射出一个由一系列正交直线组成的网格平面，该网格平面在投射到不同平面上时，会发生变形。
[0046]S2、采用智能眼镜的摄像单元检测红外线矩阵网格投射到被测平面后的散射红外线，得到红外线矩阵网格的变化数据；
[0047]在步骤S2中，散射的红外线会被智能眼镜两侧的左、右摄像头检测到，得到红外线矩阵网格的变化数据。
[0048]S3、采用智能眼镜的计算单元对红外线矩阵网格的变化数据进行计算，得到被测平面相对于智能眼镜的角度和距离；
[0049]根据步骤S3，在本发明的一种实施例中，智能眼镜相对于需要识别的平面有一个倾角的情况，请参考图5，以LED网格单元为坐标原点O，以经过坐标原点O并平行于智能眼镜投射图像画面的平面为OYZ平面建立如图所示的右手坐标系0ΧΥΖ。在图中，平面ABCD为投射出的红外线矩阵网格。当红外线矩阵网格平面ABCD投射到智能眼镜佩戴者眼前的平面时，由于透视效应，红外线矩阵网格将会发生形状改变。散射的红外线会被智能眼镜两侧的左、右摄像头检测到，得到红外线矩阵网格的变化数据。通过分析和计算散射的红外线，就能够知道智能眼镜相对于投射平面的角度和距离。
[0050]在本发明的另一种实施例中，当红外线矩阵网格平行于投射平面时，相当于平行投影，红外线矩阵网格不再表现出透视效应。此时，需要基于双目立体视觉的原理计算投射平面相对于智能眼镜的距离，如图6所示，图中为双目立体视觉算法的基本原理。双目立体视觉技术基于视差原理，在图中，I1U2分别为两个平行放置的摄像头，在本发明中，1:、I2分别代表左摄像头、右摄像头。B代表两个摄像头光心之间的距离，f为摄像头的焦距。P(x，y，z)为网格线上的空间点，(x，y，z)为其三维坐标,P1 (X1J1)'P2(X2，y2)分别为P点在两个摄像头像平面上的像点坐标，其中P点的视差为Cl=X1-X2，通过几何关系可以计算出P点的深度为:z=fB/(X1-X2) =fB/d。于是，通过采用立体视觉算法就可以计算出P点在智能眼镜坐标系中的Z坐标。由于P点位于红外线矩阵网格上，因此也可以得到投射平面相对于智能眼镜的距离。
[0051]请参考图7至图9，为基于双目立体视觉原理计算投射平面相对于智能眼镜距离的具体实施例。请参考图7，其为一个需要识别的模型，模型中有两个平面，深度不一样，现在假设需要识别处于底部的平面。图8显示的是智能眼镜的佩戴者正对着平面的情况，此时为平行投影，红外线矩阵网格没有透视效应。因此，需要采用双目立体视觉的算法对反射的红外线矩阵网格进行计算。同时，由于红外线矩阵网格在投射出去后，会发生一定程度的膨胀，因此在计算之前需要对反射的红外线矩阵网格进行腐蚀操作。由于模型中的两个平面深度不一样，因此表现在摄像机中的深度也不一样，通过双目立体视觉技术，就能够得出底部平面相对于智能眼镜的距离。图9为智能眼镜佩戴者与模型成一定角度的情况，此时，红外线矩阵网格表现出一定的透视效应。同时，由于红外线矩阵网格投射到了不同的平面上，因此红外线矩阵网格发生了明显的变形，即同一条直线在平面交线处发生了偏折。对红外线矩阵网格的变化进行分析和计算后，就能够得到底部平面的大小以及相对于智能眼镜的角度和距离。
[0052]S4、采用智能眼镜的显示单元根据被测平面相对于智能眼镜的角度和距离调整图像，并将调整后的图像投射到被测平面。
[0053]在步骤S4中，在计算出被测平面相对于智能眼镜的角度和距离之后，也就得到了相机坐标系的坐标，根据这一坐标进行图形变化，就能够让佩戴者在佩戴智能眼镜进行信息游览时，感觉图像画面是固定在某一个平面上的。
[0054]综合来说，本发明有以下几点好处，1、由于本发明是通过对投射出的红外线矩阵网格进行分析，因此本发明可以避免平面上的纹理带来的干扰；2、由于目前计算机立体视觉中主要是通过分析图像上纹理的变化来进行距离测量，而本发明只分析自身投射出的红外线矩阵网格，这就可以避免平面上纹理的干扰；3、本发明只对投射出的红外线矩阵网格进行分析，而不是对整个图像进行分析，因此本发明的效率更高；4、由于本发明投射出的红外线矩阵网格在遇到不同平面时，网格线将会发生变形，因此在检测平面的效率和准确性上将会更高，即使不同平面上的纹理一样，本发明提供的方法也能够将待测平面检测出来。
