专利名称：一种红绿色盲驾驶员交通信号灯辅助识别系统的制作方法
技术领域：
本发明属于图像识别技术领域，涉及一种红绿色盲驾驶员交通信号灯辅助识别系 统。
背景技术：
据统计，在我国男性红绿色盲患者人数要占到总人口的7 %左右，女性红绿色盲患 者人数要占到总人口的0.8%左右。而我国交通法规明确规定，红绿色盲患者不允许驾驶 机动车，主要原因是红绿色盲患者不能或不容易分清应用普遍的红绿交通信号灯，因此存 在着比较大的安全隐患。但是由于驾驶汽车已经是一种日常生活的需要，因此为满足将来 “色盲禁驾”规定解除的技术需要，有必要开发一种为色盲患者服务的辅助驾驶系统。对于帮助色盲者清楚地辨识颜色的传统技术，其方法是佩戴有色眼镜来滤掉特定 波长范围内的颜色。当色盲佩戴有色眼镜驾车时，此方法能够使其清楚地辨别颜色。但是， 此方法存在这样的问题在正常情况下对色盲者可见的颜色可能会有不同的感觉。此外，还 存在一种技术，其通过卫星检测交通信号灯的位置，并使用字符提供交通信号灯的颜色。此 方案在检测复杂区域(例如城镇中心地区)交通信号灯的准确位置以及操作准确性方面具 有一定的局限性，并且该系统存在成本高，难度大的问题。另外，此方案的局限性还在于，当 驾驶员希望检测前面车辆或周围建筑物的颜色时，无法使用此方案进行测量。
发明内容
本发明的目的是针对现有的红绿色盲患者在驾驶机动车时所存在的上述问题，而 提出了一种可自动将交通信号灯的颜色转化成红绿色盲驾驶员可识别颜色的红绿色盲驾 驶员交通信号灯辅助识别系统。本发明的目的可通过下列技术方案来实现一种红绿色盲驾驶员交通信号灯辅助 识别系统，包括图像处理模块、显示模块以及用于采集交通信号灯原始图像信息的图像采 集装置，图像采集装置和显示模块均与图像处理模块连接，图像处理模块将图像采集装置 采集得到的原始图像信息处理成红绿色盲驾驶员可识别的终极图像信息，并发送至显示模 块上进行显示，其特征在于，所述的图像处理模块将原始图像信息处理成终极图像信息的 过程包括以下步骤a、将原始图像信息的各像素在红、绿、蓝三个色彩通道上分解；使每个像素颜色通 过一个一维数组{Gr，Gg，Gb}来表达，其中Gr、Gg、Gb分别表示单个像素中红色、绿色、蓝色的 分量；b、对每个像素的红、绿颜色进行识别判断，当像素判断为红色或绿色时，进入步骤 c，否则进入步骤d;C、图像处理模块将此像素所表达的一维数组自动转化成红绿色盲驾驶员可识别 颜色的数组，红色像素转化后的颜色和绿色像素转化后的颜色不同；d、跳过，不予处理。
3
图像采集装置采集得到的原始图像信息为色彩图像，根据三原色理论，二维图像 信息各像素值均由一个一维数组{Gr，Gg，Gb}构成，其中Gr、Gg、Gb分别表示单个像素的红色、 绿色、蓝色分量。每一种分量共有256个等级(0 255)，等级的高低决定着像素在该色彩 分量上的亮度值。几种特殊的色彩像素表示如下{255，0，0}表示红色像素；{0，255，0}表 示绿色像素；{0，0，255}表示蓝色像素；{255，255，255}表示白色像素；{0，0，0}表示黑色 像素；{128，128，128}表示亮度级别为128的灰色像素；当像素的色彩数组{Gr，Gg，Gb}中各 分量为任意值时，表示某一种确定的颜色。反过来，图像中每一个像素的颜色，均能够用色 彩数组{。Gg, GJ量化表示。图像采集装置实时采集原始图像信息，并发送至图像处理模块进行处理，图像处 理模块根据原始图像信息中各像素在三个颜色通道上的亮度值信息，确定该像素所属的颜 色。识别出其中的绿色像素或红色像素，并将其转化成红绿色盲驾驶员可识别颜色在显示 模块上予以显示，驾驶员可通过显示模块了解到当前交通信号灯的状况。当然，绿色像素各 自转化后的颜色与红色像素转化后的颜色是要不同的。在上述的一种红绿色盲驾驶员交通信号灯辅助识别系统中，所述的步骤b中，判 断该像素是否为红色的标准为200彡Gr彡255，0彡Gg彡50，0彡Gb彡50。在上述的一种红绿色盲驾驶员交通信号灯辅助识别系统中，所述的步骤b中，判 断该像素是否为绿色的标准为0彡Gr彡50，200彡Gg彡255，0彡Gb彡50。理论上，红色像素在图像数据中以{255，0，0}状态存储。但实际上，由于交通信号 灯中装置自身的特点以及受光线的影响，处于红灯状态时采集的图像中红灯处的像素也不 是纯粹的红色，而是在一定程度上属于红色范围。