1.0.0] - 2025-01-XX
### 新增
- 🚶 盲道导航系统
- 实时盲道检测与分割
- 智能语音引导
- 障碍物检测与避障
- 急转弯检测与提醒
- 光流稳定算法
- 🚦 过马路辅助
- 斑马线识别与方向检测
- 红绿灯颜色识别
- 对齐引导系统
- 安全提醒
- 🔍 物品识别与查找
- YOLO-E 开放词汇检测
- MediaPipe 手部引导
- 实时目标追踪
- 抓取动作检测
- 🎙️ 实时语音交互
- 阿里云 Paraformer ASR
- Qwen-Omni-Turbo 多模态对话
- 智能指令解析
- 上下文感知
- 📹 视频与音频处理
- WebSocket 实时推流
- 音视频同步录制
- IMU 数据融合
- 多路音频混音
- 🎨 可视化与交互
- Web 实时监控界面
- IMU 3D 可视化
- 状态面板
- 中文友好界面
### 技术栈
- FastAPI + WebSocket
- YOLO11 / YOLO-E
- MediaPipe
- PyTorch + CUDA
- OpenCV
- DashScope API
### 已知问题
- [ ] 在低端 GPU 上可能出现卡顿
- [ ] macOS 上缺少 GPU 加速支持
- [ ] 部分中文字体在 Linux 上显示不正确
---
## 版本说明
### 主版本（Major）
- 不兼容的 API 更改
### 次版本（Minor）
- 向后兼容的新功能
### 修订版本（Patch）
- 向后兼容的问题修复
---
[未发布]: https://github.com/yourusername/aiglass/compare/v1.0.0...HEAD
[1.0.0]: https://github.com/yourusername/aiglass/releases/tag/v1.0.0

402
PROJECT_STRUCTURE.md
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@@ -1,402 +0,0 @@
# 项目结构说明
本文档详细说明项目的目录结构和主要文件的作用。
## 📁 目录结构
```
rebuild1002/
├── 📄 主要应用文件
│ ├── app_main.py # 主应用入口（FastAPI 服务）
│ ├── navigation_master.py # 导航统领器（状态机）
│ ├── workflow_blindpath.py # 盲道导航工作流
│ ├── workflow_crossstreet.py # 过马路导航工作流
│ └── yolomedia.py # 物品查找工作流
│
├── 🎙️ 语音处理模块
│ ├── asr_core.py # 语音识别核心
│ ├── omni_client.py # Qwen-Omni 客户端
│ ├── qwen_extractor.py # 标签提取（中文->英文）
│ ├── audio_player.py # 音频播放器
│ └── audio_stream.py # 音频流管理
│
├── 🤖 模型相关
│ ├── yoloe_backend.py # YOLO-E 后端（开放词汇）
│ ├── trafficlight_detection.py # 红绿灯检测
│ ├── obstacle_detector_client.py # 障碍物检测客户端
│ └── models.py # 模型定义
│
├── 🎥 视频处理
│ ├── bridge_io.py # 线程安全的帧缓冲
│ ├── sync_recorder.py # 音视频同步录制
│ └── video_recorder.py # 视频录制（旧版）
│
├── 🌐 Web 前端
│ ├── templates/
│ │ └── index.html # 主界面 HTML
│ ├── static/
│ │ ├── main.js # 主 JS 脚本
│ │ ├── vision.js # 视觉流处理
│ │ ├── visualizer.js # 数据可视化
│ │ ├── vision_renderer.js # 渲染器
│ │ ├── vision.css # 样式表
│ │ └── models/ # 3D 模型（IMU 可视化）
│
├── 🎵 音频资源
│ ├── music/ # 系统提示音
│ │ ├── converted_向上.wav
│ │ ├── converted_向下.wav
│ │ └── ...
