基于Darknet框架的智能识别无机LED屏的设计

陈丽君，李正生，陈绍俊，黄斌，石玉宝

(九江职业技术学院，江西九江 332007)

一、研究背景

随着光电技术的快速发展，LED屏在广告传媒、城市亮化、地铁站等公共场所都得到了广泛的应用〔1〕。目前国内外多采用传统LED屏作为显示载体。传统LED屏将多颜色的发光体焊接在PCB电路板上，通过信号的转换实现不同信息的显示，但缺点是该类型的LED屏存在通透性差无法采光、美观性差、能耗高、易燃烧、功能单一等问题〔2〕。

针对传统LED屏所存在的问题，国内外学者研发出了格栅屏和贴膜LED屏等结构的透明有机LED屏。将LED发光体或发光膜粘贴在透明有机板上，通透率可达30%～60%，功耗为传统LED屏的40%～50%。透明有机LED屏凭借其优点，在一些领域内逐步取代传统LED屏。但是，透明LED有机屏由于采用粘贴工艺，LED膜片容易脱落，使用寿命短、故障率高、维修成本高。同时，透明LED有机屏易燃烧、在密闭环境中燃烧会产生大量有毒有害气体，存在较大安全隐患。另外，市场上现有的LED屏仅能实现图像信息的显示，功能单一，无法实现数据采集、智能控制等功能，信息投放者无法监控所投放的信息被用户接受程度〔3〕。

为了解决LED屏所存在的问题，本团队研制了一款智能识别无机LED屏——采用Darknet框架编写图像智能识别软件实现数据的实时采集、反馈等功能，赋予LED屏智慧大脑，提高LED屏的智能化，便于用户判断信息受众的特征、人流量，推进显示行业的智能化进程。

二、总体方案设计

智能识别无机LED屏结构如图1所示。以玻璃基电路丝网印刷工艺代替现有LED玻璃屏的激光刻蚀工艺，以光电玻璃无机屏作为显示载体替代传统有机PCB电路板；无机屏主要由两层玻璃及中间电路层组成，具有安全且不易燃烧，同时又保证了屏幕透光性的优势，避免燃烧产生有毒气体造成重大人员伤亡及财产损失；将智能识别系统和管理平台集成在无机LED显示屏，用于采集信息收集人员的特征数据，实现多屏物联，数据共享。

1.管理平台 2.智能识别装置 3.无机LED屏图1 智能识别无机LED屏结构图

(一)功能要求

通常LED屏采用有机PCB作为LED发光体的安装板，通透性差，燃烧时会产生大量的有害气体，不宜室内安装使用；传统LED屏多采用导线作为供电传输介质，导致显示屏幕线路杂乱、故障率高、能耗高。为此，LED无机显示屏的主要功能要求有以下几点：1.通透性高、采光性好；2.不易燃烧，多场合使用；3.美观整洁，故障率低、易维护；4.能耗低，不易发热。

(二)结构分析

根据LED显示屏的功能要求、电路印制工艺及LED芯片封装工艺〔4〕，本团队对LED显示屏的电路和线路进行工艺升级设计。实物如图2所示，主要由室内玻璃、银浆电路、发光芯片、室外玻璃、上固定座、下固定座构成。

1.室内玻璃 2.银浆电路 3.发光芯片 4.室外玻璃5.上固定座 6.下固定座图2 无机LED屏实物图

室内玻璃选取未钢化的无机玻璃作为电路基片，采用60%～85%银粉配比一定量的甲基咪唑、松油醇、聚酰胺蜡等材料制成导电银浆作为导电介质，将高温银浆通过丝网模具加工印制在室内玻璃表面，极大程度上减少了屏幕导线的布置。用银浆电路代替传统的PCB电路，既提升显示屏幕的美观性、通透率，又节省成本30%，同时加工效率提高了45%。

(三)主要技术参数

无机LED屏的主要技术参数见表1，可根据现场使用要求和客户需求实现部分参数的个性化定制。1.屏幕的外形尺寸取决于用户安装现场；2.屏幕的工作电压由芯片个数和现场电压确定；3.LED芯片点间距由工作环境亮度和显示精度确定；4.信号接口取决于外围输出设备，可多个接口更换。

表1 主要技术参数

三、智能识别系统的设计

(一)功能要求

现有的LED屏只能完成图像的显示功能。为了丰富屏幕的使用功能和提高产品的智能化，智能无机LED屏主要功能要求有：

1.智能化程度高，可实现数据的远程操控；

2.精度高，可实现人脸等特征信息参数的精准识别获取；

3.操作简便，可实现人机交互。

(二)系统设计

根据屏幕的功能要求，团队基于Darknet框架搭建智能识别系统。系统主要由管理平台、智能识别装置构成。

1.管理平台 2.智能识别装置 3.无机LED屏图3 智能识别系统工作流程图

图3为本智能识别系统的工作流程图：管理平台利用摄像头作为数据采集设备采集各特征参数，根据数据统计分析人流量与视频类型，再将数据传入运行于Hadoop集群上定制开发的mapreduce程序做数据分类和预处理，并存储于Hive中丢弃离散数据；统计人群类别与相对应的喜好视频，形成数据报表；将数据报表可视化显示在平台中，用户则根据数据报表可以自定义广告播放方案；平台附有自动生成播放方案功能，可生成最优广告播放方案。

本模块系统可解决高人群密度、网络拥挤或无网络信号环境下，智能模块无法和云端传输数据的问题。使用NVIDIV开发板并采用YOLOv3技术〔5〕，实现产品离线人体检测和产品内置的数据分析，保证云视觉系统的正常运行。NVIDIV开发板利用实时的视频流分析人流量，通过4GHAT将物体检测等数据发送到云平台数据管理系统，实现跨地域的大数据管理和视频投放。

四、结语

该款智能识别无机LED屏主要由无机LED屏和智能识别采集系统组成，与现有技术中的LED屏相比，具有以下创新点。

1.采用高导通透明无机玻璃基电路板代替传统电路板，提升LED屏的通透率、导电率；不易燃烧，提高了屏幕的安全性；降低了LED屏幕的能耗。

2.LED屏智能平台兼容设计与优化，实现了LED屏的智能化远程操控、数据采集等多个功能；一机多用，以智能技术推动显示行业变革，加快智能显示行业的标准制定。