Pedestrian Traffic Light Recognition for the Visually Impaired

本研究是利用電腦視覺的技術辨識紅綠燈。將紅綠燈號顏色的彩色資訊在色相、飽和度與強度(Hue, Saturation, Intensity, HIS)色彩空間下做處理，判斷出紅綠燈號，分別給予紅燈2000Hz與綠燈1000Hz的聲音輸出來告知使用者現在的燈號，並且加入影像追蹤的技術，將畫面中感興趣的區域鎖定在畫面中央。 本研究可分為兩個部分，首先使用個人電腦以MATLAB軟體開發辨識紅綠燈號演算法，並且做單張數位影像的驗證，然後移植演算法到德州儀器公司產品型號TMS320 DM642 模擬評估版上開發整套系統。並且分別在白天、晚上以及雨天進行實地測試，研究結果顯示，在背景環境不過於複雜情況之下，辨別紅綠燈號，並且可以由喇叭聽到相對應的頻率聲音。In this research, we employed the technology of computer vision to recognize traffic light. We manipulated the color information of traffic light under HSI color space. And then, adding motor tracking technology, we can trap the traffic light which is subjecting to region of interesting (ROI) to the center area of monitor. Meanwhile, we assign different frequency (peach) according to red light or green light to inform the people what color the light is. We developed the algorithm at PC via MATLAB with powerful image process toolbox. Then, we ported the whole system to DSP platform made by Texas Instrument, TMS320 DM642 EVM. The result is that in the condition of non-complex environment, the system can distinguish the red light from green light, and also can output audio signal by means of speaker or headphone.第一章 緒論 1 1-1研究動機 1 1-2研究目的 2 1-3文獻回顧 4 1-3-1 市面上現有的輔具 4 1-3-2 國內發展中視覺障礙輔具 6 1-3-3國外發展中輔具 7 1-3-4 整理與討論 10 1-4論文架構 13 第二章 理論基礎 15 2-1 演算法概要 15 2-2 人類視覺與機器視覺 17 2-3 色彩空間簡介 20 2-4 色彩空間轉換 21 2-5 RGB與HSI色彩空間轉換 22 2-6 二值化 26 2-7 侵蝕演算 29 2-8 候選區域重心計算 30 2-9 直接數位合成技術原理 31 2-10 步進馬達控制 34 第三章 系統架構 35 3-1 軟硬體架構 35 3-1-1 個人電腦 35 3-1-2 數位訊號處理器系統架構 37 第四章 系統驗證與結果 49 4-1系統整合 49 4-1-1 MATLAB 49 4-1-2 DSP 49 4-2 實驗操作 51 4-2-1 使用MATLAB驗證單張數位影像 52 4-2-2 使用MATLAB與網路攝影機驗證實際號誌 54 4-2-3 使用DSP驗證實驗室LED紅綠燈 55 4-2-4 使用DSP驗證實際號誌影像 62 4-3 實地實驗 63 4-4 實驗結果 64 4-5 實驗討論 67 第五章 結論與未來展望 69 5-1 DSP程式撰寫與系統資源 69 5-1-1 記憶體資源 69 5-1-2 重心座標列印 70 5-1-3 DSP運算與能源考量 70 5-1-4 馬達機構 71 5-1-5 電源供應 71 5-1-6 相關資源的支持 71 5-2 視覺障礙輔具未來研究方向 72 5-2-1 輔助資訊的適量性 72 5-2-2 資訊的形式 73 5-2-3 使用者的技術訓練 73 參考文獻 7