本發(fā)明涉及盲人導(dǎo)航領(lǐng)域，尤其涉及一種基于時(shí)域心理視覺調(diào)制的可見光導(dǎo)盲系統(tǒng)及隱藏方法。

背景技術(shù)：

盲人是社會中的一個(gè)特殊群體，由于受制于視覺上的缺陷，他們無法直接通過眼睛獲取周圍環(huán)境的視覺信息，在生活上有諸多不便，尤其是在出行時(shí)無法判斷路面信息，容易摔倒。

目前盲人出行主要依靠導(dǎo)盲犬或者盲杖，而導(dǎo)盲犬的訓(xùn)練成本過高，價(jià)格昂貴；盲杖需要一直敲擊地面，需要盲人進(jìn)行大量的信息處理與分析。

市面上已有的一些導(dǎo)盲效果較好的產(chǎn)品，普遍通過大量的傳感器來反饋路面信息，價(jià)格較為昂貴。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本發(fā)明的目的是提供一種可以探測路面信息并反饋的基于時(shí)域心理視覺調(diào)制的可見光導(dǎo)盲系統(tǒng)及隱藏方法，解決現(xiàn)有導(dǎo)盲設(shè)備成本高的問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了以下的技術(shù)方案：

根據(jù)本發(fā)明所述的一方面，提供一種基于時(shí)域心理視覺調(diào)制的可見光導(dǎo)盲系統(tǒng)，包括圖像投影模塊、場景識別模塊、信息反饋模塊，其中：

所述圖像投影模塊，用于向地面投射可見光，形成投射光斑，所述光斑正常人眼幾乎看不見；

所述場景識別模塊，用于分析圖像投影模塊投影方向的路面信息，通過采樣獲取投影圖像，通過分析算法判斷路面情況，并將路面信息傳輸給信息反饋模塊；

所述信息反饋模塊，用于將所述場景識別模塊得到的所述路面信息通過聲音信號和/或震動(dòng)信號反饋給使用者。

優(yōu)選地，所述圖像投影模塊包括一個(gè)可見光發(fā)射器，以120hz的頻率向地面投出光斑。

更優(yōu)選地，所述圖像投影模塊投射的光斑呈直線狀，且與所述系統(tǒng)探測方向相同。

優(yōu)選地，所述圖像投影模塊投射的光斑，經(jīng)時(shí)域心理視覺調(diào)制，以達(dá)到隱藏光斑的效果。

優(yōu)選地，所述場景識別模塊包括場景采集子模塊和圖像分析子模塊，其中：

所述場景采集模塊包括一臺數(shù)碼相機(jī)和塊內(nèi)高速緩存，所述數(shù)碼相機(jī)以60hz的頻率對投影畫面進(jìn)行采樣，并將采樣的信息存到所述塊內(nèi)高速緩存中；

所述圖像分析子模塊，讀取所述塊內(nèi)高速緩存的采樣信息，并通過分析算法判斷路面信息，同時(shí)將判斷出來的所述路面信息輸出到所述信息反饋模塊。

更優(yōu)選地，所述圖像分析子模塊通過分析所述圖像投影模塊投射的光斑實(shí)際形狀判斷路面信息。

優(yōu)選地，所述信息反饋模塊包括控制模塊、聲音發(fā)生模塊和震動(dòng)模塊，其中：

所述控制模塊，獲取所述圖像分析子模塊輸入的路面信息，并輸出相應(yīng)信號給所述聲音發(fā)生模塊和所述震動(dòng)模塊；

所述聲音發(fā)生模塊，收到所述控制模塊的信號后發(fā)出聲音，以提示路面信息情況；

所述震動(dòng)模塊，在所述控制模塊接收到路面不為平路時(shí)產(chǎn)生震動(dòng)。

根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供一種基于時(shí)域心理視覺調(diào)制的可見光隱藏方法，所述方法對圖像投影裝置投射的光斑進(jìn)行時(shí)域心理視覺調(diào)制，以達(dá)到隱藏光斑的效果，其中：所述隱藏光斑是指利用人眼和圖像傳感器之間成像原理的差異，對人眼來說無法看到任何光斑，而包括圖像傳感器的圖像攝取裝置攝取的圖像中能夠獲取清晰的光斑。

現(xiàn)代光投影裝置提供120hz甚至更高的刷新頻率，而人眼視覺系統(tǒng)無法分辨超過臨界閃爍頻率(約60hz)的光學(xué)信號。而同時(shí)，對于攝像頭中ccd或cmos等常用的圖像傳感器，在時(shí)域上不能完全記錄所有從顯示裝置發(fā)出的光信號。因此，當(dāng)形成圖像時(shí)，人眼和圖像傳感器在光源上應(yīng)用不同的時(shí)間卷積核，在人眼視覺系統(tǒng)里，一張穩(wěn)定的圖像是在光場上通過連續(xù)的積分形成，而半導(dǎo)體圖像傳感器會適時(shí)通過在連續(xù)光源下離散的采樣形成圖像。

