使用LabVIEW來原型化及驗證視障人士輔助LED眼鏡

　　我們按照下列開發步驟來創建我們的系統：

　　1. 失明仿真。
　　2. 開發實時圖像優化，如邊緣檢測和對比度優化等。
　　3. 開發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進行了原理驗證性研究。結果兩者都可以很容易地發現和識別出我們系統所處環境中的物體，而這些物體以往是看不到的。

　　使用NI視覺開發模塊提供的功能，我們開發了各種內嵌的處理算法，如降采樣和基于高斯模糊的細節簡化算法。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。例如，我們使用色彩對比函數選板中的函數創建了人臉識別算法。

　　最開始，被測物體是通過一個商業的頭部顯示器(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 解決方案的優勢

　　通過使用USB-8451接口模塊來采集回轉器數據(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的開發，而且幫我們節省了開發成本。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，讓我們轉向NI的產品。同時，作為NI的典型硬件產品，USB-8451在安裝驅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。

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

　　技術前景展望

　　這項技術在未來有著無窮的發展潛力。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，我們可以實現條形碼識別算法，這已經是NI視覺開發模塊的一部分，使我們的產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。

　　結論

　　我們現在已經開始了這項新技術的第一次完整的臨床試驗。雖然這項技術還處于開發的初期階段，但是我們的創新能力必定能給我們開創一條幫助視障人士的新的途徑。

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