62、3D眼镜：助力视障人士出行的新工具

3D眼镜：助力视障人士出行的新工具

1. 系统概述

为提升视障人士的自主出行能力，设计了一套可穿戴的电子出行辅助（ETS）系统。该系统主要由搭载FPGA处理的3D相机、Odroid U3计算平台、Arduino Due、三个振动触觉执行器、骨传导耳机和电池组成，整体重量约300克，其中3D相机及相关配件约110克。当前虽处于原型开发阶段，但后续可使用智能手机或平板电脑搭配3D传感器替代部分处理设备，以提高系统的紧凑性和可用性。

2. 硬件组成

• 3D相机
  • 系统核心是一款嵌入式立体视觉相机，可在近20 fps的帧率下为用户前方场景提供准确且可靠的深度图，且不会给Odroid CPU板上的处理模块带来额外计算负担。
  • 相机可配置单色或彩色传感器，最大分辨率752 × 480，帧率60 fps。实验中配置为320×240分辨率，约20 Hz帧率，足以应对感应区域内的快速移动物体。
  • 采用Spartan 6 model 75型号的FPGA实现了先进的立体视觉处理流程，包括基于Census变换的预处理、立体图像对校正和基于汉明距离的匹配。其中，立体匹配算法是内存高效的SGM算法实现，还包含有效的异常值检测模块和1/8亚像素深度插值模块。
  • 相机功耗低，约2瓦（640 × 480图像分辨率，处理立体图像对帧率40+ fps），可通过连接Odroid平台的USB接口供电。整体重量约90克（含M12镜头和支架），佩戴舒适。相机基线约6 cm，可推断1 m至5 m的深度。