红绿色盲过交通灯辅助系统的设计与实现

何瑞+滕道祥+仲学军+马晓杰

【摘 要】色盲人士不能分辨自然光谱中的某种颜色，其中红绿色盲不能识别红色或绿色。鉴于红绿灯在城市交通中的重要地位，红绿灯给红绿色盲人士带来了困扰。本文针对由LED组成的交通红绿灯，利用光学摄像头进行多次光学采样，并与红色和绿色LED的配光曲线图进行对比，从而达到识别颜色，辅以语音播报，辅助色盲人士分辨交通红绿灯。

【关键词】红绿色盲；交通红绿灯；LED；RGB

1 设计目的

本设计的目的是解决色盲人士无法分辨交通信号灯颜色的问题，因此，本设计的首要任务是能够区分信号灯颜色，同时，由于道路状况复杂，需要辅助装置的信息反馈方式有效而直接。

2 设计原理

该系统通过CMOS摄像头采集的图像进行识别分析，如图1，圆R是信号灯，信号灯发出的光具有对称性，通过检测从圆心沿l方向各点的RGB值，可以识别信号灯颜色。

计算能够成功识别出红绿灯的条件如下：至少检测到一个完整的信号灯的图像，并且信号灯图像至少有50×50像素，可以称为最低有效像素，最低有效像素受摄像头像素影响，并且决定本系统的抗干扰能力的强弱。图2为沿l方向测出的红色信号灯RGB值：

同样的，能够识别信号灯的最高像素称之为最高有效像素，最高有效像素可以不固定，设置最高有效像素可以有效排除一些类LED光的干扰，比如镜面反射的彩光。

3 设计系统的组成

本系统由采集设备摄像头、控制终端、显示设备，语音模块组成。首先通过光学高清摄像头多次进行光学采样，将采集到的光学信息传送给控制终端，采集的图像以十六进制形式储存在MCU中，如下表：

3.1 图像采集部分

采集部分采用的是OV7670型号摄像头，OV7670包含有320128个像素，支持多种数据格式，我们采用的是RAW RGB格式。程序驱动部分流程如下：

3.2 反馈部分

信息反馈采用语音提示方式，语音模块主要芯片是ISD1820，接口简单，减少MCU的计算负担。

4 结果和分析

在不同亮度自然光环境进行多次实验，实现结果如下：

由此可以得出，正常环境下，自然光对该设备的影响甚微，即使是强光照射也不会对设备的识别造成影响，只有当LED光直接照射摄像头时，该设备的识别有效距离会下降，但也能在7米的范围内识别出红绿灯。

【参考文献】

[1]刘火良，杨森.STM32库开发实战指南[M].北京：机械工业出版社，2013.

[2]滕道祥.90W太阳能LED路灯的设计及优化[J].应用光学，2010，06：933-938.

[3]吕正，赵志丹，樊其明，吕亮，马冲，王涛.从LED的配光曲线谈起[J].中国照明电器，2004，10：2-5.

[4]徐丽珍，孙霖.基于AdaBoost的人行横道红绿灯自动识别算法[J].计算机应用与软件，2010，03：241-243+251.

[5]童刚，朱鸿博.图像处理在红绿灯判别中的应用[J].微型机与应用，2013，04：88-90+93.

[责任编辑：王伟平]