[发明专利]一种实现地形和目标检测的盲人辅助眼镜

说明书

本发明公开了一种实现地形和目标检测的盲人辅助眼镜，利用一个彩色相机采集图像，利用小型处理器对采集的图像进行处理，输出图像中每个像素的地形或者目标类型，得到语义分割图像，再通过语义分割图像确定需要检测地形和目标的区域。本发明能够同时检测地面、人行道、楼梯、水面等地形，行人、车辆等目标，具有统一性高，实时性高，室内外适应性高，不需要特定假设的优点，可以很好地满足视障人士出行的要求。

技术领域

本发明属于模式识别技术、图像处理技术、计算机视觉技术领域，涉及一种实现地形和目标检测的盲人辅助眼镜。

背景技术

视觉信息是人类识别周围环境的最重要信息来源，人类获得的信息80％左右是从视觉系统输入的。根据世界卫生组织统计，全世界有2.53亿视觉障碍人士。视障人士损失了正常的视觉，对颜色、形状的理解很困难。现在，他们中的许多人使用白手杖或导盲犬协助自己的日常生活。白手杖不足以在旅行期间解决所有的困难。导盲犬可以引导视障人士以避免在道路上行走时的危险，但是因为训练导盲犬需要很大的成本，它们不能用于所有视觉障碍者。因此，手杖、导盲犬等传统工具无法为他们出行提供充分的协助。自从各种电子出行辅助(ETA)设备开发以来，已被视为一种辅助视障者在不同情况下出行的有效的方法。为了帮助用户找到通路，许多辅助系统部署深度相机来检测可及的路径和障碍，也有很多辅助系统针对盲人辅助实现了楼梯检测、行人检测、车辆检测等。但是同时运行这些检测方法一方面增加了延迟，一方面也加剧了计算资源的负担。因此，一个能够将各种地形和目标统一在一个框架下同时完成检测，并且能够实现实时运行和快速输出的方法被迫切需要。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种实现地形和目标检测的盲人辅助眼镜。

本发明采用如下技术方案：一种实现地形和目标检测的盲人辅助眼镜，包括眼镜本体，嵌入式安装在其中一个镜腿内的小型处理器和电池模块，固定在镜框上方的一个相机，以及设置在镜腿尾部的耳机模块；所述小型处理器中存储有包含有一个训练好的神经网络；相机、骨传导耳机分别与小型处理器相连，电池模块与小型处理器相连，相机实时地采集周围场景的彩色图像，将彩色图像Colo^r输入预先训练的神经网络模型，得到语义分割图像Semantics，识别出彩色图像中每个像素的地形或者目标类型，即完成对待检测区域的地形和目标检测；小型处理器将检测结果转化为声音信号，并传给耳机模块，告知用户。

所述的神经网络通过以下方法训练得到：

从大型的语义分割数据集中获取训练数据集，包括m张彩色图像Colo^r与其一一对应的m张标记图像Label，所述对应关系如下：标记图像Label中的像素单元与彩色图像Color中的像素单元一一对应，标记图像Label中的像素单元标记彩色图像Color中的像素单元的语义标号。m≥10000。所述像素单元为：来源于同一物体的所有像素点组成的单元，同一类别的物体用一语义标号进行标识。

以彩色图像Color为输入，标记图像Label为输出，对语义分割模型进行训练，所述基于神经网络的语义分割模型中每一层网络如下表所示，得到预先训练的神经网络模型。