[发明专利]一种基于RGB-D相机和立体声的视障人士障碍物预警系统及方法

说明书

本发明公开了一种基于RGB‑D相机和立体声的视障人士障碍物预警系统及方法。该方法利用红外投射器投射不可见的近红外静态散斑，利用两个红外相机和一个RGB相机采集图像，小型处理器对采集的图像进行处理，计算获得深度图像，并对深度图像进行分块，将分块获得的深度信息，转化为立体声信号，最后利用骨传导耳机传递给视障人士进行辅助，可以很好地满足视障人士障碍物预警的要求。

技术领域

本发明属于视障人士辅助技术、双目视觉技术、三维环境感知技术、立体声交互技术领域。本发明包含一种基于RGB-D相机和立体声的视障人士障碍物预警方法，涉及一种利用利用红外投射器投射不可见的近红外静态散斑，利用两个红外相机和一个RGB相机采集图像，小型处理器对采集的图像进行处理，获取深度图像，并对深度图像进行分块，最后将分块的深度信息，转化为立体声信号，最后利用骨传导耳机传递给视障人士进行辅助的障碍物预警方法。

背景技术

根据世界健康组织统计，全世界有2.85亿视觉障碍人士。视障人士损失了正常的视觉，对颜色、形状、距离、运动的理解都很困难，他们的生活在起居、出行等方面都受到了巨大的影响。

传统的视障人士辅助工具比如盲人手杖，视障人士需要反复移动手杖，才能获知面前的情况，既费时也费力。盲人手杖的探测距离有限，只能检测脚边的障碍物，也无法反映远处和空中的状况。导盲犬可以为视障人士提供帮助，但是导盲犬的训练和养护费用是高昂的，普通家庭难以承担。有些场合，导盲犬不能陪同盲人进入，比如公交车和火车站，因此导盲犬的辅助是有局限性的。仿生眼可以帮助视障人士恢复部分视觉，但仿生眼的植入需要手术，费用高昂。仿生眼只适用于视网膜色素变性或老年性黄斑变性导致失明的盲人。视觉神经损坏的视障人士无法通过植入仿生眼来恢复部分视觉。

电子式的视障辅助工具主要运用超声波技术、激光测距技术、双目视觉技术、激光散斑编码技术、激光雷达技术、毫米波雷达技术、热成像技术、全球定位系统(GPS)。基于超声波技术和激光测距技术的测距范围有限，只能实现单点测距，获取的信息量太少，且耗电多，设备笨重，只能实现报警功能，容易受环境干扰。基于双目视觉技术的辅助依赖于环境中特征点和纹理的丰富程度，对于一些纹理单一的场景失效，如室内的白墙，光滑地面等。双目视觉技术会受镜面反射等特殊情形的欺骗，从而造成漏判或者误判。基于激光散斑编码技术的辅助在室外失效，因为主动投射的结构光被阳光淹没，从而无法识别编码的散斑。激光散斑编码技术由于受到功率限制，存在最远距离，超过最远距离的物体无法对其测距。基于激光雷达技术的辅助成本高，通常采样率低，对灰尘、雾霾、雨水敏感，而且无法获取颜色和纹理信息。基于毫米波雷达的辅助分辨率低，信号处理过程难。基于热成像技术的辅助分辨率低，标定过程复杂，且只能检测人和动物等发热物体。基于GPS的辅助精度低，会有信号损失，不能在室内使用，而且无法获取局部动态的障碍物信息。

传统视障人士辅助的交互方式主要有语音提示、触觉震动。语义提示通常播报障碍物的距离和方向，需要一定的时间播放，造成延迟和事故风险，而且可传递的信息量少。触觉震动通过震动腰带或者震动背心为硬件，以震动来提示障碍物的方位，震动装置可以解决延迟的问题，但给视障人士带来负担，不同人的穿戴感受不同。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种基于RGB-D相机和立体声的视障人士障碍物预警系统及方法。