│ └── voice/ # 预录语音
│ ├── voice_mapping.json
│ └── *.wav
│
├── 🧠 模型文件
│ └── model/
│ ├── yolo-seg.pt # 盲道分割模型
│ ├── yoloe-11l-seg.pt # YOLO-E 开放词汇模型
│ ├── shoppingbest5.pt # 物品识别模型
│ ├── trafficlight.pt # 红绿灯检测模型
│ └── hand_landmarker.task # MediaPipe 手部模型
│
├── 📹 录制文件
│ └── recordings/ # 自动保存的视频和音频
│ ├── video_*.avi
│ └── audio_*.wav
│
├── 🛠️ ESP32 固件
│ └── compile/
│ ├── compile.ino # Arduino 主程序
│ ├── camera_pins.h # 摄像头引脚定义
│ ├── ICM42688.cpp/h # IMU 驱动
│ └── ESP32_VIDEO_OPTIMIZATION.md
│
├── 🧪 测试文件
│ ├── test_recorder.py # 录制功能测试
│ ├── test_traffic_light.py # 红绿灯检测测试
│ ├── test_cross_street_blindpath.py # 导航测试
│ └── test_crosswalk_awareness.py # 斑马线检测测试
│
├── 📚 文档
│ ├── README.md # 项目主文档
│ ├── INSTALLATION.md # 安装指南
│ ├── CONTRIBUTING.md # 贡献指南
│ ├── FAQ.md # 常见问题
│ ├── CHANGELOG.md # 更新日志
│ ├── SECURITY.md # 安全政策
│ └── PROJECT_STRUCTURE.md # 本文件
│
├── 🐳 Docker 相关
│ ├── Dockerfile # Docker 镜像定义
│ ├── docker-compose.yml # Docker Compose 配置
│ └── .dockerignore # Docker 忽略文件
│
├── ⚙️ 配置文件
│ ├── .env.example # 环境变量模板
│ ├── .gitignore # Git 忽略文件
│ ├── requirements.txt # Python 依赖
│ ├── setup.sh # Linux/macOS 安装脚本
│ └── setup.bat # Windows 安装脚本
│
├── 📄 许可证
│ └── LICENSE # MIT 许可证
│
└── 🔧 GitHub 相关
└── .github/
├── ISSUE_TEMPLATE/
│ ├── bug_report.md
│ └── feature_request.md
└── pull_request_template.md
```
## 🔑 核心文件说明
### 主应用层
#### `app_main.py`
- **作用**: FastAPI 主服务，处理所有 WebSocket 连接
- **主要功能**:
- WebSocket 路由管理（/ws/camera, /ws_audio, /ws/viewer 等）
- 模型加载与初始化
- 状态协调与管理
- 音视频流分发
- **依赖**: 所有其他模块
- **入口点**: `python app_main.py`
#### `navigation_master.py`
- **作用**: 导航统领器，管理整个系统的状态机
- **主要状态**:
- IDLE: 空闲
- CHAT: 对话模式
- BLINDPATH_NAV: 盲道导航
- CROSSING: 过马路
- TRAFFIC_LIGHT_DETECTION: 红绿灯检测
- ITEM_SEARCH: 物品查找
- **核心方法**:
- `process_frame()`: 处理每一帧
- `start_blind_path_navigation()`: 启动盲道导航
- `start_crossing()`: 启动过马路模式
- `on_voice_command()`: 处理语音命令
### 工作流模块
#### `workflow_blindpath.py`
- **作用**: 盲道导航核心逻辑
- **主要功能**:
- 盲道分割与检测
- 障碍物检测
- 转弯检测
- 光流稳定
- 方向引导生成
- **状态机**:
- ONBOARDING: 上盲道
- NAVIGATING: 导航中
- MANEUVERING_TURN: 转弯
- AVOIDING_OBSTACLE: 避障
#### `workflow_crossstreet.py`
- **作用**: 过马路导航逻辑
- **主要功能**:
- 斑马线检测
- 方向对齐
- 引导生成
- **核心方法**:
- `_is_crosswalk_near()`: 判断是否接近斑马线
- `_compute_angle_and_offset()`: 计算角度和偏移
#### `yolomedia.py`
- **作用**: 物品查找工作流
- **主要功能**:
