CN111770323A - 一种用于供色盲和非色盲使用的ar/vr智能眼镜 - Google Patents

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万丽芳
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Abstract

本发明公开了一种用于供色盲和非色盲使用的AR/VR智能眼镜，包括图像采集系统、色盲与非色盲者的切换控制键、色盲色弱颜色空间转换系统、传输模块、显示系统；图像采集系统,用于采集RGB三通道的完整图像数据，并将其输入至切换控制键；切换控制键，用于当色盲者使用时，将接收的完整图像数据输出至色盲色弱颜色空间转换系统；当非色盲者使用时，将接收的完整图像数据经传输模块输出显示系统显示；色盲色弱颜色空间转换系统，用于将RGB三通道的完整图像数据转换成为色盲色弱者能够识别的图像的红绿蓝
Figure DEST_PATH_IMAGE002
像素值，并将其输出至显示系统显示；本发明帮助色盲色弱者识别颜色，便利其生活。

Description

一种用于供色盲和非色盲使用的AR/VR智能眼镜
技术领域
本发明涉及眼镜技术领域，特别是一种用于供色盲和非色盲使用的AR/VR智能眼镜。
背景技术
先天性色觉障碍通常称为色盲，它不能分辨自然光谱中的各种颜色或某种颜色；而对颜色的辨别能力差的则称色弱，色弱者，虽然能看到正常人所看到的颜色，但辨认颜色的能力迟缓或很差，在光线较暗时，有的几乎和色盲差不多，或表现为色觉疲劳，它与色盲的界限一般不易严格区分。色盲与色弱以先天性因素为多见。男性患者远多于女性患者。色盲和色弱者在生活中会有诸多不便，比如红绿色盲对交通灯无法识别，又如不能很好的阅读有红色绿色标志的地图，建筑标志，各种包装产品。
目前还没有一款AR眼镜供色盲和色弱者使用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足而提供一种用于供色盲和非色盲使用的AR/VR智能眼镜，本发明将RGB色空间转换为色盲患者所能识别的颜色空间，也可以输出正常色觉者(非色盲者)观察的图像；帮助色盲色弱者识别颜色，便利其生活。
本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：
根据本发明提出的一种用于供色盲和非色盲使用的AR/VR智能眼镜，包括图像采集系统、色盲与非色盲者的切换控制键、色盲色弱颜色空间转换系统、传输模块和显示系统；
图像采集系统,用于采集RGB三通道的完整图像数据，并将其输入至切换控制键；
切换控制键，用于当色盲者使用时，将接收的完整图像数据输出至色盲色弱颜色空间转换系统；当非色盲者使用时，将接收的完整图像数据经传输模块输出显示系统显示；
色盲色弱颜色空间转换系统，用于将RGB三通道的完整图像数据转换成为色盲色弱者能够识别的图像的红绿蓝R*G*B*像素值，并将其输出至显示系统显示；
色盲色弱颜色空间转换系统中的具体转换过程如下：
将RGB三通道的完整图像数据中的RGB信号数据转换到色盲颜色空间R*G*B*，输出R*G*B*图像信号；
Figure BDA0002540976720000021
其中，R*、G*、B*分别为色盲色弱者看到的颜色的红绿蓝分量，M为三刺激值标准转换矩阵，N为LMS标准转换矩阵，C为色盲种类选择常数矩阵，
Figure BDA0002540976720000022
为色盲颜色空间转换矩阵，p1,p2,p3,p4,p5,p6,p7,p8,p9为色盲颜色空间转换矩阵的九个系数，均为常数，R为RGB信号数据中红色像素信号的灰阶值、G为RGB信号数据中绿色像素信号的灰阶值、B为RGB信号数据中蓝色像素信号的灰阶值。
作为本发明所述的一种用于供色盲和非色盲使用的AR/VR智能眼镜进一步优化方案，图像采集系统为摄像头系统，用于实时采集眼睛看到的图像，产生RGB图像信号。
作为本发明所述的一种用于供色盲和非色盲使用的AR/VR智能眼镜进一步优化方案，切换控制键，还用于在红二色盲，绿二色盲，蓝二色盲之间进行切换；当切换控制键选择红二色盲时，
Figure BDA0002540976720000023
当控制键选择绿二色盲时，
Figure BDA0002540976720000024
当控制键选择蓝二色盲时，
Figure BDA0002540976720000025
作为本发明所述的一种用于供色盲和非色盲使用的AR/VR智能眼镜进一步优化方案，还包括有三组增益调节按钮，
