一种基于立体视觉的盲人辅助行走装置及其辅助方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN101999972A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN101999972A(43)申请公布日2011.04.06(21)申请号201010559647.X(22)申请日2010.11.24(71)申请人上海理工大学地址200093上海市军工路516号(72)发明人应捷田牛戴曙光徐珊珊宋彦斌(74)专利代理机构上海新天专利代理有限公司31213代理人王敏杰(51)Int.Cl.A61H3/06(2006.01)A61F9/08(2006.01)权利要求书2页说明书6页附图5页(54)发明名称一种基于立体视觉的盲人辅助行走装置及其辅助方法(57)摘要本发明公开了一种基于立体视觉的盲人辅助行走装置及其辅助方法，装置包括双目摄像机、中央处理模块和语音输出模块，所述的双目摄像机的左目摄像机和右目摄像机与所述的中央处理模块相连，所述的中央处理模块具有障碍物处理、交通灯处理和偏离道路处理为主的图像处理软件，该中央处理模块的输出端与所述的语音输出模块相连。使用者将本发明装置戴在头上，启动后，双目摄像机摄像，中央处理模块进行道路边缘检测、障碍物处理、交通灯处理和偏离道路处理。根据处理的结果通过语音输出模块给出语音提示，辅助盲人在室内外无障碍地行走，安全通过交叉路口。ACN10972CCNN110199997201999982A权利要求书1/2页1.一种基于立体视觉的盲人辅助行走装置，其特征在于该装置包括双目摄像机、中央处理模块和语音输出模块，所述的双目摄像机的左目摄像机和右目摄像机与所述的中央处理模块相连，所述的中央处理模块具有障碍物处理、交通灯处理和偏离道路处理为主的图像处理软件，该中央处理模块的输出端与所述的语音输出模块相连。2.根据权利要求1所述的基于立体视觉的盲人辅助行走装置，其特征在于所述的双目摄像机为采用超宽动态，强光抑制，低照度摄像机。3.根据权利要求1或2所述的基于立体视觉的盲人辅助行走装置，其特征在于所述的双目摄像机采用动态范围是1∶400的超宽动态低照度摄像机。4.根据权利要求1至3任一项所述的基于立体视觉的盲人辅助行走装置，其特征在于所述的双目摄像机采用最低照度为0.05Lux的超宽动态低照度摄像机。5.根据权利要求1所述的基于立体视觉的盲人辅助行走装置，其特征在于所述的中央处理模块采用嵌入式机器视觉图像处理平台。6.根据权利要求1所述的基于立体视觉的盲人辅助行走装置，其特征在于所述的语音输出模块为所述的中央处理模块自带的语音模块或耳机。7.利用权利要求1所述的基于立体视觉的盲人辅助行走装置辅助盲人行走的方法，其特征在于该方法包括下列步骤：①将所述的双目摄像机的左目摄像机、右目摄像机对称地安装在盲人帽子前方，离地面等高且左目摄像机、右目摄像机的中心间距固定，该左目摄像机、右目摄像机与所述的中央处理模块相连，所述的中央处理模块的输出端与所述的语音输出模块相连，将语音模块的耳机塞在盲人的耳孔中；②启动所述的盲人辅助行走装置，左目摄像机、右目摄像机同步实时地采集路况信息；中央处理模块以每秒2-8帧的速度分别将左目摄像机、右目摄像机摄取的视频图像变为连续的分幅的图像序列并暂存；③所述的中央处理模块首先将左目摄像机或右目摄像机采集的连续的分幅的图像序列转换为灰度图像，然后采用中值滤波进行图像预处理，并对每帧图像进行Canny边缘检测和Hough变换检测直线，提取道路边缘并判断是否为道路边缘：当是道路边缘时，同时进行步骤④、⑤、⑥；当不是道路边缘时，同时进行步骤④、⑤；④障碍物处理：所述的中央处理模块对单目摄像机采集的连续图像帧序列，在图像上选择使用者前进方向上的梯形感兴趣区域，对该区域根据灰度值提取障碍物区域，提取障碍物目标；检测到障碍物目标后，所述的中央处理模块对双目摄像机另一个单目摄像机采集的同一帧图像，采用视差法计算障碍物的距离；⑤交通信号灯处理：所述的中央处理模块对左目摄像机或右目摄像机采集的连续图像帧序列，根据模板灰度匹配进行交通信号灯处理，然后通过语音模块给出交通信号灯颜色和信号灯位置的语音提示；⑥偏离道路处理：所述的中央处理模块根据提取出的道路边缘线在图像中的位置和倾角，判断使用者偏离道路的情况，给出语音提示。8.根据权利要求7所述的辅助盲人行走的方法，其特征在于计算所述的检测出的直线长度，并判断：如果该长度大于阈值，并且在左、右图中直线与图像的中垂线的夹角在2CCNN110199997201999982A权利要求书2/2页0°～90°，则该直线为道路边缘。9.根据权利要求7所述的辅助盲人行走的方法，其特征在于所述的障碍物处理中的梯形感兴趣区域是根据使用者的实际情况设置。10.根据权利要求7所述的辅助盲人行走的方法，其特征在于所述的交通信号灯处理中模板匹配是通过提供被