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(shí)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(duì)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(duì)比，從而達(dá)到識(shí)別顏色，輔以語音播報(bào)，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(jì)目的

本設(shè)計(jì)的目的是解決色盲人士無法分辨交通信號(hào)燈顏色的問題，因此，本設(shè)計(jì)的首要任務(wù)是能夠區(qū)分信號(hào)燈顏色，同時(shí)，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(jì)原理

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

計(jì)算能夠成功識(shí)別出紅綠燈的條件如下：至少檢測(cè)到一個(gè)完整的信號(hào)燈的圖像，并且信號(hào)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(cè)出的紅色信號(hào)燈RGB值：

同樣的，能夠識(shí)別信號(hào)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(jì)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(chǔ)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(hào)攝像頭，OV7670包含有320128個(gè)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(dòng)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M(fèi)CU的計(jì)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(shí)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)結(jié)果如下：

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

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[責(zé)任編輯：王偉平]