缺少长波长Long长波视锥体的红二色盲通过第一组增益调节按钮分别调节p2,p3系数，缺少中波长Middle中波视锥体的绿二色盲通过第二组增益调节按钮分别调节p4,p6系数，缺少短波长Short短波视锥体的蓝二色盲通过第三组增益调节按钮分别调节p7,p8系数，p2,p3，p4,p6，p7,p8的取值范围为-1～1。
作为本发明所述的一种用于供色盲和非色盲使用的AR/VR智能眼镜进一步优化方案，
Figure BDA0002540976720000026
作为本发明所述的一种用于供色盲和非色盲使用的AR/VR智能眼镜进一步优化方案，
当输入至色盲色弱颜色空间转换系统的图像的RGB信号为逐行倒相电视制式时，确定
Figure BDA0002540976720000031
当输入至色盲色弱颜色空间转换系统的图像的RGB信号为美国国家电视标准委员会电视制式时，确定
Figure BDA0002540976720000032
当输入至色盲色弱颜色空间转换系统的图像的RGB信号为通用色彩标准色彩空间时，确定
Figure BDA0002540976720000033
作为本发明所述的一种用于供色盲和非色盲使用的AR/VR智能眼镜进一步优化方案，外部设备输入RGB图像信号至切换控制键。
本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：
(1)结合AR眼镜的可佩戴性，因此AR眼镜可以实时的采集观察者看到的图像，并且可以同时满足色盲患者和色觉正常者观看图像的需求，将图像输送到观察者的眼睛里，当需求是色盲患者时，AR眼镜只需要将RGB色彩空间转换成为色盲患者可以识别的颜色空间，就可以产生适合色盲患者观看的各种影像图片，可大大提升色盲患者的生活便利程度；
(2)本发明将RGB色空间转换为色盲患者所能识别的颜色空间，也可以输出正常色觉者(非色盲者)观察的图像；帮助色盲色弱者识别颜色，便利其生活。
附图说明
图1是本发明的示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例对本发明进行详细描述。
本发明是一种供色盲和非色盲使用的AR智能眼镜，如图1所示，包括图像采集系统、色盲与非色盲者的切换控制键、色盲色弱颜色空间转换系统、传输模块、显示系统；图像采集系统,用于采集RGB三通道的完整图像数据，并将其输出至切换控制键；切换控制键，用于当色盲者使用时，将接收的完整图像数据输出至色盲色弱颜色空间转换系统；当非色盲者使用时，将接收的完整图像数据经传输模块输出显示系统显示；色盲色弱颜色空间转换系统，用于将RGB三通道的完整图像数据转换成为色盲色弱者能够识别的图像的红绿蓝R*G*B*像素值，并将其输出至显示系统显示；图像采集系统为摄像头系统。可以实时采集到眼睛看到的图像，产生RGB图像信号。RGB信号也可以由其他外部设备输入。AR眼镜的色盲与正常色觉者切换控制键，可以自由选择色盲显示系统或正常色觉者显示系统。当选择到色盲显示系统之后，控制键还可以在红二色盲，绿二色盲，蓝二色盲之间进行切换和视觉效果微调，以针对不同种类的色盲患者使用。具体实现方法如下：
步骤1、将红绿蓝RGB像素值数据转换到色盲颜色空间R*G*B*；
Figure BDA0002540976720000041
其中M矩阵为三刺激值标准转换矩阵，N为LMS标准转换矩阵，C为色盲种类选择常数矩阵，
Figure BDA0002540976720000042
为色盲颜色空间转换矩阵，p1,p2,p3,p4,p5,p6,p7,p8,p9为色盲颜色空间转换矩阵的九个系数，初始值均设置为常数1。LMS标准转换矩阵为N，
Figure BDA0002540976720000043
当识别到所述图像信号为逐行倒相电视制式时，确定所述三刺激值标准转换矩阵
Figure BDA0002540976720000044
当识别到所述图像信号为美国国家电视标准委员会电视制式时，确定所述三刺激值标准转换矩阵
Figure BDA0002540976720000045
当识别到所述图像信号为通用色彩标准色彩空间时，确定所述三刺激值标准转换矩阵
Figure BDA0002540976720000051
当AR眼镜的外部控制键选择红二色盲时，使所述矩阵C设置为
Figure BDA0002540976720000052
同时色盲颜色空间转换矩阵的常数系数p2,p3设置为p2＝0.2,p3＝0.1；
当控制键选择绿二色盲时，使所述矩阵C设置为
Figure BDA0002540976720000053
同时色盲颜色空间转换矩阵的常数系数p4,p6设置为p4＝0.2,p6＝0.1；
当控制键选择蓝二色盲时，使所述矩阵C设置为
Figure BDA0002540976720000054
