[发明专利]基于立体视觉和电致触觉阵列的盲人导路器

说明书

技术领域

本发明涉及一种盲人导路器，尤其是一种基于计算机视觉、数字图像处理、微电子技术的盲人导路器。

背景技术

为盲人指路导航是一件很有意义的事情。早期的电子盲人导路器、导航仪等产品，大多采用超声波测距、激光测距来等主动单线探测手段来检测障碍物，准确度比较低，视野狭小，适用范围有限。现有的基于图像处理的盲人导路方案中，主要是对道路边界的提取技术，基于对道路的边界识别，或者通过图像处理对路面状况进行判决，然后将判决结果换递给盲人，而不是把图像内容以盲人可识别的方式直接传递给盲人，让盲人自己来判别。如何将指示信息传递给盲人，多数方案中采用了声音技术、振动以及机械触觉。由于盲人主要依靠听觉感知周围环境，因此“导路器”采用听觉则会占用盲人的听觉通道，使他们难以感知周围自然环境；而振动和其它机械触觉（触觉显示）装置则耗电量较大。如中国专利公开号 CN201610513329.7，公开了一种用于人体佩戴的具有红外全景深感知功能的导盲帽，该导盲帽采用立体图像采集、视差计算、并采用主动红外照明，以及微型电磁铁控制触点撞针结构。

发明内容

本发明提出一款基于立体视觉和电致触觉阵列的盲人导路器，该导路器采用低功耗的微处理器，微处理器利用同步双目摄像头实时采集视频图像对，对左右两个图像进行旋转变换（以消除摄像机旋转带来的影响）和立体校正，然后通过立体视觉算法计算出画面中各个像素的视差，形成视差图，并根据视差图的数值的分布情况作出不同处理：（1）当视差全部接近0值时，将左右原始图像进行融合，并计算融合图像中的边缘信息，形成“边缘图”，最后通过扫描控制软件模块将边缘图直接呈现在“电致触觉阵列”上，使盲人感知到图像中的边缘信息分布；（2）当视差不全部接近0值时，则通过扫描控制软件模块将视差图直接呈现在“电致触觉阵列”上，从而让盲人感知到视差图的内容分布。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种基于立体视觉和电致触觉阵列的盲人导路器，佩戴在盲人身体上，包括双目微型摄像头、微处理器、电致触觉阵列、倾角传感器，所述微处理器信号输入端连接双目微型摄像头和倾角传感器，输出端连接电致触觉阵列，所述微处理器通过同步双目摄像头实时采集左、右图像视频图像，并经过滤波、图像校正，并计算出视差图和对校正后的图像进行边缘计算，得到边缘图像；所述微处理器依据倾角传感器的数据，对选择的图像进行旋转变换，并将旋转后的图像经由扫描控制模块传送到电致触觉阵列上，使盲人用户的皮肤得到刺激，感受到图像的内容。

所述微处理器包括预处理、边缘计算、视差计算、视差图分析、图像选择、图像变换、扫描控制模块；所述视差图分析模块对视差图进行分析，分析的结果用来控制图像选择，如果视差图的全部像素都接近0值，则选择原始图像，否则选择视差图。

所述双目微型摄像头和微处理器部分作为一个整体持在盲人手中、或者佩戴在额头部位，所述电致触觉阵列采用电刺激的方式，制作成薄膜电路或柔性电路，贴于盲人手掌背面、或者胳膊皮肤上、或者肚皮上、或者后背皮肤上。

所述薄膜电路上分布有电极，电极呈矩形阵列排布，电极与微处理器相连，微处理器通过程序产生电脉冲，依次扫描作用在电极上。

所述盲人导路器的供电采用锂离子电池便携电源；并附加有声音、震动器，用于辅助提示信息。

本发明的有益效果是：本发明的导路器采用低功耗的微处理器，微处理器利用同步双目摄像头实时采集视频图像对，对左右两个图像进行旋转变换（以消除摄像机旋转带来的影响）和立体校正，然后通过立体视觉算法计算出画面中各个像素的视差，形成视差图，并根据视差图的数值的分布情况作出不同处理：（1）当视差全部接近0值时，将左右原始图像进行融合，并计算融合图像中的边缘信息，形成“边缘图”，最后通过扫描控制软件模块将边缘图直接呈现在“电致触觉阵列”上，使盲人感知到图像中的边缘信息分布；（2）当视差不全部接近0值时，则通过扫描控制软件模块将视差图直接呈现在“电致触觉阵列”上，从而让盲人感知到视差图的内容分布。

本发明与现有技术相比，仅利用自然光图像；支持两种图像模式，即深度图像触觉显示和自然图像触觉显示，可在两者之间可以自动切换；采用“电致触觉阵列”，通过电刺激直接作用于皮肤细胞以产生触觉效果，而非电磁机械装置。

附图说明

图1为本发明的基于立体视觉和电致触觉阵列的盲人导路器工作原理图。

具体实施方式