[0055]可以理解的是，对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本发明的技术构思做出其他各种相应的改变与变形，而所有这些改变与变形都应属于本发明权利要求的保护范围。
【主权项】
1.一种智能眼镜系统，用于识别平面，其特征在于，包括LED网格单元、摄像单元、计算单元、显示单元以及连接以上各单元的主控制单元； 所述LED网格单元投射红外线矩阵网格到被测平面； 所述摄像单元检测红外线矩阵网格投射到被测平面后的散射红外线，得到红外线矩阵网格的变化数据； 计算单元对红外线矩阵网格的变化数据进行计算，得到被测平面相对于智能眼镜的角度和距离； 显示单元根据被测平面相对于智能眼镜的角度和距离调整图像，并将调整后的图像投射到被测平面。
2.根据权利要求1所述的智能眼镜系统，其特征在于:所述LED网格单元包括红外LED和位于红外LED前方的挡板，所述挡板刻有网格槽。
3.根据权利要求1所述的智能眼镜系统，其特征在于:所述主控制单元集成有信息采集和信息存储的功能。
4.根据权利要求1所述的智能眼镜系统，其特征在于:所述智能眼镜系统还包括与主控制单元连接的通信单元和存储单元，所述通信单元用于采集各种信息，所述存储单元用于存储各种信息。
5.一种基于智能眼镜识别平面的方法，其特征在于，包括如下步骤: 51、采用智能眼镜的LED网格单元投射红外线矩阵网格到被测平面； 52、采用智能眼镜的摄像单元检测红外线矩阵网格投射到被测平面后的散射红外线，得到红外线矩阵网格的变化数据； 53、采用智能眼镜的计算单元对红外线矩阵网格的变化数据进行计算，得到被测平面相对于智能眼镜的角度和距离； 54、采用智能眼镜的显示单元根据被测平面相对于智能眼镜的角度和距离调整图像，并将调整后的图像投射到被测平面。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在步骤SI中，所述LED网格单元位于智能眼镜中间位置，其包括红外LED和位于红外LED前方的挡板，所述挡板刻有网格槽。
7.根据权利要求6所述的使用方法，其特征在于，在步骤S2中，所述摄像单元包括左摄像头和右摄像头，左、右摄像头对称的安装于智能眼镜的左右两端。
8.根据权利要求5所述的使用方法，其特征在于，根据步骤S3，当投射出的红外线矩阵网格与被测平面平行时，采用双目立体视觉技术计算出被测平面相对于智能眼镜的距离。
9.根据权利要求5所述的使用方法，其特征在于，根据步骤S3，当投射出的红外线矩阵网格与被测平面成角度倾斜时，采用透视效应分析红外线矩阵网格的变形情况，以得到被测平面相对于智能眼镜的角度和距离。
10.根据权利要求5所述的使用方法，其特征在于，在步骤S3中，根据红外线矩阵网格的变化数据，还可以得到被测平面的面积。
【专利摘要】本发明提供一种智能眼镜系统以及其识别平面的方法。所述方法包括：S1、采用智能眼镜的LED网格单元投射红外线矩阵网格到被测平面；S2、采用智能眼镜的摄像单元检测红外线矩阵网格投射到被测平面后的散射红外线，得到红外线矩阵网格的变化数据；S3、采用智能眼镜的计算单元对红外线矩阵网格的变化数据进行计算，得到被测平面相对于智能眼镜的角度和距离；S4、采用智能眼镜的显示单元根据被测平面相对于智能眼镜的角度和距离调整图像，并将调整后的图像投射到被测平面。智能眼镜在检测到被测平面之后，就能根据智能眼镜相对于平面的位置关系将图像画面投影到被测平面上，让任何平面在智能眼镜系统中都可以成为一个图像显示的画面。
【IPC分类】G02B27-22, G06F3-01
【公开号】CN104598014
【申请号】CN201310530763
【发明人】费树培, 樊建平, 谢耀钦
【申请人】深圳先进技术研究院
【公开日】2015年5月6日
【申请日】2013年10月31日