- YOLO-E 文本提示检测
- MediaPipe 手部追踪
- 光流目标追踪
- 手部引导（方向提示）
- 抓取动作检测
- **模式**:
- SEGMENT: 检测模式
- FLASH: 闪烁确认
- CENTER_GUIDE: 居中引导
- TRACK: 手部追踪
### 语音模块
#### `asr_core.py`
- **作用**: 阿里云 Paraformer ASR 实时语音识别
- **主要功能**:
- 实时语音识别
- VAD（语音活动检测）
- 识别结果回调
- **关键类**: `ASRCallback`
#### `omni_client.py`
- **作用**: Qwen-Omni-Turbo 多模态对话客户端
- **主要功能**:
- 流式对话生成
- 图像+文本输入
- 语音输出
- **核心函数**: `stream_chat()`
#### `audio_player.py`
- **作用**: 统一的音频播放管理
- **主要功能**:
- TTS 语音播放
- 多路音频混音
- 音量控制
- 线程安全播放
- **核心函数**: `play_voice_text()`, `play_audio_threadsafe()`
### 模型后端
#### `yoloe_backend.py`
- **作用**: YOLO-E 开放词汇检测后端
- **主要功能**:
- 文本提示设置
- 实时分割
- 目标追踪
- **核心类**: `YoloEBackend`
#### `trafficlight_detection.py`
- **作用**: 红绿灯检测模块
- **检测方法**:
1. YOLO 模型检测
2. HSV 颜色分类（备用）
- **输出**: 红灯/绿灯/黄灯/未知
#### `obstacle_detector_client.py`
- **作用**: 障碍物检测客户端
- **主要功能**:
- 白名单类别过滤
- 路径掩码内检测
- 物体属性计算（面积、位置、危险度）
### 视频处理
#### `bridge_io.py`
- **作用**: 线程安全的帧缓冲与分发
- **主要功能**:
- 生产者-消费者模式
- 原始帧缓存
- 处理后帧分发
- **核心函数**:
- `push_raw_jpeg()`: 接收 ESP32 帧
- `wait_raw_bgr()`: 取原始帧
- `send_vis_bgr()`: 发送处理后的帧
#### `sync_recorder.py`
- **作用**: 音视频同步录制
- **主要功能**:
- 同步录制视频和音频
- 自动文件命名（时间戳）
- 线程安全
- **输出**: `recordings/video_*.avi`, `audio_*.wav`
### 前端
#### `templates/index.html`
- **作用**: Web 监控界面
- **主要区域**:
- 视频流显示
- 状态面板
- IMU 3D 可视化
- 语音识别结果
#### `static/main.js`
- **作用**: 主 JavaScript 逻辑
- **主要功能**:
- WebSocket 连接管理
- UI 更新
- 事件处理
#### `static/vision.js`
- **作用**: 视觉流处理
- **主要功能**:
- WebSocket 接收视频帧
- Canvas 渲染
- FPS 计算
#### `static/visualizer.js`
- **作用**: IMU 3D 可视化（Three.js）
- **主要功能**:
- 接收 IMU 数据
- 实时渲染设备姿态
- 动态灯光效果
## 🔄 数据流
### 视频流
```
ESP32-CAM
→ [JPEG] WebSocket /ws/camera
→ bridge_io.push_raw_jpeg()
→ yolomedia / navigation_master
→ bridge_io.send_vis_bgr()
→ [JPEG] WebSocket /ws/viewer
→ Browser Canvas
```
### 音频流（上行）
```
ESP32-MIC
→ [PCM16] WebSocket /ws_audio
→ asr_core
→ DashScope ASR
→ 识别结果
→ start_ai_with_text_custom()
```
### 音频流（下行）
```
Qwen-Omni / TTS
→ audio_player
→ [PCM16] audio_stream
→ [WAV] HTTP /stream.wav
→ ESP32-Speaker
```
### IMU 数据流
```
ESP32-IMU
→ [JSON] UDP 12345
→ process_imu_and_maybe_store()
→ [JSON] WebSocket /ws
→ visualizer.js (Three.js)
```
## 🎯 关键设计模式
### 1. 状态机模式
- **位置**: `navigation_master.py`
- **作用**: 管理系统状态转换
- **状态**: IDLE → CHAT / BLINDPATH_NAV / CROSSING / ...