同时色盲颜色空间转换矩阵的常数系数p7,p8设置为p7＝0.2,p8＝0.1；
由于不同色盲患者的视觉椎体细胞响应特点各不相同，因此AR眼镜需要针对不同种类的色盲患者实现定制化功能以满足其需要。在色盲患者初次佩戴AR眼镜时，需要对AR眼镜进行特性化标定。因此AR眼镜系统上设置有三组增益调节按钮O1,O2，O3,O4，O5,O6可以根据色盲患者自身视锥细胞的特点，进行细微调节以满足其要求。缺少Long长波长视锥体的红二色盲可以通过第一组增益调节按钮O1,O2分别调节p2,p3系数，缺少Middle中波长视锥体的绿二色盲可以通过第二组增益调节按钮O3,O4分别调节p4,p6系数，缺少Short短波长视锥体的蓝二色盲可以通过第三组增益调节按钮O5,O6分别调节p7,p8系数，具体调节方法使调节的系数在数值上可以细微增大或者减小，数值变化范围为-1～1。通过调节这些系数，色盲患者可以实现最佳色彩图像的分辨效果和观赏效果。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种用于供色盲和非色盲使用的AR/VR智能眼镜，其特征在于，包括图像采集系统、色盲与非色盲者的切换控制键、色盲色弱颜色空间转换系统、传输模块和显示系统；
图像采集系统,用于采集RGB三通道的完整图像数据，并将其输入至切换控制键；
切换控制键，用于当色盲者使用时，将接收的完整图像数据输出至色盲色弱颜色空间转换系统；当非色盲者使用时，将接收的完整图像数据经传输模块输出显示系统显示；
色盲色弱颜色空间转换系统，用于将RGB三通道的完整图像数据转换成为色盲色弱者能够识别的图像的红绿蓝R*G*B*像素值，并将其输出至显示系统显示；
色盲色弱颜色空间转换系统中的具体转换过程如下：
将RGB三通道的完整图像数据中的RGB信号数据转换到色盲颜色空间R*G*B*，输出R*G*B*图像信号；
Figure FDA0002540976710000011
其中，R*、G*、B*分别为色盲色弱者看到的颜色的红绿蓝分量，M为三刺激值标准转换矩阵，N为LMS标准转换矩阵，C为色盲种类选择常数矩阵，
Figure FDA0002540976710000012
为色盲颜色空间转换矩阵，p1,p2,p3,p4,p5,p6,p7,p8,p9为色盲颜色空间转换矩阵的九个系数，均为常数，R为RGB信号数据中红色像素信号的灰阶值、G为RGB信号数据中绿色像素信号的灰阶值、B为RGB信号数据中蓝色像素信号的灰阶值。
2.根据权利要求1所述的一种用于供色盲和非色盲使用的AR/VR智能眼镜，其特征在于，图像采集系统为摄像头系统，用于实时采集眼睛看到的图像，产生RGB图像信号。
3.根据权利要求1所述的一种用于供色盲和非色盲使用的AR/VR智能眼镜，其特征在于，切换控制键，还用于在红二色盲，绿二色盲，蓝二色盲之间进行切换；当切换控制键选择红二色盲时，
Figure FDA0002540976710000013
当控制键选择绿二色盲时，
Figure FDA0002540976710000021
当控制键选择蓝二色盲时，
Figure FDA0002540976710000022
4.根据权利要求1所述的一种用于供色盲和非色盲使用的AR/VR智能眼镜，其特征在于，还包括有三组增益调节按钮，
缺少长波长Long长波视锥体的红二色盲通过第一组增益调节按钮分别调节p2,p3系数，缺少中波长Middle中波视锥体的绿二色盲通过第二组增益调节按钮分别调节p4,p6系数，缺少短波长Short短波视锥体的蓝二色盲通过第三组增益调节按钮分别调节p7,p8系数，p2,p3，p4,p6，p7,p8的取值范围为-1～1。
5.根据权利要求1所述的一种用于供色盲和非色盲使用的AR/VR智能眼镜，其特征在于，
Figure FDA0002540976710000023
6.根据权利要求1所述的一种用于供色盲和非色盲使用的AR/VR智能眼镜，其特征在于，
当输入至色盲色弱颜色空间转换系统的图像的RGB信号为逐行倒相电视制式时，确定
Figure FDA0002540976710000024
当输入至色盲色弱颜色空间转换系统的图像的RGB信号为美国国家电视标准委员会电视制式时，确定
Figure FDA0002540976710000025
当输入至色盲色弱颜色空间转换系统的图像的RGB信号为通用色彩标准色彩空间时，确定
Figure FDA0002540976710000026
7.根据权利要求1所述的一种用于供色盲和非色盲使用的AR/VR智能眼镜，其特征在于，外部设备输入RGB图像信号至切换控制键。
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