摘 要

本文通过摄像头进行采集物体的颜色信号,再利用MSP430单片机来使其转化成颜色语音信号来设计一款色盲助视系统，主要目标分两个部分：研制基于单片机的红、绿、蓝三种基本颜色识别的色盲助视系统；研制基于单片机的红、绿、蓝、黄、青、品红、白七种颜色识别的色盲助视系统。本色盲助视系统主要由视频采集模块、单片机中央处理器、音阶音频输出模块构成。视频采集模块负责采集物体的颜色信息，然后传输给单片机处理中心，单片机将接收到的颜色信号转化为音阶及语音信号，并控制音阶音频模块输出，这样就可以帮助色盲患者识别颜色。

本文主要完成的工作有：

（1）了解颜色识别技术的项目背景及国内外现状及方法并进行对比。

（2）研究分析三基色原理，RGB模型,CMYK模型与HSI模型的基本原理并进行对比，最终选择RGB565为图像颜色信息采集数据与输出数据。最终根据RGB模型的算法完成了对7种不同颜色的识别。

（3）对于MSP430单片机，isd4004语音录放芯片，12864显示屏，捕食者摄像头的性能进行详细分析，最终确定选用该硬件进行实物制作。

（4）研究单片机与各模块之间的连接方式，了解USB通信协议与SCCB通信协议的内容。设计软件，并通过IAR来进行调试，C语言来进行程序设计。

（5）对于研究结果进行总结与分析，并最终确定是否达到研究目标。

本文的特色：设计结合视频采集、信号处理、单片机等多项技术实现色盲助视，重点围绕识别颜色种类、识别效率、识别准确率、软硬件结合、便携式、轻巧易携带等问题展开研究，完成软件仿真和实物制作。

关键词：色盲助视；颜色识别；单片机；SCCB通信协议；RGB颜色模型

Abstract

In this paper, the color of the object is collected by the camera and using MSP430 micro-controller to convert it into color voice signal to design a color vision aid system. The main target is divided into two parts.As the development of SCM system to help blind red, green and blue three primary colors based on recognition and as the development of SCM system helps the color red and green, blue, yellow, green, magenta, white seven colors based on recognition.

The main work of this paper is:

(1)To understand the project background of color recognition technology and the domestic and foreign status quo and methods and make a comparison.

(2)Studying on the analysis of the principle of three colors, RGB model, the basic principle of CMYK model and HSI model are compared. Finally selection of RGB565 for image color information collection and output data.And algorithm based on the RGB model to complete the identification of 7 different colors.

(3)For the MSP430 MCU and ISD4004 voice recording chip and display 12864, predator camera performance of detailed analysis, ultimately determine the selection of the hardware of physical production.

(4)To study the connection between the MCU and the module, and to understand the content of USB communication protocol and SCCB communication protocol. Design software, and through the IAR to debug, C language to carry out the program design.

(5)To summarize and analyze the research results, and finally determine whether to achieve the research objectives.

The system consists of video capture module, single chip microcomputer central processing unit, and scale audio output module.The video capture module is responsible for collecting the color information of the object.And then transmitted to the single chip microcomputer processing center .SCM will receive the color signal into a scale and voice signals and control the output of the audio module to help identify patients with the purpose of color blindness.

Key Words：Color blindness；Color recognition；single-chip；SCCB communication protocol；RGB color model

目录

摘 要 I

Abstract II

第1章 绪 论 1

1.1研究目的及背景 1

1.2国内外现状 2

1.3 本文研究的主要内容及章节安排 3

第2章 色盲助视系统的研究内容与分析 4

2.1视频采集模块 4

2.1.1摄像头选型 4

2.1.2数据输出格式 4

2.1.2摄像头与PC机通信模块 4

2.2单片机及仿真 5

2.2.1 MSP430单片机中央处理模块 5

2.2.2单片机软件仿真 5

2.3 三基色原理 6

2.4 RGB颜色模型 7

2.5 RGB向HSI的彩色空间转换 7

2.6 音阶输出对应关系 8

第3章 色盲助视系统的设计方案 10

3.1 三种基本颜色识别的色盲助视器 10

3.2 七种颜色识别的色盲助视器 10

3.3 系统程序总流程图 11

3.4 MSP430信号采集处理部分软件设计 12

第4章 色盲助视系统硬件的设计与分析 13

4.1 MSP430单片机 13

4.2 isd4004语音模块 14

4.3 12864显示模块 16

4.4捕食者摄像头 17

第5章 色盲助视系统软件设计与分析 19

5.1 MSP430单片机信号处理软件设计 19

5.2 SCCB通信协议 20

第6章 研究结果与分析 22

6.1 三种颜色识别的色盲助视系统 22

6.2 七种颜色识别的色盲助视系统 23

第7章 总结与展望 25

参考文献 27

致谢 28

第1章 绪 论

1.1研究目的及背景

色盲患者在社会生活中有着诸多不便。在中国，男性色盲约占总人数的4%~9%、女性约占0.6%~1.2%。在日本，男性色盲的发生率为3%～4%、女性约为0.7%；而欧美男性色盲大约为总人口的9%、女性约为0.5%。红绿色盲的人数在全球范围占比也很多，男性人口约占7%，女性人口约占0.9%。其中患有二色视觉（色盲）的患者约占2%，患有三色视觉（色弱）的患者约占8%。在中国患有先天性色盲的男性人数约为4%，女性约为0.6%。

有很多人因色盲或色弱在生产生活中受到了很大的影响，产生了很大的压力，并因此改变了他们的性格和个人发展。无法看到颜色会使人心情压抑，个性变得阴暗，并严重影响人的想象以及思维能力，造成他们生产生活的混乱，许多色盲患者甚至面临生存危机。同时，社会的歧视与忽略更让他们在竞争激烈的社会中处于被动。很多色盲患者更是因此走上了违法犯罪的道路。即使如此，当今社会对于色盲患者的辅助设备却不多，社会市场上的色盲眼睛识别颜色种类少，识别效率低，质量差，价格高，导致很多色盲患者无法获得帮助。

助视器是一种能够改善并帮助患者提高他的视觉能力的装置或设备，其效果与助听器类似，助听器可以让听力有缺陷的人听到他原本无法听到的声音，而助视器可以让低视力的人可以清晰的看见他原本无法看见或看清的物体。因此，所有可以提高视力有缺陷的患者视力的任何装备或设备都被称为助视器。助视器主要分为两种：光学助视器（如眼睛）和非光学助视器（如大字印刷品）。