1、智能盲人手杖红绿灯智能识别系统 陈玲 泰山学院 作者简介：陈玲, 现就读于泰山学院 14 级通信工程专业。基金：泰安市大学生科技创新行动计划项目智能盲人手杖 (红绿灯智能识别系统研发) 论文。项目指导老师:曹会国;小组负责人:陈玲;小组成员:曲则虎我们小组在经过一年的努力研究, 在指导老师的的带领下克服重重困难严格按照课题计划进程执行, 最终在规定时间内完成课题。我们再结合网上的各种资料之后提出来如何解决盲人安全准确过马路这个难题。我们小组之所以确定这个课题作为我们的研究对象, 是因为在我们找寻各种信息之后发现在世界上有很多盲人的存在, 然而我们可以看到在世界各地的城市乡村显而易见没有那么多盲
2、人的出现, 就这个现象我们做出调查, 发现盲人的生活中处处充满了危险, 别说没有去过的地方了, 就算是经常出没的地方熟悉的环境, 他们也经常磕磕碰碰, 所以面对一个未曾到过的街道, 再加上街道环境的负责, 致使他们对自己的出行安全更没有最低的保证。所以从保护自身的本能而言盲人就避免没有必要的出行。故而给我们的现象就是街道上几乎见不到盲人 (见图 1) 。图 1 下载原图对于盲人的出行安全问题政府也作出了积极的响应, 在政府的号召下各方有才人士给出了很多政策, 例如导盲犬、盲道、发声红绿灯等, 不过可惜的是虽然这些措施解决了很多基本的问题但是它们仍然存在大量的缺陷导盲犬的培养需要大量时间, 饲养
3、耗费财力物力;盲道的被占用以及设计的不合理致使盲人在盲道行走时不能保证安全;而对于发声红绿灯在极其安静的环境盲人静心分析可以辨别方向快速做出判断, 但是城市道路环境嘈杂盲人在这样的环境下根本无法判断方向故而他们尽量避免外出 (见图 2) 。图 2 下载原图故而他们不是能力不够而无法实现自身价值而主要原因是他们根本没有办法行动敏捷安全上午走出家门走向社会来实现自身价值, 所以这不仅仅是对于盲人自身的遗憾更是对国家和社会的资源遗失, 所以帮助盲人走出家门实现自身价值迫在眉睫。而盲人出行的最大障碍在于盲人对于红绿灯变化做出判断, 所以我们提出红绿灯识别思想。故此, 我们提出了新型智能盲人手杖, 这个
4、手杖是在原有的智能手杖系统上增加我们研究开发的“红绿灯智能识别系统”, 这套智能识别系统, 是解决出行时红绿灯的转变识别问题, 因此将这个识别系统增加到智能盲人手杖上结合其他的智能手段处理之后这款新式的智能盲人手杖将可以帮助盲人出行时判断出红绿灯的变化, 准确、轻松、完全、自由的穿越马路, 既有效降低了危险发生的几率又解决了来不及通过马路的尴尬, 这为盲人的出行带来了极大的方便与安全保障。解决了盲人朋友过马路的最大问题之后盲人的出行就更加方便渐渐的在盲人适应这款手杖功能之后就可以放下心中的不安, 慢慢的走出家门融入社会这样以来不但盲人朋友的人生更加精彩而且这更为国家社会奉献出自己的力量, 这将
5、减少国家的负担并且同样可以为国家创造更多财富。下面我们主要来诠释一下这款手杖 (红绿灯智能识别系统) 主要的几个研究点:(1) 红绿灯影像过滤记忆识别技术; (2) 红绿灯颜色跳变的智能识别; (3) 智能语音提示系统; (4) 蓝牙连接技术应用; (5) 方位辨别系统研发。我们小组在确定课题和创新点“智能红绿灯智能识别系统”之后, 经过讨论确定了研究方法和线路在原有的基础技术上进行修改整合, 研究开发得到我们需要的技术。对于图像过滤方面来说:现有图像过滤技术关于图像过滤技术有很多语言可以实现, 在指导老师的安排下经过多方考究商量之后我们决定采用 java 语言来修改整合, 我们之所采用 ja
