使用LabVIEW來原型化及驗證視障人士輔助LED眼鏡

　　我們按照下列開發(fā)步驟來創(chuàng)建我們的系統(tǒng)：

　　1. 失明仿真。
　　2. 開發(fā)實時圖像優(yōu)化，如邊緣檢測和對比度優(yōu)化等。
　　3. 開發(fā)實時的對象檢測算法，探索不同的方法來對圖像進行簡化，輸出適合具有嚴重視覺障礙人觀察的明亮圖像。
　　4. 開發(fā)一套快速的臉部檢測算法來連接到簡化的圖像輸出。
　　5. 開發(fā)實時且不受方向限制的文字識別算法。.

　　我們分別在健康對照組(在仿真失明條件下)和一個失明者身上使用上面描述的技術(shù)進行了原理驗證性研究。結(jié)果兩者都可以很容易地發(fā)現(xiàn)和識別出我們系統(tǒng)所處環(huán)境中的物體，而這些物體以往是看不到的。

　　使用NI視覺開發(fā)模塊提供的功能，我們開發(fā)了各種內(nèi)嵌的處理算法，如降采樣和基于高斯模糊的細節(jié)簡化算法。通過這些算法，我們可以處理采集到的圖像。我們使用了幾個視覺模塊提供的函數(shù)如模式匹配和光學字符識別來檢測感興趣的視覺對象。但我們絕不限于只使用模塊提供的功能函數(shù)。例如，我們使用色彩對比函數(shù)選板中的函數(shù)創(chuàng)建了人臉識別算法。

　　最開始，被測物體是通過一個商業(yè)的頭部顯示器(Head mounted display, HMD)展示給被測對象，但我們很快就意識到我們可以使用通過串行接口的一組LED來自定制一個改良的、低分辨率的顯示器。為了將我們自定制的頭部顯示器整合進仿真系統(tǒng)中，我們選擇了NI USB- 8451 I2C/SPI接口模塊。有了這個接口模塊，我們可以迅速通過我們的目標識別軟件來產(chǎn)生一個明亮的圖像顯示。我們可以使用人類視覺無法分辨的速度來刷新LED陣列中所有128個LED。

　　NI 解決方案的優(yōu)勢

　　通過使用USB-8451接口模塊來采集回轉(zhuǎn)器數(shù)據(jù)(I2C)并同時控制LED顯示(SPI)，我們最小化了對硬件設備的需求，這個不但簡化了系統(tǒng)的開發(fā)，而且?guī)臀覀児?jié)省了開發(fā)成本。我們也考慮過使用其它供應商提供的別的串行接口設備，但USB-8451憑借它易于集成的特點輕松融入了我們的系統(tǒng)，讓我們轉(zhuǎn)向NI的產(chǎn)品。同時，作為NI的典型硬件產(chǎn)品，USB-8451在安裝驅(qū)動的時候也安裝了大量有用的范例程序，這進一步加速了我們的開發(fā)。

　　作為我們仿真系統(tǒng)軟件的應用開發(fā)環(huán)境，除了LabVIEW，我們沒有考慮過其它的產(chǎn)品。作為一個狂熱的LabVIEW開發(fā)者已經(jīng)有10年時間，這10年中，我發(fā)現(xiàn)沒有任何一款其它的應用程序開發(fā)環(huán)境(ADE)能夠提供像LabVIEW一樣快捷、靈活的軟件開發(fā)和調(diào)試體驗。另外，LabVIEW提供的一系列現(xiàn)成的視覺處理函數(shù)非常方便易用，編程效率很高，這是滿足我們項目需求必要因素。

　　技術(shù)前景展望

　　這項技術(shù)在未來有著無窮的發(fā)展?jié)摿?。我們可以使用彩色的LED來反映不同的信息，這樣佩戴者就可以區(qū)別物體的重要性，例如是行人還是道路標記。我們還可以通過控制LED陣列的亮度來反映被測物體的遠近。

　　我們相信，憑借我們的努力，可以進一步改進字符識別程序，使它可以在通過佩戴者的集成耳機，在將圖片讀回之前就能夠區(qū)分報紙文章的頭條消息和視頻中的圖像。同樣的，我們可以實現(xiàn)條形碼識別算法，這已經(jīng)是NI視覺開發(fā)模塊的一部分，使我們的產(chǎn)品可以識別不同的商品，然后下載價格信息并閱讀給佩戴者。

　　結(jié)論

　　我們現(xiàn)在已經(jīng)開始了這項新技術(shù)的第一次完整的臨床試驗。雖然這項技術(shù)還處于開發(fā)的初期階段，但是我們的創(chuàng)新能力必定能給我們開創(chuàng)一條幫助視障人士的新的途徑。

　　正如上面所說，我們在這項技術(shù)上有著宏偉的計劃。通過使用LabVIEW作為我們仿真系統(tǒng)的核心以及采用有很強可維護性的軟件架構(gòu)，擴展我們現(xiàn)有的系統(tǒng)來集成未來的新創(chuàng)新技術(shù)的過程將會是簡單而且高效的。