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专利号: 2018114519977
申请人: 西安工程大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-10-22
缴费截止日期: 暂无
联系人

摘要:

权利要求书:

1.一种导盲眼镜,其特征在于,包括眼镜架(5)及安装在眼镜架(5)上的镜片(4),所述眼镜架(5)前侧分别安装有摄像头(3)、照明灯(2)、光线传感器(8),所述摄像头(3)位于眼镜架(5)前侧中心处,所述眼镜架(5)一条支腿端部安装有耳机(1),所述眼镜架(5)的另一条支腿端部外侧安装有控制按键(7),还包括控制盒(6),所述控制盒(6)内安装有主控器以及与主控器相连的图像处理器、电池、振动模块、语音模块、蓝牙通信模块及WiFi通信模块,所述摄像头(3)通过视频线与控制盒(6)内的图像处理器连接,所述控制按键(7)、耳机(1)分别通过数据线与控制盒(6)内的主控器、语音模块连接,所述照明灯(2)、光线传感器(8)均通过数据线与控制盒(6)内的主控器连接,所述主控盒(6)根据光线传感器(8)传递的光线强弱信号控制照明灯(2)的开启关闭。

2.如权利要求1所述的一种导盲眼镜及其防撞预警方法,其特征在于,所述控制按键(7)上划分有不同按键区,每个按键区上均设有盲文文字,方便盲人操作。

3.如权利要求1或2所述的一种导盲眼镜及其防撞预警方法,其特征在于,所述眼镜架(5)采用硬质铝合金材料,便于眼镜架(5)与脸部贴合不掉落。

4.如权利要求1—3所述的一种导盲眼镜的防撞预警方法,其特征在于,具体按照以下步骤实施:步骤1、拍摄获得导盲眼镜使用者行进方向的多张连续图像;

步骤2、对多张连续图像进行预处理,增加图像对比度,降低图像噪声;

步骤3、根据预处理后的图像的颜色特征、纹理特征提取盲道特征,识别盲道,若无法提取到盲道特征则重新拍摄照片返回步骤1开始,否则进行步骤4;

步骤4、对盲道区域内的障碍物进行识别,确定静态障碍物、动态障碍物,若无法确定到静态障碍物、动态障碍物,则重新拍摄照片返回步骤1开始,否则进行步骤5;

步骤5、根据步骤4确定的静态障碍物、动态障碍物计算障碍物与导盲眼镜使用者之间的距离,并对导盲眼镜使用者预警提醒。

5.如权利要求4所述的一种导盲眼镜及其防撞预警方法,其特征在于,所述步骤2中的预处理过程为采用直方图均衡化、同态滤波算法对多张连续图像进行处理。

6.如权利要求4所述的一种导盲眼镜及其防撞预警方法,其特征在于,所述步骤3具体按照以下步骤实施:步骤3.1、采用颜色空间转换模型将预处理后的图像的RGB模型转换为Lab颜色空间模型,得到Lab颜色空间模型中盲道图像的b分量特征,所述颜色空间转换模型为:其中,X、Y、Z是图像的三个刺激值,X0、Y0、Z0是CTE标准照明的三个刺激值,L*表示图像明* *度,a、b表示图像色度;

步骤3.2、采用灰度共生矩阵,选择0°、45°、90°、135°四个方向角度对图像进行统计,得到四个分别为P0°、P45°、P90°、P135°的灰度共生矩阵;

步骤3.3、结合经步骤3.1得到的盲道图像的b分量特征和经步骤3.2得到的四个分别为P0°、P45°、P90°、P135°的灰度共生矩阵,采用最大类间方差法对图像进行分割,初步得到盲道区域;

步骤3.4、对经步骤3.3初步得到的盲道区域采用Canny算子提取盲道边缘特征,再通过Hough变换提取盲道边缘特征,得到最终完整的盲道区域。

7.如权利要求4所述的一种导盲眼镜及其防撞预警方法,其特征在于,所述步骤4具体按照以下步骤实施:步骤4.1、确定静态障碍物

步骤4.1.1、忽略每一张图像中盲道区域的上方区域,提取盲道区域;

步骤4.1.2、计算经步骤4.1.1得到的盲道区域的垂直和水平两个方向上的灰度值,计算经步骤4.1.1得到的盲道区域的熵来判别盲道区域内是否存在静态障碍物,当盲道区域的垂直和水平两个方向上的灰度值均小于盲道区域的熵,则存在静态障碍物;

步骤4.2、确定动态障碍物

步骤4.2.1、对每相邻的三张图像采用三帧差法进行检测,所述的三帧差法公式为其中,Fk-1(x,y)、Fk(x,y)、Fk+1(x,y)为连续的第k-1、k、k+1帧图像,G1(x,y)、G2(x,y)为帧差后的图像;

步骤4.2.2、对帧差后的图像G1(x,y)、G2(x,y)选取阈值T进行二值化处理,所述二值化处理过程为:式中,T为阈值,D1(x,y)、D2(x,y)为二值化后的图像,

其中阈值T根据帧差后的图像G1(x,y)、G2(x,y)灰度值的分布选取;

步骤4.2.3、将经步骤4.2.2得到的二值化后的图像D1(x,y)、D2(x,y)进行逻辑“与”运算:式中,R(x,y)为“与”运算后得到的图像;

步骤4.2.4、采用灰度投影算法对“与”运算后得到的图像在水平、数值方向上进行灰度投影,得到“与”运算后得到的图像在两个方向上的两条曲线,再通过互相关函数对两条曲线进行互相关计算,得到这两条品曲线的互相关曲线,通过互相关曲线上的峰值点确定动态障碍物。

8.如权利要求4所述的一种导盲眼镜及其防撞预警方法,其特征在于,所述步骤5具体按照以下步骤实施:步骤5.1、将步骤4得到的静态障碍物、动态障碍物信息代入测距公式计算静态障碍物、动态障碍物与导盲眼镜使用者之间的距离,所述测距公式为:其中,H为摄像头安装高度,h为静态障碍物或动态障碍物的高度,f为摄像头焦距,u,v,u0,v0,ax,ay为摄像头的内参数;

步骤5.2、根据步骤5.1计算得到的静态障碍物、动态障碍物与导盲眼镜使用者之间的距离,对导盲眼镜使用者预警提醒:当距离小于3米时,则导盲眼镜使用者处在不安全的区域,主控盒(6)通过语音模块、振动模块对导盲眼镜使用者发出障碍物存在警告,当距离大于7米时,主控盒(6)发出安全语音信号,当距离大于3米和小于7米时,系统发出障碍物存在预警信号。