基于时域心理视觉调制的可见光导盲系统及隐藏方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于时域心理视觉调制的可见光导盲系统及隐藏方法，其中：图像投影模块，用于向地面投射可见光，形成投射光斑，光斑正常人眼几乎看不见；场景识别模块，用于分析图像投影模块投影方向的路面信息，通过采样获取投影图像，通过分析算法判断路面情况，并将路面信息传输给信息反馈模块；信息反馈模块，用于将场景识别模块得到的路面信息通过声音信号和/或震动信号反馈给使用者。本发明专利技术通过可见光的光斑变化识别不同的路面信息，降低了导盲系统的成本和搭建难度，通过图像分析这一识别方式减少了算法的复杂度，通过时域心理视觉调制隐藏了系统发出的可见光对外界的影响，同时保证系统可以采集到需要的光斑信息。

Visible light guiding system and hiding method based on time domain psychological vision modulation

The invention discloses a visible light guide system in time domain based on visual psychological modulation and hiding method, wherein the image projection module for visible light projection to the ground, forming a projection light spot, spot normal almost invisible to the human eye; scene recognition module, information analysis module for road image projection projection direction, through the sampling projection image, judge the road situation by analyzing the algorithm, and the road information is transmitted to the information feedback module; information feedback module, information module for road scene recognition by sound signals and / or vibration signal feedback to the user. The road information through the change of spot recognition of visible light different, reduces the cost and difficulty in building the guide system, by analyzing the image recognition of this way to reduce the complexity of the algorithm, through time domain psychological visual modulation effect of hiding the visible light emitted to the outside world, while ensuring that the system can collect the information needed to spot the.

【技术实现步骤摘要】
基于时域心理视觉调制的可见光导盲系统及隐藏方法
本专利技术涉及盲人导航领域，尤其涉及一种基于时域心理视觉调制的可见光导盲系统及隐藏方法。
技术介绍
盲人是社会中的一个特殊群体，由于受制于视觉上的缺陷，他们无法直接通过眼睛获取周围环境的视觉信息，在生活上有诸多不便，尤其是在出行时无法判断路面信息，容易摔倒。目前盲人出行主要依靠导盲犬或者盲杖，而导盲犬的训练成本过高，价格昂贵；盲杖需要一直敲击地面，需要盲人进行大量的信息处理与分析。市面上已有的一些导盲效果较好的产品，普遍通过大量的传感器来反馈路面信息，价格较为昂贵。
技术实现思路