### 2. 生产者-消费者模式
- **位置**: `bridge_io.py`
- **作用**: 解耦视频接收与处理
- **实现**: 线程 + 队列
### 3. 策略模式
- **位置**: 各 `workflow_*.py`
- **作用**: 不同导航策略的实现
- **实现**: 统一的 `process_frame()` 接口
### 4. 单例模式
- **位置**: 模型加载
- **作用**: 全局共享模型实例
- **实现**: 全局变量 + 初始化检查
### 5. 观察者模式
- **位置**: WebSocket 通信
- **作用**: 多客户端订阅视频流
- **实现**: `camera_viewers: Set[WebSocket]`
## 📦 依赖关系
```
app_main.py
├── navigation_master.py
│ ├── workflow_blindpath.py
│ │ ├── yoloe_backend.py
│ │ └── obstacle_detector_client.py
│ ├── workflow_crossstreet.py
│ └── trafficlight_detection.py
├── yolomedia.py
│ └── yoloe_backend.py
├── asr_core.py
├── omni_client.py
├── audio_player.py
├── audio_stream.py
├── bridge_io.py
└── sync_recorder.py
```
## 🚀 启动流程
1. **初始化阶段** (`app_main.py`)
- 加载环境变量
- 加载导航模型（YOLO、MediaPipe）
- 初始化音频系统
- 启动录制系统
- 预加载红绿灯模型
2. **服务启动** (FastAPI)
- 注册 WebSocket 路由
- 挂载静态文件
- 启动 UDP 监听（IMU）
- 启动 HTTP 服务（8081 端口）
3. **运行阶段**
- 等待 ESP32 连接
- 接收视频/音频/IMU 数据
- 处理用户语音指令
- 实时推送处理结果
4. **关闭阶段**
- 停止录制（保存文件）
- 关闭所有 WebSocket 连接
- 释放模型资源
- 清理临时文件
---
**提示**: 如需了解某个模块的详细实现，请查看相应源文件的注释和 docstring。

2
README.md
View File

@@ -109,7 +109,7 @@ pip install -r requirements.txt
|------|------| |------|------|
| `yolo-seg.pt` | 盲道分割 | | `yolo-seg.pt` | 盲道分割 |
| `yoloe-11l-seg.pt` | 障碍物/开放词汇检测 | | `yoloe-11l-seg.pt` | 障碍物/开放词汇检测 |
| `yolo11l-seg-indoor14.pt` | 室内导盲 (14类) | | `yolo11l-seg-indoor.engine` | 室内导盲 (20类) |
| `SenseVoiceSmall/` | 语音识别 | | `SenseVoiceSmall/` | 语音识别 |
> 模型下载: https://www.modelscope.cn/models/archifancy/AIGlasses_for_navigation > 模型下载: https://www.modelscope.cn/models/archifancy/AIGlasses_for_navigation

2
app_main.py
View File

@@ -483,7 +483,7 @@ def load_indoor_model():
from model_utils import is_tensorrt_engine # Imported here for usage from model_utils import is_tensorrt_engine # Imported here for usage
try: try:
indoor_model_path = os.getenv("INDOOR_MODEL", "model/yolo11l-seg-indoor14.pt") indoor_model_path = os.getenv("INDOOR_MODEL", "model/yolo11l-seg-indoor.engine")
# 优先使用 TensorRT 引擎 # 优先使用 TensorRT 引擎
indoor_model_path = get_best_model_path(indoor_model_path) indoor_model_path = get_best_model_path(indoor_model_path)
print(f"[INDOOR] 尝试加载室内导盲模型: {indoor_model_path}") print(f"[INDOOR] 尝试加载室内导盲模型: {indoor_model_path}")

30
workflow_indoor.py
View File

@@ -1,7 +1,7 @@
