[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

说明书

本发明公开了一种盲道状态的FPGA嵌入式视觉识别方法及便携式设备，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，FPGA嵌入式视觉识别方法包括以下步骤：原始视频流采集，HSV色彩空间阈值分割，形态学开运算及判定，盲道分析，障碍检测和语音提示。使用者通过便携式设备通过上述方法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。

技术领域

本发明涉及盲道智能识别技术，尤其涉及一种盲道状态的FPGA嵌入式视觉识别方法及便携式设备。

背景技术

视障人群是一个很大的弱势群体。调查表明，中国现有视力残疾人数量达到1350万，其中550多万为盲人，占世界盲人总数的18％，同时，还有800多万的低视力者。视障人群数量庞大，但我国社会导盲设备现状却仍存在很多问题亟待解决。目前，占据市场的导盲辅具仍以传统的导盲杖和导盲犬为主，然而导盲杖功能过于局限而导盲犬可控性差且价格昂贵——社会急需新型导盲设备。

国内外市场中，一方面，智能导盲产品为数不多，且大多产品存在有传感技术落后、欠智能化、人机交互困难的通病，可改进空间较大。另一方面，企业缺乏与盲人使用者的深入沟通了解，对用户体验和需求把握有偏差，且收集用户意见反馈环节较为薄弱。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种盲道状态的FPGA嵌入式视觉识别方法及便携式设备，用于解决上述的导盲辅具技术欠缺的问题，尤其是盲人在盲道上的引导问题。

本发明的目的采用以下技术方案实现：

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，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。

优选的，在步骤1中，所述原始视屏流为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。

优选的，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。

优选的，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；