[发明专利]一种盲道状态的FPGA嵌入式视觉识别方法及便携式设备

权利要求书

1.一种盲道状态的FPGA嵌入式视觉识别方法，所述盲道状态包括盲道相对于使用者左右偏离、盲道即将左右转向和盲道上存在障碍物，其特征在于，FPGA嵌入式视觉识别方法包括以下步骤：

步骤1，原始视频流采集，通过SCCB总线配置摄像头参数，通过DVP总线获取原始视频流数据并分离为连续单帧图像；

步骤2，HSV色彩空间阈值分割，通过HSV色彩空间阈值判别式，对图像进行阈值分割，处理后的图像为位图；

步骤3，形态学开运算及判定，对位图进行形态学开运算，并判断是否存在盲道成分；

步骤4，盲道分析，对位图进行特征判别，判断盲道是否处在左右偏离或左右转向的状态；

步骤5，障碍检测，对位图进行连通性检测，判断盲道上是否存在有障碍物遮挡；

步骤6，语音提示，将识别结果通过语音播报形式告知使用者，完成盲道状态的识别；

在步骤3中，判断是否处在左右偏离或左右转向的状态包括以下步骤：

步骤321，通过比较判断锚点斜向窗口内盲道成分数量，辅之以锚点横纵坐标，找出盲道区域的四个顶点，将右上顶点记为righttop，左上顶点记为lefttop，右下顶点记为rightdown，左下顶点记为leftdown；将右上顶点的x轴坐标记为righttop.x，将右上顶点的y轴坐标记为righttop.y，将左上顶点的x轴坐标记为lefttop.x，将左上顶点的y轴坐标记为leftttop.y；

步骤322，通过以下判别式判断是否满足转弯情况，

righttop.x - lefttop.x ＝ 2*(rightdown.x - leftdown.x)   (2)

公式(2)表征了盲道在直行的基础上是否存在有横向的路径；

步骤323，若满足公式(2)，则可通过以下公式判断具体转弯方向；

leftdown.x - lefttop.x  rightdown.x - leftdown.x      (3)

righttop.x - rightdown.x  rightdown.x - leftdown.x    (4)

若满足公式(3)，则当前盲道为左转方向；若满足公式(4)，则当前盲道为右转方向；

步骤324，若不满足公式(2)，则可通过以下公式判断盲道是否偏离中心，

(rightdown.x + leftdown.x) / 2 leftThreshold.x    (5)

(rightdown.x + leftdown.x) / 2 rightThreshold.x    (6)

式中leftThreshold.x、rightThreshold.x分别为左右侧偏离的阈值；若满足公式(5)，则当前盲道向左侧偏离；若满足公式(6)，则当前盲道向右侧偏离。

2.根据权利要求1所述的识别方法，其特征在于：在步骤1中，所述原始视频流为640×480像素，30帧/秒的RGB565数据，所述单帧图像为640×480像素的RGB888图像。

3.根据权利要求1所述的识别方法，其特征在于：在步骤2中，阈值分割运用以下判别式：

式中，r、g、b分别表示原始图像的RGB色彩空间参数，其取值范围为0～255；h1、h2分别表示HSV色彩空间中H分量的阈值下、上限；s1、s2分别表示HSV色彩空间中S分量的阈值下、上限；v1、v2分别表示HSV色彩空间中V分量的阈值下、上限；max、min分别表示R、G、B三值的最大值与最小值；处理后的图像为640×480像素的位图。

4.根据权利要求1所述的识别方法，其特征在于：在步骤3中，形态学开运算包括了以下步骤：

步骤311，对图像进行边缘复制填充，图像各边缘各扩展2像素，填充后的图像为644×484像素的位图；

步骤312，对图像进行形态学膨胀3次，膨胀所用卷积核为5×5的全一矩阵；

步骤313，对图像进行形态学腐蚀2次，腐蚀所用卷积核为5×5的全一矩阵；

步骤314，丢弃填充的边缘像素，处理后的图像为640×480像素的位图。