# -*- coding: utf-8 -*- # -*- coding: utf-8 -*-
""" """
室内导航工作流 (Indoor Navigation Workflow) 室内导航工作流 (Indoor Navigation Workflow)
Day 26: 专为室内导盲模型 (yolo11l-seg-indoor14) 设计 Day 26: 专为室内导盲模型 (yolo11l-seg-indoor) 设计
类别映射 (14 classes from MIT Indoor): 类别映射 (14 classes from MIT Indoor):
- 可行走区域: floor(0), corridor(1), sidewalk(2) - 可行走区域: floor(0), corridor(1), sidewalk(2)
@@ -29,13 +29,19 @@ CLASS_FLOOR = 0
CLASS_CORRIDOR = 1 CLASS_CORRIDOR = 1
CLASS_SIDEWALK = 2 CLASS_SIDEWALK = 2
# 静态障碍物 # 静态障碍物 (家具 + 杂物)
OBSTACLE_CLASSES = {3, 4, 5, 11, 12} # chair, table, sofa_bed, cabinet, trash_can OBSTACLE_CLASSES = {3, 4, 5, 11, 12, 14, 15, 16, 17, 18, 19}
CLASS_CHAIR = 3 CLASS_CHAIR = 3
CLASS_TABLE = 4 CLASS_TABLE = 4
CLASS_SOFA_BED = 5 CLASS_SOFA_BED = 5
CLASS_CABINET = 11 CLASS_CABINET = 11
CLASS_TRASH_CAN = 12 CLASS_TRASH_CAN = 12
CLASS_CUP_BOTTLE = 14
CLASS_BAG = 15
CLASS_ELECTRONICS = 16
CLASS_PLANT = 17
CLASS_CLOCK = 18
CLASS_OBSTACLE = 19
# 兴趣点 # 兴趣点
POI_CLASSES = {6, 7, 8} # door, elevator, stairs POI_CLASSES = {6, 7, 8} # door, elevator, stairs
@@ -44,20 +50,22 @@ CLASS_ELEVATOR = 7
CLASS_STAIRS = 8 CLASS_STAIRS = 8
# 边界 # 边界
BOUNDARY_CLASSES = {9, 13} # wall, window BOUNDARY_CLASSES = {9, 10} # wall, window
CLASS_WALL = 9 CLASS_WALL = 9
CLASS_WINDOW = 13 CLASS_WINDOW = 10
# 动态障碍 # 动态障碍
CLASS_PERSON = 10 CLASS_PERSON = 13
# 类别名称映射 # 类别名称映射
CLASS_NAMES = { CLASS_NAMES = {
0: 'floor', 1: 'corridor', 2: 'sidewalk', 0: 'floor', 1: 'corridor', 2: 'sidewalk',
3: 'chair', 4: 'table', 5: 'sofa_bed', 3: 'chair', 4: 'table', 5: 'sofa_bed',
6: 'door', 7: 'elevator', 8: 'stairs', 6: 'door', 7: 'elevator', 8: 'stairs',
9: 'wall', 10: 'person', 11: 'cabinet', 9: 'wall', 10: 'window', 11: 'cabinet',
12: 'trash_can', 13: 'window' 12: 'trash_can', 13: 'person', 14: 'cup_bottle',
15: 'bag', 16: 'electronics', 17: 'plant',
18: 'clock', 19: 'obstacle'
} }
# 中文名称（用于语音） # 中文名称（用于语音）
@@ -65,8 +73,10 @@ CLASS_NAMES_CN = {
0: '地面', 1: '走廊', 2: '人行道', 0: '地面', 1: '走廊', 2: '人行道',
3: '椅子', 4: '桌子', 5: '沙发', 3: '椅子', 4: '桌子', 5: '沙发',
6: '门', 7: '电梯', 8: '楼梯', 6: '门', 7: '电梯', 8: '楼梯',
9: '墙壁', 10: '行人', 11: '柜子', 9: '墙壁', 10: '窗户', 11: '柜子',
12: '垃圾桶', 13: '窗户' 12: '垃圾桶', 13: '行人', 14: '杯子瓶子',
15: '包', 16: '电子设备', 17: '绿植',
18: '时钟', 19: '障碍物'
} }
# ========== 配置参数 ========== # ========== 配置参数 ==========