针对现有技术中的不足，本专利技术的目的是提供一种可以探测路面信息并反馈的基于时域心理视觉调制的可见光导盲系统及隐藏方法，解决现有导盲设备成本高的问题。为实现上述目的，本专利技术采用了以下的技术方案：根据本专利技术所述的一方面，提供一种基于时域心理视觉调制的可见光导盲系统，包括图像投影模块、场景识别模块、信息反馈模块，其中：所述图像投影模块，用于向地面投射可见光，形成投射光斑，所述光斑正常人眼几乎看不见；所述场景识别模块，用于分析图像投影模块投影方向的路面信息，通过采样获取投影图像，通过分析算法判断路面情况，并将路面信息传输给信息反馈模块；所述信息反馈模块，用于将所述场景识别模块得到的所述路面信息通过声音信号和/或震动信号反馈给使用者。优选地，所述图像投影模块包括一个可见光发射器，以120Hz的频率向地面投出光斑。更优选地，所述图像投影模块投射的光斑呈直线状，且与所述系统探测方向相同。优选地，所述图像投影模块投射的光斑，经时域心理视觉调制，以达到隐藏光斑的效果。优选地，所述场景识别模块包括场景采集子模块和图像分析子模块，其中：所述场景采集模块包括一台数码相机和块内高速缓存，所述数码相机以60Hz的频率对投影画面进行采样，并将采样的信息存到所述块内高速缓存中；所述图像分析子模块，读取所述块内高速缓存的采样信息，并通过分析算法判断路面信息，同时将判断出来的所述路面信息输出到所述信息反馈模块。更优选地，所述图像分析子模块通过分析所述图像投影模块投射的光斑实际形状判断路面信息。优选地，所述信息反馈模块包括控制模块、声音发生模块和震动模块，其中：所述控制模块，获取所述图像分析子模块输入的路面信息，并输出相应信号给所述声音发生模块和所述震动模块；所述声音发生模块，收到所述控制模块的信号后发出声音，以提示路面信息情况；所述震动模块，在所述控制模块接收到路面不为平路时产生震动。根据本专利技术的第二方面，提供一种基于时域心理视觉调制的可见光隐藏方法，所述方法对图像投影装置投射的光斑进行时域心理视觉调制，以达到隐藏光斑的效果，其中：所述隐藏光斑是指利用人眼和图像传感器之间成像原理的差异，对人眼来说无法看到任何光斑，而包括图像传感器的图像摄取装置摄取的图像中能够获取清晰的光斑。现代光投影装置提供120Hz甚至更高的刷新频率，而人眼视觉系统无法分辨超过临界闪烁频率(约60Hz)的光学信号。而同时，对于摄像头中CCD或CMOS等常用的图像传感器，在时域上不能完全记录所有从显示装置发出的光信号。因此，当形成图像时，人眼和图像传感器在光源上应用不同的时间卷积核，在人眼视觉系统里，一张稳定的图像是在光场上通过连续的积分形成，而半导体图像传感器会适时通过在连续光源下离散的采样形成图像。本专利技术的隐藏原则是为了使人眼连续采样所得到的融合画面中的光斑几乎看不见，而相机采样所得到的单帧画面是可识别的。进一步的，本专利技术所述的图像投影装置使用的120Hz光源投出的背景为灰色，在直线状光斑区域，奇数帧在RGB通道中，G和B通道等于零，偶数帧在RGB通道中，R等于零，人眼融合得到的光斑是灰色的，而相机采样得到的画面是R通道不为零的。本专利技术根据当今显示装置高刷新率的不断提高，而人眼视觉系统的融合特性与图像摄取装置离散采样之间的差别，采用了一个高刷新率的投影装置，对于要投影结果进行特定的时域心理视觉调制，使人眼采样的结果是灰色的，而同时利用相机采集能够获取有效的光斑，实现了可见光的隐藏。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：1、本专利技术不采用传感器，减轻了现有技术对传感器的大量使用造成的高成本问题；2、本专利技术利用人眼视觉融合特性隐藏了投影光斑，减轻系统对外界的影响；3、本专利技术通过图像分析完成了现有技术对传感器信号的复杂处理，整个技术简单，硬件设置要求不高，大大降低成本。附图说明通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本专利技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显：图1为本专利技术一优选实施例的原理场景图；图2中(a)、(b)分别为本专利技术一优选实施例的投影装置所发出的奇数帧和偶数帧示意图；图3为本专利技术一优选实施例的光源投影、人眼采样和相机采样的时序关系图；图4为本专利技术一优选实施例的在不同路面情况下人眼采样结果、相机采样结果和图像分析模块的预处理结果。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本专利技术，但不以任何形式限制本专利技术。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本专利技术的保护范围。