本發(fā)明的隱藏原則是為了使人眼連續(xù)采樣所得到的融合畫面中的光斑幾乎看不見，而相機(jī)采樣所得到的單幀畫面是可識別的。

進(jìn)一步的，本發(fā)明所述的圖像投影裝置使用的120hz光源投出的背景為灰色，在直線狀光斑區(qū)域，奇數(shù)幀在rgb通道中，g和b通道等于零，偶數(shù)幀在rgb通道中，r等于零，人眼融合得到的光斑是灰色的，而相機(jī)采樣得到的畫面是r通道不為零的。

本發(fā)明根據(jù)當(dāng)今顯示裝置高刷新率的不斷提高，而人眼視覺系統(tǒng)的融合特性與圖像攝取裝置離散采樣之間的差別，采用了一個(gè)高刷新率的投影裝置，對于要投影結(jié)果進(jìn)行特定的時(shí)域心理視覺調(diào)制，使人眼采樣的結(jié)果是灰色的，而同時(shí)利用相機(jī)采集能夠獲取有效的光斑，實(shí)現(xiàn)了可見光的隱藏。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：

1、本發(fā)明不采用傳感器，減輕了現(xiàn)有技術(shù)對傳感器的大量使用造成的高成本問題；

2、本發(fā)明利用人眼視覺融合特性隱藏了投影光斑，減輕系統(tǒng)對外界的影響；

3、本發(fā)明通過圖像分析完成了現(xiàn)有技術(shù)對傳感器信號的復(fù)雜處理，整個(gè)技術(shù)簡單，硬件設(shè)置要求不高，大大降低成本。

附圖說明

通過閱讀參照以下附圖對非限制性實(shí)施例所作的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點(diǎn)將會變得更明顯：

圖1為本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施例的原理場景圖；

圖2中(a)、(b)分別為本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施例的投影裝置所發(fā)出的奇數(shù)幀和偶數(shù)幀示意圖；

圖3為本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施例的光源投影、人眼采樣和相機(jī)采樣的時(shí)序關(guān)系圖；

圖4為本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施例的在不同路面情況下人眼采樣結(jié)果、相機(jī)采樣結(jié)果和圖像分析模塊的預(yù)處理結(jié)果。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。以下實(shí)施例將有助于本領(lǐng)域的技術(shù)人員進(jìn)一步理解本發(fā)明，但不以任何形式限制本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)指出的是，對本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)。這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。

實(shí)施例1

如圖1-圖4所示，一種基于時(shí)域心理視覺調(diào)制的可見光導(dǎo)盲系統(tǒng)的優(yōu)選實(shí)施例，所述系統(tǒng)包括圖像投影模塊、場景識別模塊、信息反饋模塊，其中：

所述圖像投影模塊，用于向地面投出頻率為120hz的光斑，具體內(nèi)容如圖2中(a)、(b)所示，奇數(shù)幀和偶數(shù)幀交替顯示，人眼采樣獲得的畫面是兩幀在灰度域上融合的結(jié)果，而相機(jī)采樣通過控制曝光和中斷曝光的時(shí)間，僅獲取奇數(shù)幀的畫面，具體效果如圖4的最左列和中間列所示。

所述場景識別模塊，用于分析投影方向的路面信息，通過相機(jī)采樣獲取投影圖像，同時(shí)通過分析算法判斷路面情況；包括場景采集子模塊和圖像分析子模塊，其中：

所述場景采集模塊包括一臺數(shù)碼相機(jī)和塊內(nèi)高速緩存，數(shù)碼相機(jī)以60hz的頻率對投影畫面進(jìn)行采樣并將采樣信息存到塊內(nèi)高速緩存中；

所述圖像分析子模塊讀取塊內(nèi)高速緩存的采樣信息并通過分析算法判斷路面信息，同時(shí)將路面信息輸出到信息反饋模塊。

在部分優(yōu)選實(shí)施例中，所述分析算法首先將相機(jī)采樣的畫面進(jìn)行通道提取，僅留下r通道的信息，具體內(nèi)容如圖4最右列所示。

更進(jìn)一步的，所述分析算法可判定的路面信息有五類：平路、墻面、上樓、下樓和突然出現(xiàn)的障礙；在幀識別中，利用id3算法的決策樹對不同路面信息進(jìn)行分類。所述id3算法核心理念信息是在樹中過濾并獲得每個(gè)節(jié)點(diǎn)需要的功能，選擇生成最大的信息特征。當(dāng)然，也可以采用現(xiàn)有技術(shù)中其他的算法來實(shí)現(xiàn)路面信息的判斷，只要能實(shí)現(xiàn)或得到本發(fā)明上述所需的路面信息即可，這對本發(fā)明沒有實(shí)質(zhì)性的影響。

