文 山東省濟(jì)寧市育才中學(xué) 孫安琪
色盲人群開車輔助裝置
文 山東省濟(jì)寧市育才中學(xué) 孫安琪
我同學(xué)的爸爸是一名色盲患者,只能“望車興嘆”,因?yàn)楦鶕?jù)我國相關(guān)規(guī)定,考駕照必須通過色覺檢測(cè)圖檢測(cè)。
有關(guān)資料顯示,色盲發(fā)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(xiàn)有規(guī)定,又能圓色盲患者的開車夢(mèng)?
由于色盲人群無法準(zhǔn)確識(shí)別顏色,所以在遇到交通燈時(shí)無法做出正確的反應(yīng)。如果能把交通燈的顏色轉(zhuǎn)換為文字或聲音,就能解決這一問題。
為了幫助色盲人群識(shí)別交通燈的顏色,首先要將一個(gè)攝像頭固定在擋風(fēng)玻璃上,實(shí)時(shí)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(duì)其進(jìn)行分析。根據(jù)《數(shù)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(jù)三通道的數(shù)值可以對(duì)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(jù)顏色選擇不同的聲音,通過語音提示讓司機(jī)根據(jù)交通燈的顏色變化做出正確的反應(yīng)。可利用USB充電口,直接插在車載USB口對(duì)該裝置充電。
裝置的示意圖如圖1所示。
圖1裝置結(jié)構(gòu)示意圖
1.圖像分割
利用Hough圓檢測(cè)結(jié)合交通燈context信息,實(shí)現(xiàn)車載攝像頭對(duì)交通燈的分割。Hough圓檢測(cè)的原理如下。
圖2Hough圓檢測(cè)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(yàn)信息。
(1)交通燈總是出現(xiàn)在車輛攝像頭的上半部分。
(2)交通燈三個(gè)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(shí)別
由于彩色圖像有RGB三個(gè)通道,分別代表紅色、綠色、藍(lán)色,該裝置可以實(shí)時(shí)讀取視頻圖像,從中提取交通燈的部分圖像元素。每個(gè)圖像元素包含24個(gè)比特位,1~8位代表R通道的數(shù)值,9~16位代表G通道的數(shù)值,17~24位代表B通道的數(shù)值,每個(gè)通道的數(shù)值范圍是0~255。紅色元素對(duì)應(yīng)的RGB數(shù)值為(255,0,0),綠色元素對(duì)應(yīng)的RGB數(shù)值為(0,255,0),黃色元素對(duì)應(yīng)的RGB數(shù)值為(255,255,0)。
由于攝像頭像素精度和環(huán)境因素的限制,視頻圖像的元素?cái)?shù)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(shè)定兩個(gè)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(shù)值后,當(dāng)R通道數(shù)值小于TR(128)時(shí),即判定為綠色;當(dāng)R通道數(shù)值大于TR(128)時(shí),再判斷G通道數(shù)值,當(dāng)G通道數(shù)值大于TG(128)時(shí),即判定為黃色,否則判定為紅色。
3.聲音轉(zhuǎn)換
在該裝置內(nèi)預(yù)先存儲(chǔ)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(dǎo)老師:楊艷)