[發明專利]一種基于視頻的盲道方向檢測方法

有效

• 申請號: 201510012989.2
• 申請日: 2015-01-09
• 公開（公告）號: CN104573655B
• 公開（公告）日: 2018-03-20
• 發明（設計）人: 張卡;何佳;尼秀明;趙文
• 申請（專利權）人: 安徽清新互聯信息科技有限公司
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00;G06T5/00;G06T7/187
• 代理公司: 合肥天明專利事務所(普通合伙)34115
• 代理人: 金凱,宋倩

技術領域

本發明涉及圖像處理技術領域，具體是一種基于視頻的盲道方向檢測方法。

背景技術

盲道是城市里的一種無障礙基礎設施，旨在為視覺障礙者提供行路方便和安全。隨著社會的發展進步，幾乎所有的道路均配有盲道。然而，盲道卻沒有發揮它應有的作用，究其原因，現有的導盲方法如導盲棍和導盲犬等，存在較大的不足，或不能提供準確的盲道方向信息、或導盲成本太高、或操作不方便等，無法為廣大視覺障礙者提供真正的出行便利。

目前，對于盲道方向信息的檢測，常用的技術方法有以下幾種：

(1)基于超聲波或者紅外線的檢測方法，如中國實用新型專利CN203935390U公開了一種電子導盲棍。該類方法可以檢測到前進方向有無障礙物，但是對于盲道的具體走向，還是通過傳統的導向輪來判斷，因此不能提供準確的盲道方向信息。

(2)基于深度測量的檢測方法，如中國發明專利申請CN104055657A公開了一種基于Kinect的導盲拐杖及其實現方法。該類方法通過三維深度測量裝置，獲取前進方向的深度信息，借以判斷有無障礙物，該類方法的缺點是設備復雜，不適合長時間使用，不能提供準確的盲道方向信息，同時成本相對較高。

(3)基于視頻圖像處理的檢測方法，如中國發明專利申請CN103908365A公開了一種電子行走輔助裝置。該類方法通過canny邊緣算子和hough直線檢測算法，獲取盲道兩條邊界的角度信息，該類方法對于標準的盲道，效果較好，但是實際環境中，干擾盲道的因素較多，如四周背景存在較強的邊緣干擾、盲道部分邊緣缺失等，該類方法往往會失效。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于視頻的盲道方向檢測方法，基于統計技術理論，獲取最優盲道邊緣角度信息，提高檢測結果的準確性以及對于各種干擾環境的魯棒性。

本發明的技術方案為：

一種基于視頻的盲道方向檢測方法，包括以下步驟：

(1)采集盲道視頻圖像；

(2)將當前幀彩色圖像變換為灰度圖像；

(3)利用均值濾波器對灰度圖像進行水平方向模糊處理；

(4)對模糊處理后的灰度圖像進行圖像增強；

(5)獲取圖像增強后的灰度圖像的二值垂直邊緣特征圖；

(6)獲取盲道的垂直邊緣連通區域；

(7)獲取盲道傾斜角度；

(8)計算得到前進方向需要修正的角度量；

(9)更新當前幀的前進方向角度；

(10)語音提示用戶繼續前進時的盲道方向。

所述的基于視頻的盲道方向檢測方法，步驟(2)中，所述將彩色圖像變換為灰度圖像，具體通過以下公式實現：

f(x，y)＝0.299r(x，y)+0.587g(x，y)+0.114b(x，y)

其中，f(x，y)表示變換后灰度圖像中像素(x，y)處的灰度值，r(x，y)、g(x，y)、b(x，y)分別表示彩色圖像中像素(x，y)處的紅、綠、藍三通道的值。

所述的基于視頻的盲道方向檢測方法，步驟(3)中，所述均值濾波器采用的矩形卷積核為：

其中，K表示矩形卷積核，h表示矩形卷積核的高度。

所述的基于視頻的盲道方向檢測方法，步驟(4)中，所述對模糊處理后的灰度圖像進行圖像增強，具體通過以下公式實現：

其中，g(x，y)表示圖像增強后圖像中像素(x，y)處的灰度值，f(x，y)表示圖像增強前圖像中像素(x，y)處的灰度值，γ表示gamma濾波系數。

所述的基于視頻的盲道方向檢測方法，步驟(5)中，所述獲取圖像增強后的灰度圖像的二值垂直邊緣特征圖，包括以下步驟：

(51)利用改進的sobel邊緣檢測算子，獲取圖像增強后的灰度圖像的垂直邊緣特征圖，所述改進的sobel邊緣檢測算子采用以下公式：

其中，K表示改進的sobel邊緣檢測算子；

(52)基于局部二值化算法，采用以下公式，獲取二值垂直邊緣特征圖：

其中，g(x，y)表示二值垂直邊緣特征圖中像素(x，y)處的灰度值，f(x，y)表示垂直邊緣特征圖中像素(x，y)處的灰度值，f(x_m，y_n)表示以垂直邊緣特征圖中像素(x，y)為中心的M*N鄰域內像素(x_m，y_n)處的灰度值，M、N分別表示鄰域的寬度和高度，C表示偏移量。