CN109558870A - 一种可穿戴设备及障碍物提示方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可穿戴设备及障碍物提示方法，包括设备本体，设备本体上设置有摄像头组件和显示屏组件，摄像头组件和显示屏组件均连接处理器；所述摄像头组件，用于采集环境图像信息，将采集的环境图像信息输出给所述处理器；所述处理器，用于接收所述环境图像信息，并利用实时定位和地图构建SLAM算法根据所述环境图像信息生成指示环境中障碍物的图形，将生成的图形信息输出给所述显示屏组件；所述显示屏组件，用于显示输出接收到的图形信息给用户。本发明实施例的可穿戴设备结合SLAM算法，为视力障碍者提供视觉提示性的服务，方便其生活和工作。

Description

一种可穿戴设备及障碍物提示方法

技术领域

本发明涉及智能设备技术领域，具体涉及一种可穿戴设备及障碍物提示方法。

背景技术

盲人因无法视觉感知周边环境，生活十分不便。而在现实生活中，有相当多的盲人并非完全不能感知光线刺激，只是光感反应十分微弱或可视距离极短，更准确的说，这些人并不是盲人而是视力障碍者，如何帮助这一部分群体更方便的生活和工作成为亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明提供了一种可穿戴设备及障碍物提示方法，为视力障碍人群提供视觉提示性的服务，方便其生活和工作。

为了达到上述技术目的，本发明实施例的技术方案是这样实现的：

根据本申请的一个方面，提供了一种可穿戴设备，包括设备本体，设备本体上设置有摄像头组件和显示屏组件，摄像头组件和显示屏组件均连接处理器；

所述摄像头组件，用于采集环境图像信息，将采集的环境图像信息输出给所述处理器；

所述处理器，用于接收所述环境图像信息，并利用实时定位和地图构建SLAM算法根据所述环境图像信息生成指示环境中障碍物的图形，将生成的图形信息输出给所述显示屏组件；

所述显示屏组件，用于显示输出接收到的图形信息给用户。

可选地，可穿戴设备为智能眼镜，智能眼镜包括眼镜本体，所述摄像头组件设置在眼镜本体上并向下倾斜预定角度。

可选地，所述摄像头的分辨率不高于720*480，所述摄像头的刷新率不高于10Hz。

可选地，所述显示屏组件组件包括第一显示屏和第二显示屏，第一显示屏和第二显示屏分别对应用户的左眼和右眼。

可选地，设备本体上还设置有运动传感器；所述运动传感器，用于感测用户的运动姿态，并将采集的运动姿态数据输出给所述处理器；所述处理器，还用于在利用SLAM算法生成指示环境中障碍物的图形时，利用运动姿态数据进行补偿。

可选地，所述运动传感器包括三轴加速度传感器和/或陀螺仪；所述处理器，还用于根据三轴加速度传感器和/或陀螺仪实时检测用户运动状态得到的三轴加速度数据和/或三轴角速度数据，判断用户当前是否发生跌倒，并在确定出用户发生跌倒时控制输出报警信号。

可选地，所述摄像头组件包括第一摄像头和第二摄像头，所述第一摄像头和所述第二摄像头分别设有滤光片，所述滤光片为可见光滤光片或红外光滤光片。

根据本申请的另一个方面，提供了一种障碍物提示方法，应用于可穿戴设备，方法包括：

采集环境图像信息；

利用实时定位和地图构建SLAM算法根据所述环境图像信息生成指示环境中障碍物的图形；

显示输出图形信息给用户。

可选地，所述可穿戴设备为智能眼镜，所述采集环境图像信息包括：

利用设置在智能眼镜本体上的向下倾斜预定角度的摄像头组件采集环境图像信息。

可选地，所述显示输出图形信息给用户包括利用分别对应用户的左眼和右眼的第一显示屏和第二显示屏显示输出图形信息给用户。

本发明实施例提供的可穿戴设备及障碍物提示方法，通过可穿戴设备的摄像头采集环境图像信息，利用实时定位和地图构建SLAM算法根据环境图像信息生成指示环境中障碍物的图形，显示输出接收到的图形信息给用户。从而为可穿戴设备的用户提供视觉性的提示，方便视力障碍者出行、生活和工作，满足了需求，提升了产品的市场竞争力。

附图说明

图1是本发明一个实施例的可穿戴设备的框图；

图2是本发明一个实施例的智能眼镜的示意图；

图3是本发明一个实施例的智能眼镜的框图；

图4是本发明一个实施例的障碍物提示方法的流程图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的设计构思在于：利用可穿戴设备以及SLAM技术，为光感反应十分微弱或可视距离极短的人群提供视觉提示性服务，方便其生活和工作。