因此在算法中要进行阈值设定，将一定范 围的色彩认定为红色区分出来。当某一个像素同时满足200 < Gr < 255，0 < Gg < 50，0 < Gb < 50这三个条件时， 此像素即可被认定为红色；否则不认定为红色。同理，当某一个像素同时满足0 < & ( 50， 200 < Gg < 255，0 < Gb < 50这三个条件时，此像素即可被认定为绿色；否则不认定为绿色。在上述的一种红绿色盲驾驶员交通信号灯辅助识别系统中，所述的步骤c中，当 像素判断为红色时，图像处理模块将该像素转化成黑色，其数组变为{0，0，0}。在上述的一种红绿色盲驾驶员交通信号灯辅助识别系统中，所述的步骤c中，当 像素判断为绿色时，图像处理模块将该像素转化成白色，其数组变为{255，255，255}。在上述的一种红绿色盲驾驶员交通信号灯辅助识别系统中，所述的图像采集装置 为摄像头。在上述的一种红绿色盲驾驶员交通信号灯辅助识别系统中，所述的辅助识别系统 还包括有一控制开关，该控制开关与图像处理模块连接用于控制整个辅助系统的工作状 态。在上述的一种红绿色盲驾驶员交通信号灯辅助识别系统中，所述的显示模块为液
晶显不屏。与现有技术相比，本系统可将图像采集装置采集得到的原始图像信息进行处理， 识别出其中的红色和绿色，并转换成红绿色盲驾驶员能够识别的颜色，在遇到交通信号灯 时，驾驶员只需观察显示模块即可了解到交通信号灯状况。对图像信息的处理简单可靠，实 时性和准确性均满足实际要求，能够为红绿色盲驾驶员提供准确的视觉信息，有较广阔的应用前景。
图1是本红绿色盲驾驶员交通信号灯辅助识别系统的结构示意图。图2是图像处理模块将原始图像信息处理成终极图像信息过程的流程图。图中，1、图像处理模块；2、显示模块；3、图像采集装置；4、控制开关。
具体实施例方式以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述， 但本发明并不限于这些实施例。如图1所示，本红绿色盲驾驶员交通信号灯辅助识别系统包括图像处理模块1、显 示模块2以及用于采集交通信号灯原始图像信息的图像采集装置3，图像采集装置3和显示 模块2均与图像处理模块1连接，图像处理模块1上还连接有一控制开关4，控制开关4可 切断或接通图像处理模块1、图像采集装置3和液晶显示屏的电源。如图2所示，图像采集装置3采集得到原始图像信息，并将该原始图像信息发送至 图像处理模块1中进行处理，图像处理模块1将接收到的原始图像信息处理成终极图像信 息后发送至显示模块2进行显示。图像处理模块1将原始图像信息处理成终极图像信息的过程包括以下步骤a、将原始图像信息的各像素在红、绿、蓝三个色彩通道上分解；使每个像素颜色通 过一个一维数组{Gr，Gg，Gb}来表达，其中Gr、Gg、Gb分别表示单个像素中红色、绿色、蓝色的 分量；b、对每个像素的红、绿颜色进行识别判断，当某像素同时满足200 ^ Gr ^ 255， O^ Gg ^ 50,0 ^ Gb ^ 50时，则判断该像素为红色，并进入步骤c，否则进入步骤d ；同理， 当某像素同时满足0彡Gr ( 50,200 ( Gg^ 255,0 ^ Gb ^ 50时，则判断该像素为红色，并 进入步骤c，否则进入步骤d;C、图像处理模块1将判断为红色的像素转化成黑色，其数组变为{0，0，0}，将判断 为绿色的像素转化成白色，其数组变为{255，255，255}；d、跳过，不予处理。图像采集装置3采集得到的原始图像信息为色彩图像，根据三原色理论，二维图 像信息各像素值均由一个一维数组{Gr，Gg，Gb}构成，其中Gr、Gg、Gb分别表示单个像素的红 色、绿色、蓝色分量。每一种分量共有256个等级(0 255)，等级的高低决定着像素在该色 彩分量上的亮度值。几种特殊的色彩像素表示如下{255，0，0}表示红色像素；{0，255，0} 表示绿色像素；{0，0，255}表示蓝色像素；{255，255，255}表示白色像素；{0，0，0}表示黑色像素；{128，128，128}表示亮度 级别为128的灰色像素；当像素的色彩数组{Gr，Gg，Gb}中各分量为任意值时，表示某一种确 定的颜色。反过来，图像中每一个像素的颜色，均能够用色彩数组{&，Gg，Gb}量化表示。