[发明专利]一种用于躲避水面与障碍物的通路检测方法

说明书

本发明公开了一种用于躲避水面与障碍物的通路检测方法，用于引导盲人走到没有障碍物与水面的通路区域。该方法通过红色散斑投射器、两个红外相机、姿态角传感器等硬件实现。本发明大幅地提高了盲人避开障碍物与水面并选择通行方向的安全性与便捷性，利于盲人在出行中避开水面和障碍区域，找到正确的通路，具有环境适应性好可在运动情况下使用，学习成本低的优点。

技术领域

本发明属于图像处理领域，涉及一种用于躲避水面与障碍物的通路检测方法。

背景技术

根据世界卫生组织的数据，全世界约有2.85亿视障人士，其中盲人多达3900万。盲人由于缺失正常的视觉，无法有效的区分前方的地形，预知障碍物和水面与选择可通行路线。基于激光散斑编码或双目视觉技术的深度传感器，可以获取高速率的彩色数据流与深度数据流，因此利用这些传感器进行检测的应用在盲人视觉辅助领域铺展。

然而，基于激光散斑编码的深度传感器，根据接收散斑的位置变化解算出深度信息，由于散斑在室外被阳光淹没，无法根据散斑的变化计算深度信息，因此在室外失效。而基于双目视觉技术的深度传感器，根据两幅图像进行图像匹配计算深度信息，然而在室内很多纹理缺少的白墙或地板处无法计算深度信息，因此通常在纹理丰富的室外工作。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种用于躲避水面与障碍物的通路检测方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：一种用于躲避水面与障碍物的通路检测方法，包括以下步骤：

(1)向前方场景投射红外散斑；红外投射下的场景经线偏振片滤波后，被两个红外相机采集，分别获得两个红外图像；两个相机采集的图像的偏振态垂直，其中一个的偏振态为水平方向，另一个为竖直方向，两个红外相机的俯仰角为a，翻滚角为b；

(2)对两幅红外图像进行双目立体匹配，获取一幅视差图Disparity；利用视差图Disparity，在右视图中找到对应于左红外图中的任一点(u,v)的对应点(u',v)，满足u'-u＝disparity，disparity为视差图Disparity中像素点(u,v)的视差值；然后将左红外图中的任一点(u,v)的红外灰度值IR_L(u,v)与右红外图中对应点(u',v)的红外灰度值IR_L(u',v)做差，获得偏振差分图Polarization，其中偏振差分图Polarization中，像素点(u,v)的值(偏振差分值polarization)为|IR_L(u,v)-IR_L(u',v)|；

(3)利用视差图Disparity，获得一幅深度图Depth，深度图Depth中像素点(u,v)的深度值depth为depth＝f×Baseline/disparity，其中，f为两个红外相机的焦距，Baseline为两个红外相机之间的基线距离；

(4)计算深度图Depth中每一点(u,v)相对于左红外相机光心(u₀,v₀)的三维坐标(x,y,z)，从而获得一幅高度图Height；高度图Height中，像素点(u,v)的高度值height为:

height＝x×sin(b)+y×cos(a)×cos(b)-z×sin(a)×cos(b)；

其中x＝(u-u₀)×depth/f，y＝(v-v₀)×depth/f，z＝depth；depth为深度图Depth中像素点(u,v)的深度值；