[发明专利]一种用于躲避水面与障碍物的盲人辅助眼镜

权利要求书

1.一种用于躲避水面与障碍物的盲人辅助眼镜，包括眼镜本体、姿态角传感器、两个线偏振片、两个红外相机、红外散斑投射器、两个骨传导耳机、电池和处理器；两个红外相机分别嵌于左右镜片上方的镜框内，两个线偏振片的偏振方向相互垂直，分别固定在两个红外相机前；红外散斑投射器和姿态角传感器嵌于镜框内，且位于两个红外相机之间，所述两个骨传导耳机分别设置在镜腿末端；所述电池和处理器嵌于镜腿内，镜框与镜腿侧壁均开有散热孔；所述红外散斑投射器用于向前方场景投射红外散斑；红外投射下的场景经线偏振片滤波后，被两个红外相机采集，分别获得两个红外图像；姿态角传感器用于获得两个红外相机的俯仰角为a，翻滚角为b；处理器根据红外图像进行通道检测，并以立体声音的形式，通过骨传导耳机传递给盲人，进行通行辅助；

所述处理器通过以下步骤进行通道检测：

(1)对两幅红外图像进行双目立体匹配，获取一幅视差图Disparity；

(2)利用视差图Disparity，在右视图中找到对应于左红外图中的任一点(u,v)的对应点(u',v)，满足u'-u＝disparity，disparity为视差图Disparity中像素点(u,v)的视差值；然后将左红外图中的任一点(u,v)的红外灰度值IR_L(u,v)与右红外图中对应点(u',v)的红外灰度值IR_L(u',v)做差，获得偏振差分图Polarization，其中偏振差分图Polarization中，像素点(u,v)的值为|IR_L(u,v)-IR_L(u',v)|；

(3)利用视差图Disparity，获得一幅深度图Depth，深度图Depth中像素点(u,v)的深度值depth为depth＝f×Baseline/disparity，其中，f为两个红外相机的焦距，Baseline为两个红外相机之间的基线距离；

(4)计算深度图Depth中每一点(u,v)相对于左红外相机光心(u₀,v₀)的三维坐标(x,y,z)，从而获得一幅高度图Height；高度图Height中，像素点(u,v)的高度值height为:

height＝x×sin(b)+y×cos(a)×cos(b)-z×sin(a)×cos(b)；

其中x＝(u-u₀)×depth/f，y＝(v-v₀)×depth/f，z＝depth；depth为深度图Depth中像素点(u,v)的深度值；

(5)遍历深度图Depth的每一列，查找出每一列中满足对应点在高度图Height中的高度值CorrHeight小于阈值HeightThreshold的最小深度值MinDepthObs，同时查找出每一列满足对应点在高度图Height中的高度值CorrHeight大于阈值HeightThreshold且在偏振差分图Polarization中的偏振差分值CorrPolarization大于阈值PolarizationThreshold的最小深度值MinDepthWat；取每一列中MinDepthObs和MinDepthWat中较小的值MinDepth，构成最近可通行距离曲线MinTraversableLine；

(6)查找最近可通行距离曲线MinTraversableLine上的最高点Peak，同时从最高点Peak向两侧搜索，查找可通行距离为最高点一半的两个最近的半高点HalfLeft与HalfRight，取两个半高点的中点Mid，该中点Mid相对于左红外相机光心的方向即为可通行的方向。

2.根据权利要求1所述的眼镜，其特征在于，所述阈值HeightThreshold等于红外相机的高度h；阈值PolarizationThreshold根据红外图像的最高亮度进行调节。

3.根据权利要求1所述的眼镜，其特征在于，若步骤6中最近可通行距离曲线MinTraversableLine上的最高点Peak有多个，则从最左边的最高点向左侧搜索半高点HalfLeft，从最右边的最高点向右侧搜索半高点HalfRight。