本实施例中，图像采集装置3为摄像头，显示模块2为液晶显示屏，为了使驾驶员 在不同的车辆行驶姿态下均能够获取交通信号灯信息，摄像头的视野范围应该足够宽广， 因此摄像头为焦距可调和镜头方向可旋转式，以适应不同的驾驶工况避免出现视野盲区。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领 域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替 代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
权利要求
一种红绿色盲驾驶员交通信号灯辅助识别系统，包括图像处理模块(1)、显示模块(2)以及用于采集交通信号灯原始图像信息的图像采集装置(3)，图像采集装置(3)和显示模块(2)均与图像处理模块(1)连接，图像处理模块(1)将图像采集装置(3)采集得到的原始图像信息处理成红绿色盲驾驶员可识别的终极图像信息，并发送至显示模块(2)上进行显示，其特征在于，所述的图像处理模块(1)将原始图像信息处理成终极图像信息的过程包括以下步骤a、将原始图像信息的各像素在红、绿、蓝三个色彩通道上分解；使每个像素颜色通过一个一维数组{Gr，Gg，Gb}来表达，其中Gr、Gg、Gb分别表示单个像素中红色、绿色、蓝色的分量；b、对每个像素的红、绿颜色进行识别判断，当像素判断为红色或绿色时，进入步骤c，否则进入步骤d；c、图像处理模块(1)将此像素所表达的一维数组自动转化成红绿色盲驾驶员可识别颜色的数组，红色像素转化后的颜色和绿色像素转化后的颜色不同；d、跳过，不予处理。
2.根据权利要求1所述的一种红绿色盲驾驶员交通信号灯辅助识别系统，其特征 在于，所述的步骤b中，判断该像素是否为红色的标准为200 ≤ Gr ≤ 255,0 ≤ Gg ≤ 50, 0 ≤ Gb ≤ 50。
3.根据权利要求1所述的一种红绿色盲驾驶员交通信号灯辅助识别系统，其特征 在于，所述的步骤b中，判断该像素是否为绿色的标准为0 ≤ Gr ≤ 50，200 ≤ Gg ≤ 255， 0 ≤ Gb ≤ 50。
4.根据权利要求1或2所述的一种红绿色盲驾驶员交通信号灯辅助识别系统，其特征 在于，所述的步骤c中，当像素判断为红色时，图像处理模块(1)将该像素转化成黑色，其数 组变为{0，0，0}。
5.根据权利要求1或3所述的一种红绿色盲驾驶员交通信号灯辅助识别系统，其特征 在于，所述的步骤c中，当像素判断为绿色时，图像处理模块(1)将该像素转化成白色，其数 组变为{255,255,255}。
6.根据权利要求1或2或3所述的一种红绿色盲驾驶员交通信号灯辅助识别系统，其 特征在于，所述的图像采集装置(3)为摄像头。
7.根据权利要求1或2或3所述的一种红绿色盲驾驶员交通信号灯辅助识别系统，其 特征在于，所述的辅助识别系统还包括有一控制开关(4)，该控制开关(4)与图像处理模块 (1)连接用于控制整个辅助系统的工作状态。
8.根据权利要求1或2或3所述的一种红绿色盲驾驶员交通信号灯辅助识别系统，其 特征在于，所述的显示模块(2)为液晶显示屏。
全文摘要
本发明提供了一种红绿色盲驾驶员交通信号灯辅助识别系统，属于图像识别技术领域。它解决了现有的颜色辅助识别技术成本高和适用范围小的问题。本红绿色盲驾驶员交通信号灯辅助识别系统，包括图像处理模块、显示模块以及图像采集装置，图像处理模块将图像采集装置采集得到的原始图像信息处理成红绿色盲驾驶员可识别的图像信息，并发送至显示模块上进行显示，具体步骤如下a、将原始图像信息的各像素在红、绿、蓝三个色彩通道上分解；b、对颜色进行识别，当判断为红色或绿色时，进入步骤c，否则进入步骤d；c、将像素自动转化成红绿色盲驾驶员可识别的颜色；d、不予处理。本红绿色盲驾驶员交通信号灯辅助识别系统的实时性和准确性高。
文档编号G06T7/40GK101964114SQ20101028306
公开日2011年2月2日 申请日期2010年9月16日 优先权日2010年9月16日
发明者丁勇, 余见山, 刘巍, 刘红刚, 李书福, 杨健, 武波涛, 潘之杰, 赵福全 申请人:浙江吉利汽车研究院有限公司;浙江吉利控股集团有限公司