在部分優(yōu)選實(shí)施例中，所述信息反饋模塊，用于將路面信息通過聲音信號和震動(dòng)信號反饋給使用者；其中所述信息反饋模塊包括控制模塊、聲音發(fā)生模塊和震動(dòng)模塊，其中：

所述控制模塊獲取圖像分析子模塊輸入的路面信息，并輸出相應(yīng)信號給聲音發(fā)生模塊和震動(dòng)模塊；

所述聲音發(fā)生模塊收到控制模塊的信號后發(fā)出聲音以提示路面信息情況；

所述震動(dòng)模塊在控制模塊接收到路面不為平路時(shí)產(chǎn)生震動(dòng)。

上述實(shí)施例所述系統(tǒng)使用時(shí)，由使用者隨身攜帶，通過所述圖像投影裝置向前進(jìn)方向或所需方向的地面投射光斑，然后通過場景識別模塊、信息反饋模塊的配合，告知使用者光斑所在地面的路面信息，比如平路、墻面、上樓、下樓和突然出現(xiàn)的障礙中的一種，從而實(shí)現(xiàn)導(dǎo)盲功能。

在一優(yōu)選的系統(tǒng)中：圖像投影模塊向地面投出頻率為120hz的光斑，交替顯示兩個(gè)不同的幀，通過時(shí)域心理視覺調(diào)制對兩幀進(jìn)行處理，使得人眼采樣獲得灰色圖像，很難從畫面中區(qū)分出來，而相機(jī)采樣獲得紅色通道圖像，有利于光斑形狀的提??；場景識別模塊通過相機(jī)采樣獲取投影圖像，同時(shí)通過分析算法判斷路面情況，此算法是通過id3算法的決策樹將路面情況歸為五大類；信息反饋模塊將路面信息通過聲音信號和震動(dòng)信號反饋給使用者。

從上述技術(shù)描述可以看出，本實(shí)施例系統(tǒng)通過可見光的光斑變化識別不同的路面信息，舍棄了大量的傳感器，降低了導(dǎo)盲系統(tǒng)的成本和搭建難度，通過圖像分析這一識別方式減少了算法的復(fù)雜度。

實(shí)施例2

基于實(shí)施例1上述的系統(tǒng)，提供一種用于上述系統(tǒng)的基于時(shí)域心理視覺調(diào)制的可見光隱藏方法，用于隱藏所述圖像投影裝置透射出來的光斑，避免使用時(shí)對環(huán)境造成影響。

具體的，所述可見光隱藏方法，是對所述圖像投影裝置投射的光斑進(jìn)行時(shí)域心理視覺調(diào)制，以達(dá)到隱藏光斑的效果，即：所述隱藏光斑是指利用人眼和圖像傳感器之間成像原理的差異，對人眼來說無法看到任何光斑，而包括圖像傳感器的圖像攝取裝置攝取的圖像中能夠獲取清晰的光斑。

在本實(shí)施例中，所述的圖像投影裝置提供120hz或者更高的刷新頻率，且投出的背景為灰色，在直線狀光斑區(qū)域，奇數(shù)幀在rgb通道中，g和b通道等于零，偶數(shù)幀在rgb通道中，r等于零，人眼融合得到的光斑是灰色，而相機(jī)采樣得到的畫面是r通道不為零。

所述圖像投影模塊，用于向地面投出頻率為120hz的光斑，奇數(shù)幀和偶數(shù)幀交替顯示，人眼采樣獲得的畫面是兩幀在灰度域上融合的結(jié)果。

基于以上陳述的原理，根據(jù)當(dāng)今顯示裝置高刷新率的不斷提高，而人眼視覺系統(tǒng)的融合特性與圖像攝取裝置離散采樣之間的差別，采用了一個(gè)高刷新率的投影裝置，對于要投影結(jié)果進(jìn)行特定的時(shí)域心理視覺調(diào)制，使人眼采樣的結(jié)果是灰色的，而同時(shí)利用相機(jī)采集能夠獲取有效的光斑，實(shí)現(xiàn)了可見光的隱藏。

綜上，本發(fā)明通過可見光的光斑變化識別不同的路面信息，降低了導(dǎo)盲系統(tǒng)的成本和搭建難度，通過圖像分析這一識別方式減少了算法的復(fù)雜度，進(jìn)一步，可以通過時(shí)域心理視覺調(diào)制隱藏了系統(tǒng)發(fā)出的可見光對外界的影響，同時(shí)保證系統(tǒng)可以采集到需要的光斑信息。

以上對本發(fā)明的具體實(shí)施例進(jìn)行了描述。需要理解的是，本發(fā)明并不局限于上述特定實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在權(quán)利要求的范圍內(nèi)做出各種變形或修改，這并不影響本發(fā)明的實(shí)質(zhì)內(nèi)容。