图1是本发明一个实施例的可穿戴设备的框图，参见图1，本实施例的可穿戴设备100，包括设备本体101，设备本体101上设置有摄像头组件103，和显示屏组件104，摄像头组件103和显示屏组件104均连接处理器102。

摄像头组件103，用于采集环境图像信息，将采集的环境图像信息输出给所述处理器102；

处理器102，用于接收所述环境图像信息，并利用实时定位和地图构建SLAM算法根据所述环境图像信息生成指示环境中障碍物的图形，将生成的图形信息输出给所述显示屏组件104；

显示屏组件104，用于显示输出接收到的图形信息给用户。

由图1所示可知，本实施例的可穿戴设备可以实时采集用户当前所处环境的图像信息，并根据图像信息对环境建模，将环境中的障碍物转换为简单的图形，供显示屏组件输出，从而为视力障碍者提供视觉性提示，方便其生活和工作。

在一个实施例中，可穿戴设备为智能眼镜。实际应用时，本实施例的智能眼镜可以保持普通眼镜的形态、体积和重量，佩戴尽量舒适。当然，本实施例的智能眼镜也可以与普通眼镜不同，比如，本实施例的智能眼镜可以只具有一个镜框以及一个用于将眼镜佩戴在头部的镜腿，镜腿可以设计成与头戴式耳机的头戴部相似的U形，或与镜框一体成型设计成L形等，对此不做限制。

以较常见的镜框为两个来举例说明本实施例的智能眼镜的障碍物提示功能的实现。例如，参见图2，智能眼镜包括眼镜本体20，设置在眼镜本体20上的两个镜框以及与镜框分别铰接的两个并行的镜腿202；摄像头组件201向下倾斜预定角度设置在眼镜本体20上，摄像头组件201包括第一摄像头和第二摄像头，如图2所示，各摄像头对应安装在眼镜本体的镜框的上方位置。

参见图2中示意的第一摄像头和第二摄像头，第一摄像头和第二摄像头配合SLAM算法，获得佩戴者所处环境的建模数据。需要说明的是，由于两个摄像头与普通用户的眼睛数量一致，并且能够帮助采集更大范围的环境信息，所以本实施例中摄像头为两个进行的示意，但是在本发明的其他实施例中摄像头的数量不限于2个，可以为1个。

此外，本实施例的显示屏组件203包括第一显示屏和第二显示屏，第一显示屏和第二显示屏分别对应用户的左眼和右眼。

图3是本发明一个实施例的智能眼镜的框图，结合图2和图3对智能眼镜的结构和功能进行说明。

如图3所示，处理器301与第一摄像头303和第二摄像头303连接，并且与第一显示屏302(或称左眼高对比度显示屏)，第二显示屏302(或称右眼高对比度显示屏)连接。本实施例的智能眼镜上平行布置的两颗摄像头，用于采集获得空间图像信息。

处理器运行SLAM(Simultaneous Localization And Mapping，实时定位和地图构建)算法，获得空间图像信息后实时对空间内的物体建模，将现实环境建模的障碍物，转换为简单的图形。SLAM算法主要任务是帮助机器人根据环境建立对应环境的地图。在缺乏位置环境初始地图的情况下，通过SLAM算法机器人能够实时地构建地图并且利用地图完成自身的定位。SLAM算法因为有实时性的要求因而一般需要极高的运算速度，而考虑到本实施例的用户为非全盲人群，所以SLAM算法的精度不需要很高，能显示为大尺寸的障碍物、沟崁、台阶、人、车等即可。这样，一方面能够简化运算，节省系统功耗，另一方面，粗略的障碍物图形也能满足需求。

例如，用户佩戴本实施例的智能眼镜在室内行走，室内前方有一张桌子，按照SLAM算法的一般流程是获取摄像头拍摄的室内的图像，根据拍摄的图像提取桌子的点云数据，根据点云数据对桌子进行建模，在此过程中，需要获取桌子的完整点云数据，比如桌子面、桌子腿，桌子腿的高度、形状等特征点。而本实施例中根据实际需求对SLAM算法进行简化，SLAM算法在识别出室内的桌子后，只需要生成与桌子的大致轮廓相当的图形，比如长方形图形即可。这些生成的简单的图形，在低分辨率、高对比度的显示屏上显示，让极低视力的使用者能够感受到提示。

