神瞳——智能视觉增强保护系统

张鹏飞+肖桐+刘维洲+田瑜+胡玥

摘 要：文中设计了一款智能视觉增强保护系统——神瞳。针对市场上同类产品存在的不足做出了极大地改进，使得该系统可根据光线强弱自主选择滤镜以屏蔽、过滤有害光线，并通过图像增强突出目标场景，为用户呈现一个清晰、自然、稳定的画面，既可帮助用户精准了解目标场景情况，又能全方位保护用户的眼睛。同时还能够适用于战场环境、火灾救援、焊接冶炼、夜间行车、雪域沙漠等极端特殊场景，具有广阔的发展前景。

关键词：视觉增强保护；智能

1 作品简介

“神瞳”智能视觉增强保护系统能够自动识别视野场景，根据光线强弱自主选择滤镜以屏蔽、过滤有害光线，并通过图像增强突出目标场景，为用户呈现一个清晰、自然、稳定的场景画面，既可帮助用户精准了解目标场景情况，又能全方位保护用户的眼睛。

本作品拥有自动快速切换滤镜的功能与快速图像增强处理的能力，为用户提供了极大的方便，也极大地拓广了其使用范围，使其可应用到强光、昏暗、烟雾、雪地、沙漠等各种恶劣环境中，为用户提供一个清晰、自然、舒适的视野；当场景光照发生剧烈变化时，能够保持视野状态处于稳定。

本作品拥有质量小、性价比高、安全便携、性能稳定等优点，既可用于战场、消防救援等特殊的恶劣环境，也可以用于辅助驾驶、焊接冶炼等民用领域的推广使用，还可应用于科教娱乐活动，具有良好的市场前景。

2 工作原理

“神瞳”智能视觉增强保护系统能够自动识别场景，并根据目标场景的光线强弱自主选择合适的滤镜以消除光线强弱对场景识别的影响，如遇到强光，则将切换到深色滤镜以过滤掉多余的光线，而对于弱光，则将选择高透滤镜以让尽可能多的光线通过。然后对摄像头拍摄的实时画面进行信息增强（消除烟、雾等的影响）后将得到的稳定、清晰的场景图像呈现给用户。为达到近似实时的效果，每帧图像的处理过程不超过100 ms。此外，通过对眼球运动的追踪，可以对场景中的指定点聚焦并进行放大或缩小，方便用户全方位了解目标场景环境。而位置感应模块和无线通信模块使每个用户可以感知同组其他成员的状态并进行通信，为多用户协同工作提供可能。通过无线通信模块还可以将目标场景稳定清晰的图像回传到中央服务器，用于情报搜集等。

系统包括以下主要组成部件：

（1）光线传感器，用以感知光线强弱以选取合适的滤镜；

（2）摄像头，用于实时采集场景图像；

（3）液晶显示器，为用户呈现出经过增强处理的实时场景画面；

（4）眼球追踪器，可根据眼球的运动对场景进行放大、缩小、聚焦等；

（5）无线通信模块，将信息传输到中央服务器和个体之间，用于通信支持；

（6）位置感应模块，感知自己和同组其余人员的位置状态；

（7）中央处理模块，作为信息处理核心模块，控制协调各部件之间的工作；

（8）滤镜切换机构，可根据光线强弱快速切换合适的滤镜。

3 创新点

（1）一体式、自动化的产品设计，实现了滤镜随视野场景的自动快速切换，极大地方便了用户的使用，也极大地拓广了其使用范围。

（2）主动式光学滤波与图像处理相结合，有目的地增强图像画质，为用户呈现清晰、自然、稳定的画面。

（3）应用场景多样，既可用于危险作业、野营探险等，也可用于游戏娱乐、科学教育等，尤其适用于战场环境、火灾救援、焊接冶炼、夜间行车、雪域沙漠等极端特殊场景。

（4）体积轻巧，性价比高，安全便携，性能稳定。

4 发展前景

（1）相比于传统的军用护目镜，“神瞳”智能视觉增强保护系统避免了在不同光照场景下手动进行滤镜切换的操作，便于实时观察战场动態。

（2）近年来研制成功的智能可变太阳镜，仍然面临着观察远方目标与查看近景目标时明暗无法切换的问题，“神瞳”可以根据应用场景更加智能的进行显示。

（3）美国军方开始研制的现实增强眼镜单价高达2万美元，但从明亮地区向昏暗地区移动时，画面变得难以分辨，无法适应战争中恶劣的环境。“神瞳”智能视觉增强保护系统成本不足3千元，具备更高的性价比，且能更好地适应复杂的环境，收集情报。

（4）“神瞳”智能视觉增强保护系统能够根据场景智能的滤除多余的光线或增强画面亮度，为用户呈现出清晰、自然、稳定的画面，全方位保护用户的眼睛。

（5）“神瞳”智能视觉增强保护系统具有体积轻巧，性价比高，安全便携，性能稳定等优点，是国内外首次提出该概念的作品。

5 潜在市场

该产品在战场环境、消防救援、焊接冶炼、夜间行车、雪域沙漠等场景下都可以得到广泛应用。也可以应用于游戏娱乐、野营探险、科学教育等领域，前景广阔。endprint