实施例1如图1-图4所示，一种基于时域心理视觉调制的可见光导盲系统的优选实施例，所述系统包括图像投影模块、场景识别模块、信息反馈模块，其中：所述图像投影模块，用于向地面投出频率为120Hz的光斑，具体内容如图2中(a)、(b)所示，奇数帧和偶数帧交替显示，人眼采样获得的画面是两帧在灰度域上融合的结果，而相机采样通过控制曝光和中断曝光的时间，仅获取奇数帧的画面，具体效果如图4的最左列和中间列所示。所述场景识别模块，用于分析投影方向的路面信息，通过相机采样获取投影图像，同时通过分析算法判断路面情况；包括场景采集子模块和图像分析子模块，其中：所述场景采集模块包括一台数码相机和块内高速缓存，数码相机以60Hz的频率对投影画面进行采样并将采样信息存到块内高速缓存中；所述图像分析子模块读取块内高速缓存的采样信息并通过分析算法判断路面信息，同时将路面信息输出到信息反馈模块。在部分优选实施例中，所述分析算法首先将相机采样的画面进行通道提取，仅留下R通道的信息，具体内容如图4最右列所示。更进一步的，所述分析算法可判定的路面信息有五类：平路、墙面、上楼、下楼和突然出现的障碍；在帧识别中，利用ID3算法的决策树对不同路面信息进行分类。所述ID3算法核心理念信息是在树中过滤并获得每个节点需要的功能，选择生成最大的信息特征。当然，也可以采用现有技术中其他的算法来实现路面信息的判断，只要能实现或得到本专利技术上述所需的路面信息即可，这对本专利技术没有实质性的影响。在部分优选实施例中，所述信息反馈模块，用于将路面信息通过声音信号和震动信号反馈给使用者；其中所述信息反馈模块包括控制模块、声音发生模块和震动模块，其中：所述控制模块获取图像分析子模块输入的路面信息，并输出相应信号给声音发生模块和震动模块；所述声音发生模块收到控制模块的信号后发出声音以提示路面信息情况；所述震动模块在控制模块接收到路面不为平路时产生震动。上述实施例所述系统使用时，由使用者随身携带，通过所述图像投影装置向前进方本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于时域心理视觉调制的可见光导盲系统，其特征在于，包括图像投影模块、场景识别模块、信息反馈模块，其中：所述图像投影模块，用于向地面投射可见光，形成投射光斑，所述光斑正常人眼几乎看不见；所述场景识别模块，用于分析图像投影模块投影方向的路面信息，通过采样获取投影图像，通过分析算法判断路面情况，并将路面信息传输给信息反馈模块；所述信息反馈模块，用于将所述场景识别模块得到的所述路面信息通过声音信号和/或震动信号反馈给使用者。

【技术特征摘要】
1.一种基于时域心理视觉调制的可见光导盲系统，其特征在于，包括图像投影模块、场景识别模块、信息反馈模块，其中：所述图像投影模块，用于向地面投射可见光，形成投射光斑，所述光斑正常人眼几乎看不见；所述场景识别模块，用于分析图像投影模块投影方向的路面信息，通过采样获取投影图像，通过分析算法判断路面情况，并将路面信息传输给信息反馈模块；所述信息反馈模块，用于将所述场景识别模块得到的所述路面信息通过声音信号和/或震动信号反馈给使用者。2.根据权利要求1所述的一种基于时域心理视觉调制的可见光导盲系统，其特征在于，所述图像投影模块包括一个可见光发射器，以120Hz的频率向地面投出光斑。3.根据权利要求2所述的一种基于时域心理视觉调制的可见光导盲系统，其特征在于，所述图像投影模块投射的光斑呈直线状，且与所述系统探测方向相同。4.根据权利要求1所述的一种基于时域心理视觉调制的可见光导盲系统，其特征在于，所述场景识别模块包括场景采集子模块和图像分析子模块，其中：所述场景采集模块包括一台数码相机和块内高速缓存，数码相机以60Hz的频率对投影画面进行采样，并将采样信息存到块内高速缓存中；所述图像分析子模块，读取块内高速缓存的采样信息，并通过分析算法判断路面信息，同时将路面信息输出到信息反馈模块。5.根据权利要求4所述的一种基于时域心理视觉调制的可见光导盲系统，其特征在于，所述图像分析子模块通过分析图像投影模块投射的可见光的光斑变化识别不同的路面信息；所述分析算法判定的路面信息至少有五类：平路、墙面、上楼、下楼和突然出现的障碍；在帧识别中，利用ID3算法的决...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈远春，翟广涛，李想，曾益，张浩翔，杨泽锐，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：上海,31