这种方式下摄像头的分辨率和刷新率都可以降低要求，有效降低系统功耗，既可降低SLAM算法对主控处理器的性能要求，降低成本，更有利于智能眼镜的长时间使用。

同时，考虑到使用者的使用习惯和实际需要，本实施例的摄像头组件设置在眼镜本体上并向下倾斜预定角度，也就是说摄像头组件的中心视线与镜框所在竖直平面间存在向下倾斜的夹角，其中，夹角为锐角，比如40°。从而本实施例中摄像头并非垂直于眼镜本体，而是适当向下倾斜，以获得更多的地面数据，防止用户行走时被绊倒等意外发生。

如前述，摄像头组件负责采集环境图像信息，由于本实施例的智能眼镜的特殊应用模式，摄像头组件的分辨率不高于第一阈值，摄像头的刷新率不高于第二阈值，比如分辨率为480p(480P对应的分辨率是720*480)，刷新率为10Hz以下。另外，本发明实施例摄像头组件的主要目的不是拍摄出精细的照片，因此，这里不过多考虑成像质量，相应的，摄像头组件包括的滤光片可以是可见光滤光片，也可以是红外光滤光片，即，摄像头组件的感光范围，可以覆盖可见光范围，也可以覆盖红外光范围，保证低照度环境下也可以获得可用的信息。

本实施例的智能眼镜采用高对比度显示屏，由于使用者存在视力障碍所以无需提供精细的显示画面，显示屏组件的分辨率可以降低，也不需要复杂的光学系统，产品体积可以降低，以降低功耗。此外，黑白或单色显示方式，可以获得很高的对比度，比如第一显示屏302和第二显示屏302分别可以采用单色LED显示屏，或PMOLED显示屏。单色LED显示屏(由LED阵列组成)，亮度高、单一颜色显示。PMOLED显示屏中的PMOLED即无源矩阵有机发光二极管(Passive Matrix Organic Light-Emitting Diode，简称PMOLED)，PMOLED单纯地以阴极、阳极构成矩阵状，以扫描方式点亮阵列中的像素，每个像素都是操作在短脉冲模式下，为瞬间高亮度发光。优点是结构简单，可以有效降低制造成本。

这样，处理器生成简单的障碍物图形输出给显示屏，显示屏上高对比度的显示效果，刺激到极低视力使用者的感光神经，让使用者获得必要的提示信息。

如图3所示，本实施例的设备本体(如眼镜本体)上还设置有运动传感器304，运动传感器304，用于感测用户的运动姿态，并将采集的运动姿态数据输出给所述处理器301，处理器301，还用于在利用SLAM算法生成指示环境中障碍物的图形时，利用运动姿态数据进行补偿。

本实施例的处理器中的SLAM算法在识别当前环境中的物体并对物体建模时，可以利用运动传感器采集的运动姿态数据进行补偿。比如，根据运动传感器采集的用户在前一时刻和当前时刻均没有发生位置移动而是头部姿态发生了变化，比如由正视前方改为低头的信息。SLAM算法根据这一数据，可以不对前一时刻对应构建的环境模型做大的改变，而是对应于用户头部姿态的变化做局部微小改变，从而提高响应速度，降低系统功耗，延长使用时间。

这里的运动传感器包括三轴加速度传感器和/或陀螺仪；处理器，还用于根据三轴加速度传感器和/或陀螺仪实时检测用户运动状态得到的三轴加速度数据和/或三轴角速度数据，判断用户当前是否发生跌倒，并在确定出用户发生跌倒时控制输出报警信号。

也就是说，本实施例的智能眼镜还具有跌倒报警功能，以在出现用户跌倒意外时及时报警以便能够获得救助，

本实施例的智能眼镜的其中一个镜腿(图2中示意的202)上设置有电池，电池与设置在另一个镜腿上的处理器连接，电池用于为智能眼镜供电。

本发明实施例的可穿戴设备利用摄像头，获得空间图像信息，实时对现实空间的物体建模，再将现实环境建模的障碍物，转换为简单的图形。在低分辨率、高对比度的显示屏上显示，让极低视力的使用者能够感受到提示。