6、va 语言是归咎于 Java 语言拥有不断完善的类库以及强大的扩展性、可移植性等诸多特性。我们在指导老师的带领下经过了无数次的语言错误和技术的未达标之后在老师的指导修改不断地尝试之后, 终于得到了现在的我们对于图像过滤技术的最基本要求, 实现了 96%的准确识别率。图像过滤技术是“红绿灯智能识别系统”最基础的判别, 通过图像过滤才可以准确的定位红绿灯所在位置。只有在确定红绿灯位置所在之后我们的智能盲人手杖才可以进行接下来的判断。由此可见 96%的准确识别率还不是最终目标, 只有提高准确率才可以为盲人朋友提供更好的安全保证。希望我们可以在共同努力下得到更好的准确率 (见图 3) 。图 3 下载原
7、图统观目前市面上的颜色传感器通常是在独立的光电二极管上覆盖经过修正的红、绿、篮滤光片然后对输出信号进行相应的处理输出模拟信号需要一个 A/D 电路进行采样才能进识别, 但是这就增加了电路的复杂性并且存在较大的识别误差影响了识别的效果。这样的复杂和较大的误差是我们研究中不可以存在的, 但是我们最后经过很多苦苦修改之后收效并不少特别好。所以基于我们现有水平, 指导老师给出了合理的建议让我们在现有的各种颜色传感器中进行地毯式筛选, 故而在经过各方面结合之后, 我们选择了 TCS230 颜色传感器。之所以采用TCS230 颜色传感器是因为它可以直接把光强转换为频率输出的数字量, 而且除此之外还能够实现
8、颜色的识别与检测, 并且 TCS230 颜色传感器是近几年的研发成果, 所以它比原有的颜色传感器具有更多的优良新特性颜色传感器是“红绿灯智能识别系统”最基本也最重要的技术, 它就相当于智能盲人手杖的“眼睛”通过它来实现观测到红绿灯基本的颜色跳变。它可以为盲人提供最基本的安全保证, 当然 TCS230 颜色传感器还不是最终的理想要求, 我们依然还在研究中, 希望可以在不久的将来在老师的带领下我们通过努力合作得到更好的颜色传感器 (见图 4) 。图 4 下载原图而智能语音提示系统, 蓝牙连接技术应用两个创新点是将这两个点的技术完美的过渡到我们的智能手杖上进行蓝牙式语音播报。我们考虑到盲人朋友出行时
9、如果过于惹人注目则可能会引起他们自身的抵触与反感, 因而由此顾虑我们才想到运用现在的科学技术来改变这一现象, 通过蓝牙耳机来转播语音提示更可以清晰可靠。方位辨别系统研发:这个创新点是最难攻克的, 因为它完全是由我们自己在指导老师的带领下基于gps 技术自主创新, 摸索式的开发研究来得到我们自己所要的要求可以判断出竖向横向的红绿灯改变方位。简单的说这就相当于大脑的作用, 通过它可以让盲人朋友清楚的知道红绿灯的变换方位, 从而可以正确的判断, 进行语音播报, 使盲人朋友准确的做出判断, 安全, 快速的做出判断进而可以走出家门实现自身的价值。在这近一年的研究中我们小组不管遇到过什么挫折难题都会在指导
10、老师的带领下勇往直前, 虽然我们之间经常有很多意见的分歧, 也有过很多争吵, 但是我们从未想过放弃, 我们希望可以因为我们自己的这个小小的创新给盲人朋友的生活带来更多精彩, 也同时希望可以通过这个项目来证实自己的能力, 我们举步维艰但是从未退缩, 我们争吵不断但是明白团结合作, 就这样我们小组在进行了无数次的失败尝试后, 最终按时完成了我们的课题。在这里我们非常感谢我们指导老师, 谢谢您的辛苦指导。参考文献1红绿灯影像过滤记忆识别技术J.互联网图像处理与过滤技术. 2红绿灯颜色跳变的智能识别J.计算机工程与应用;C 语言设计. 3智能语音提示系统、蓝牙连接J.大众硬件. 4方位辨别系统研发J.系统工程与电子技术. 5贯穿技术J.单片机应用.
