紅綠色盲過交通燈輔助系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

何瑞+滕道祥+仲學(xué)軍+馬曉杰

【摘 要】色盲人士不能分辨自然光譜中的某種顏色，其中紅綠色盲不能識別紅色或綠色。鑒于紅綠燈在城市交通中的重要地位，紅綠燈給紅綠色盲人士帶來了困擾。本文針對由LED組成的交通紅綠燈，利用光學(xué)攝像頭進(jìn)行多次光學(xué)采樣，并與紅色和綠色LED的配光曲線圖進(jìn)行對比，從而達(dá)到識別顏色，輔以語音播報，輔助色盲人士分辨交通紅綠燈。

【關(guān)鍵詞】紅綠色盲；交通紅綠燈；LED；RGB

1 設(shè)計目的

本設(shè)計的目的是解決色盲人士無法分辨交通信號燈顏色的問題，因此，本設(shè)計的首要任務(wù)是能夠區(qū)分信號燈顏色，同時，由于道路狀況復(fù)雜，需要輔助裝置的信息反饋方式有效而直接。

2 設(shè)計原理

該系統(tǒng)通過CMOS攝像頭采集的圖像進(jìn)行識別分析，如圖1，圓R是信號燈，信號燈發(fā)出的光具有對稱性，通過檢測從圓心沿l方向各點的RGB值，可以識別信號燈顏色。

計算能夠成功識別出紅綠燈的條件如下：至少檢測到一個完整的信號燈的圖像，并且信號燈圖像至少有50×50像素，可以稱為最低有效像素，最低有效像素受攝像頭像素影響，并且決定本系統(tǒng)的抗干擾能力的強(qiáng)弱。圖2為沿l方向測出的紅色信號燈RGB值：

同樣的，能夠識別信號燈的最高像素稱之為最高有效像素，最高有效像素可以不固定，設(shè)置最高有效像素可以有效排除一些類LED光的干擾，比如鏡面反射的彩光。

3 設(shè)計系統(tǒng)的組成

本系統(tǒng)由采集設(shè)備攝像頭、控制終端、顯示設(shè)備，語音模塊組成。首先通過光學(xué)高清攝像頭多次進(jìn)行光學(xué)采樣，將采集到的光學(xué)信息傳送給控制終端，采集的圖像以十六進(jìn)制形式儲存在MCU中，如下表：

3.1 圖像采集部分

采集部分采用的是OV7670型號攝像頭，OV7670包含有320128個像素，支持多種數(shù)據(jù)格式，我們采用的是RAW RGB格式。程序驅(qū)動部分流程如下：

3.2 反饋部分

信息反饋采用語音提示方式，語音模塊主要芯片是ISD1820，接口簡單，減少MCU的計算負(fù)擔(dān)。

4 結(jié)果和分析

在不同亮度自然光環(huán)境進(jìn)行多次實驗，實現(xiàn)結(jié)果如下：

由此可以得出，正常環(huán)境下，自然光對該設(shè)備的影響甚微，即使是強(qiáng)光照射也不會對設(shè)備的識別造成影響，只有當(dāng)LED光直接照射攝像頭時，該設(shè)備的識別有效距離會下降，但也能在7米的范圍內(nèi)識別出紅綠燈。

【參考文獻(xiàn)】

[1]劉火良，楊森.STM32庫開發(fā)實戰(zhàn)指南[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2013.

[2]滕道祥.90W太陽能LED路燈的設(shè)計及優(yōu)化[J].應(yīng)用光學(xué)，2010，06：933-938.

[3]呂正，趙志丹，樊其明，呂亮，馬沖，王濤.從LED的配光曲線談起[J].中國照明電器，2004，10：2-5.

[4]徐麗珍，孫霖.基于AdaBoost的人行橫道紅綠燈自動識別算法[J].計算機(jī)應(yīng)用與軟件，2010，03：241-243+251.

[5]童剛，朱鴻博.圖像處理在紅綠燈判別中的應(yīng)用[J].微型機(jī)與應(yīng)用，2013，04：88-90+93.

[責(zé)任編輯：王偉平]