另外，本发明实施例还提供了一种障碍物提示方法，图4是本发明一个实施例的障碍物提示方法的流程图，参见图4，障碍物提示方法应用于可穿戴设备，包括下列步骤：

步骤S401，采集环境图像信息；

步骤S402，利用实时定位和地图构建SLAM算法根据所述环境图像信息生成指示环境中障碍物的图形；

步骤S403，显示输出图形信息给用户。

在本发明的一个实施例中，可穿戴设备为智能眼镜，步骤S401采集环境图像信息包括：利用设置在智能眼镜本体上的向下倾斜预定角度的摄像头组件采集环境图像信息。

在本发明的一个实施例中，步骤S403，显示输出图形信息给用户包括：

利用分别对应用户的左眼和右眼的第一显示屏和第二显示屏显示输出图形信息给用户。

在本发明的一个实施例中，障碍物提示方法还包括：感测用户的运动姿态，在利用SLAM算法生成指示环境中障碍物的图形时，利用运动姿态数据进行补偿。

在本发明的一个实施例中，感测用户的运动姿态包括：利用三轴加速度传感器和/或陀螺仪感测用户的运动姿态；障碍物提示方法还包括：根据三轴加速度传感器和/或陀螺仪实时检测用户运动状态得到的三轴加速度数据和/或三轴角速度数据，判断用户当前是否发生跌倒，并在确定出用户发生跌倒时控制输出报警信号。

关于图4所示障碍物提示方法中所执行的各步骤的举例解释说明，与前述可穿戴设备实施例中的举例解释说明一致，这里不再一一赘述。

需要说明的是术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本发明的说明书中，说明了大量具体细节。然而能够理解的是，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。类似地，应当理解，为了精简本发明公开并帮助理解各个发明方面中的一个或多个，在上面对本发明的示例性实施例的描述中，本发明的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本发明要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，正如权利要求书所反映的那样，发明方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本发明的单独实施例。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，在本发明的上述教导下，本领域技术人员可以在上述实施例的基础上进行其他的改进或变形。本领域技术人员应该明白，上述的具体描述只是更好的解释本发明的目的，本发明的保护范围以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种可穿戴设备，其特征在于，包括设备本体，设备本体上设置有摄像头组件和显示屏组件，摄像头组件和显示屏组件均连接处理器；

所述摄像头组件，用于采集环境图像信息，将采集的环境图像信息输出给所述处理器；

所述处理器，用于接收所述环境图像信息，并利用实时定位和地图构建SLAM算法根据所述环境图像信息生成指示环境中障碍物的图形，将生成的图形信息输出给所述显示屏组件；

所述显示屏组件，用于显示输出接收到的图形信息给用户。

2.根据权利要求1所述的可穿戴设备，其特征在于，所述可穿戴设备为智能眼镜，

智能眼镜包括眼镜本体，所述摄像头组件设置在眼镜本体上并向下倾斜预定角度。

3.根据权利要求1所述的可穿戴设备，其特征在于，所述摄像头组件的分辨率不高于720*480，所述摄像头组件的刷新率不高于10Hz。

4.根据权利要求1所述的可穿戴设备，其特征在于，所述显示屏组件包括第一显示屏和第二显示屏，第一显示屏和第二显示屏分别对应用户的左眼和右眼。

5.根据权利要求1所述的可穿戴设备，其特征在于，设备本体上还设置有运动传感器；所述运动传感器，用于感测用户的运动姿态，并将采集的运动姿态数据输出给所述处理器；所述处理器，还用于在利用SLAM算法生成指示环境中障碍物的图形时，利用运动姿态数据进行补偿。

6.根据权利要求5所述的可穿戴设备，其特征在于，所述运动传感器包括三轴加速度传感器和/或陀螺仪；

所述处理器，还用于根据三轴加速度传感器和/或陀螺仪实时检测用户运动状态得到的三轴加速度数据和/或三轴角速度数据，判断用户当前是否发生跌倒，并在确定出用户发生跌倒时控制输出报警信号。

7.根据权利要求1所述的可穿戴设备，其特征在于，所述摄像头组件包括第一摄像头和第二摄像头，所述第一摄像头和所述第二摄像头分别设有滤光片，所述滤光片为可见光滤光片或红外光滤光片。

8.一种障碍物提示方法，其特征在于，应用于可穿戴设备，方法包括：

采集环境图像信息；

利用实时定位和地图构建SLAM算法根据所述环境图像信息生成指示环境中障碍物的图形；

显示输出图形信息给用户。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述可穿戴设备为智能眼镜，所述采集环境图像信息包括：

利用设置在智能眼镜本体上的向下倾斜预定角度的摄像头组件采集环境图像信息。

10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述显示输出图形信息给用户包括：

利用分别对应用户的左眼和右眼的第一显示屏和第二显示屏显示输出图形信息给用户。