色盲人群開車輔助裝置

文 山東省濟寧市育才中學 孫安琪

色盲人群開車輔助裝置

文 山東省濟寧市育才中學 孫安琪

我同學的爸爸是一名色盲患者，只能“望車興嘆”，因為根據我國相關規定，考駕照必須通過色覺檢測圖檢測。

有關資料顯示，色盲發生率在我國男性約為5%～8%、女性約為0.5%～1%，也就是說我國超過6000萬人不能考取駕照。如何既不違反國家現有規定，又能圓色盲患者的開車夢？

一、設計分析

由于色盲人群無法準確識別顏色，所以在遇到交通燈時無法做出正確的反應。如果能把交通燈的顏色轉換為文字或聲音，就能解決這一問題。

為了幫助色盲人群識別交通燈的顏色，首先要將一個攝像頭固定在擋風玻璃上，實時拍攝交通燈的顏色變化（可直接用行車記錄儀采集的圖像）。

由于攝像頭拍攝到的圖片包含很多信息，需將交通燈的圖像從中分割出來并對其進行分析。根據《數字圖像處理》一書中的介紹，彩色圖像由RGB三通道信息組成，根據三通道的數值可以對交通燈的顏色做出正確的判斷。

判定交通燈的顏色之后，根據顏色選擇不同的聲音，通過語音提示讓司機根據交通燈的顏色變化做出正確的反應。可利用USB充電口，直接插在車載USB口對該裝置充電。

裝置的示意圖如圖1所示。

圖1裝置結構示意圖

二、項目原理

1.圖像分割

利用Hough圓檢測結合交通燈context信息，實現車載攝像頭對交通燈的分割。Hough圓檢測的原理如下。

圖2Hough圓檢測的原理圖

圖3車載攝像頭中交通燈的context信息

由圖3可知，AB為交通燈所在位置的垂線，BC為路面，stage2與stage1分別為汽車行駛過程，可以得到車載攝像頭中交通燈的先驗信息。

（1）交通燈總是出現在車輛攝像頭的上半部分。

（2）交通燈三個圓相連，間隔很短。

通過Hough圓變換以及車載攝像頭中交通燈的context信息，就可將交通燈圖像分割出來。

2.顏色識別

由于彩色圖像有RGB三個通道，分別代表紅色、綠色、藍色，該裝置可以實時讀取視頻圖像，從中提取交通燈的部分圖像元素。每個圖像元素包含24個比特位，1～8位代表R通道的數值，9～16位代表G通道的數值，17～24位代表B通道的數值，每個通道的數值范圍是0～255。紅色元素對應的RGB數值為（255，0，0），綠色元素對應的RGB數值為（0，255，0），黃色元素對應的RGB數值為（255，255，0）。

由于攝像頭像素精度和環境因素的限制，視頻圖像的元素數值不一定與理論值完全一致。但交通燈的顏色只有三種，可以設定兩個閾值TR=128和TG=128，TR代表R通道的閾值，TG代表G通道的閾值。

讀取元素的三通道數值后，當R通道數值小于TR（128）時，即判定為綠色；當R通道數值大于TR（128）時，再判斷G通道數值，當G通道數值大于TG（128）時，即判定為黃色，否則判定為紅色。

3.聲音轉換

在該裝置內預先存儲三種提示音，分別代表三種交通燈顏色：綠色代表通行，選用急促輕快的提示音；紅色代表停止，選用沉重緩慢的提示音；黃色代表注意，選用中性的聲音。

（指導老師：楊艷）