基于Darknet框架的智能識別無機LED屏的設計

陳麗君，李正生，陳紹俊，黃斌，石玉寶

(九江職業技術學院，江西九江 332007)

一、研究背景

隨著光電技術的快速發展，LED屏在廣告傳媒、城市亮化、地鐵站等公共場所都得到了廣泛的應用〔1〕。目前國內外多采用傳統LED屏作為顯示載體。傳統LED屏將多顏色的發光體焊接在PCB電路板上，通過信號的轉換實現不同信息的顯示，但缺點是該類型的LED屏存在通透性差無法采光、美觀性差、能耗高、易燃燒、功能單一等問題〔2〕。

針對傳統LED屏所存在的問題，國內外學者研發出了格柵屏和貼膜LED屏等結構的透明有機LED屏。將LED發光體或發光膜粘貼在透明有機板上，通透率可達30%～60%，功耗為傳統LED屏的40%～50%。透明有機LED屏憑借其優點，在一些領域內逐步取代傳統LED屏。但是，透明LED有機屏由于采用粘貼工藝，LED膜片容易脫落，使用壽命短、故障率高、維修成本高。同時，透明LED有機屏易燃燒、在密閉環境中燃燒會產生大量有毒有害氣體，存在較大安全隱患。另外，市場上現有的LED屏僅能實現圖像信息的顯示，功能單一，無法實現數據采集、智能控制等功能，信息投放者無法監控所投放的信息被用戶接受程度〔3〕。

為了解決LED屏所存在的問題，本團隊研制了一款智能識別無機LED屏——采用Darknet框架編寫圖像智能識別軟件實現數據的實時采集、反饋等功能，賦予LED屏智慧大腦，提高LED屏的智能化，便于用戶判斷信息受眾的特征、人流量，推進顯示行業的智能化進程。

二、總體方案設計

智能識別無機LED屏結構如圖1所示。以玻璃基電路絲網印刷工藝代替現有LED玻璃屏的激光刻蝕工藝，以光電玻璃無機屏作為顯示載體替代傳統有機PCB電路板；無機屏主要由兩層玻璃及中間電路層組成，具有安全且不易燃燒，同時又保證了屏幕透光性的優勢，避免燃燒產生有毒氣體造成重大人員傷亡及財產損失；將智能識別系統和管理平臺集成在無機LED顯示屏，用于采集信息收集人員的特征數據，實現多屏物聯，數據共享。

1.管理平臺 2.智能識別裝置 3.無機LED屏圖1 智能識別無機LED屏結構圖

(一)功能要求

通常LED屏采用有機PCB作為LED發光體的安裝板，通透性差，燃燒時會產生大量的有害氣體，不宜室內安裝使用；傳統LED屏多采用導線作為供電傳輸介質，導致顯示屏幕線路雜亂、故障率高、能耗高。為此，LED無機顯示屏的主要功能要求有以下幾點：1.通透性高、采光性好；2.不易燃燒，多場合使用；3.美觀整潔，故障率低、易維護；4.能耗低，不易發熱。

(二)結構分析

根據LED顯示屏的功能要求、電路印制工藝及LED芯片封裝工藝〔4〕，本團隊對LED顯示屏的電路和線路進行工藝升級設計。實物如圖2所示，主要由室內玻璃、銀漿電路、發光芯片、室外玻璃、上固定座、下固定座構成。

1.室內玻璃 2.銀漿電路 3.發光芯片 4.室外玻璃5.上固定座 6.下固定座圖2 無機LED屏實物圖

室內玻璃選取未鋼化的無機玻璃作為電路基片，采用60%～85%銀粉配比一定量的甲基咪唑、松油醇、聚酰胺蠟等材料制成導電銀漿作為導電介質，將高溫銀漿通過絲網模具加工印制在室內玻璃表面，極大程度上減少了屏幕導線的布置。用銀漿電路代替傳統的PCB電路，既提升顯示屏幕的美觀性、通透率，又節省成本30%，同時加工效率提高了45%。

(三)主要技術參數

無機LED屏的主要技術參數見表1，可根據現場使用要求和客戶需求實現部分參數的個性化定制。1.屏幕的外形尺寸取決于用戶安裝現場；2.屏幕的工作電壓由芯片個數和現場電壓確定；3.LED芯片點間距由工作環境亮度和顯示精度確定；4.信號接口取決于外圍輸出設備，可多個接口更換。

表1 主要技術參數

三、智能識別系統的設計

(一)功能要求

現有的LED屏只能完成圖像的顯示功能。為了豐富屏幕的使用功能和提高產品的智能化，智能無機LED屏主要功能要求有：

1.智能化程度高，可實現數據的遠程操控；

2.精度高，可實現人臉等特征信息參數的精準識別獲取；

3.操作簡便，可實現人機交互。

(二)系統設計

根據屏幕的功能要求，團隊基于Darknet框架搭建智能識別系統。系統主要由管理平臺、智能識別裝置構成。

1.管理平臺 2.智能識別裝置 3.無機LED屏圖3 智能識別系統工作流程圖

圖3為本智能識別系統的工作流程圖：管理平臺利用攝像頭作為數據采集設備采集各特征參數，根據數據統計分析人流量與視頻類型，再將數據傳入運行于Hadoop集群上定制開發的mapreduce程序做數據分類和預處理，并存儲于Hive中丟棄離散數據；統計人群類別與相對應的喜好視頻，形成數據報表；將數據報表可視化顯示在平臺中，用戶則根據數據報表可以自定義廣告播放方案；平臺附有自動生成播放方案功能，可生成最優廣告播放方案。

本模塊系統可解決高人群密度、網絡擁擠或無網絡信號環境下，智能模塊無法和云端傳輸數據的問題。使用NVIDIV開發板并采用YOLOv3技術〔5〕，實現產品離線人體檢測和產品內置的數據分析，保證云視覺系統的正常運行。NVIDIV開發板利用實時的視頻流分析人流量，通過4GHAT將物體檢測等數據發送到云平臺數據管理系統，實現跨地域的大數據管理和視頻投放。

四、結語

該款智能識別無機LED屏主要由無機LED屏和智能識別采集系統組成，與現有技術中的LED屏相比，具有以下創新點。

1.采用高導通透明無機玻璃基電路板代替傳統電路板，提升LED屏的通透率、導電率；不易燃燒，提高了屏幕的安全性；降低了LED屏幕的能耗。

2.LED屏智能平臺兼容設計與優化，實現了LED屏的智能化遠程操控、數據采集等多個功能；一機多用，以智能技術推動顯示行業變革，加快智能顯示行業的標準制定。