交通灯毕业论文最新范文8篇之第四篇：研究适合红绿色盲人群的红绿灯势
摘要：随着现今道路上车辆数目的增多， 红绿色盲患者的交通安全的问题变得越来越突出。该项目针对红绿色盲患者交通安全就现今红绿灯现状提出四个改进方向， 分别是改变红绿灯的灯光强度、颜色复合改变红绿灯的灯光、在红绿灯上加入一些特定含义的图形、在红绿灯上加入体感识别方式。通过调研这些方案红绿色盲患者对红绿灯的识别敏感度的变化， 优化改进以上四点内容， 使红绿色盲患者可以明显区分出颜色及其意义的红绿灯， 提高交通出行安全保障。
关键词：红绿色盲； 交通灯； 灯光强度； 颜色复合； 特定图形； 体感识别；
Abstract:
With the increase of vehicles on the road today, safety problem of daltonism has become more and more prominent. The project proposes four improvement directions from traffic lamp for safety of daltonism: the light intensity of traffic lights, the color combination change the lights, the graphics of specific meanings on traffic lights, and the somatosensory recognition on traffic lights. By investigating the changes of the sensitivity of daltonism to traffic lights, we can optimize and improve the above four points, so that daltonism can distinguish the colors and obtain right meanings of the traffic lights.
Keyword:
Daltonism; Traffic lights; Light intensity; Color composition; Specific graphics; Somatosensory recognition;
红绿灯作为交通安全的重要公共设施保障， 是我们日常工作和生活中常见的一种工具。特别是随着国家经济的飞速发展， 私家车数量飞速增多的今天， 红绿灯为适应社会的发展也在不断的推陈出新。但是， 在红绿灯设计者不断开发新的交通情景下红绿灯的同时， 不能忽视一个弱势群体--色盲人群， 通过交通路口时的安全。色盲最先由Huddart在1977年首先提出。二十世纪Wilson提出色盲是通过X型连锁遗传的方式传递。据统计， 红绿色盲的发病率在白种人中较高， 约为8%, 黑种人较低， 约为3%.在我国人群中， 男性发病率约为7%, 女性发病率约为0.5%, 换算成具体人数， 在中国也有近亿人口， 所以念及红绿色盲人群的出行安全， 实验设计适合红绿色盲人群的红绿灯势在必行。现今中国的红绿灯已有一部分通过在红绿灯灯头增加特定的图形， 以期红绿色盲患者分辨出红灯和绿灯， 但该种方式存在图案单一且不易辨别的缺陷。鉴于以上该问题， 我提出了以下四点设计改进方向。
1 增强灯光亮度
笔者在红绿色盲患者的色觉检查及正常人颜色视觉的研究工作中文献观察到， 在具有一定饱和度， 波长在5500°A的色光照射条件下， 正常色觉者所观察到的光谱和红绿色盲患者在混合光照射条件下所观察到的光谱一样。据此， 笔者认为， 先天性红绿色盲患者由于视锥细胞的功能异常， 而导致自身的色觉对混合光照射下的物体， 所反射的色光的感觉只相当于正常色觉者在5500°A波长的色光照射下物体所反射的色光感觉。
人们所看到的颜色与亮度是相互关联的， 并不是独立的变量， 有的颜色偏亮 （如白） , 有的颜色偏暗 （如黑） .红色盲看到的红色是深褐色或黑色， 而看到的绿色是土黄色；绿色盲看到的绿色是土黄色， 红色是褐色。增强灯光亮度， 可以加强红绿色盲人群对红绿灯的区分度， 为得到红绿灯红绿两个灯头灯光亮度的调节对红绿色盲人群影响的数据， 进行了实验， 运用控制变量的方法分别调节红绿灯的亮度， 得到了以下数据： （实验中以红绿灯的倍数以正常发光亮度为基本单位， 正常发光亮度记为1倍。区分度分为五级， 红绿灯正常发光记为3级）
表1 红绿色盲人群对红绿灯灯头亮度变化分辨度变化表
红绿灯正常发光亮度：红色4000-6000mcd、绿色8000-10000mcd
根据实验得出图表中的数据可以得出结论， 当红灯头亮度不变， 绿色灯头的亮度达到正常值的四倍时， 红绿灯的两个灯头的亮度达到了最大。
2 复合颜色
光是电磁波的一种， 人眼只能看到大概是400-700纳米波长的电磁波。自然界中不同颜色的光其实是波长不同的电磁波， 但是随着人与动物对自然界的适应和进步， 所以人与动物的视觉系统产生了一些不同的进化。而三原色， 也是人对自然界适应进化而来的。对于人类来说， 因为视觉系统的缘故， 所以无法分辨出由三原色而混合形成的其他颜色和其他波长颜色的光的区别。
人对光的不同感知来源于人身体里的视锥细胞， 人身体里一共有3种视锥细胞， 3种视锥细胞分别称为短波、中波、长波视锥细胞。因为不同的视锥细胞对不同波长的可见光的敏感度不同， 导致每种电磁波可见光对不同的视锥细胞的神经刺激也不同， 因此人的双目能够感知不同波长的每种单色光。
但是在自然界中， 还存在很多混合波的可见光， 他们的混合会使他们失去原来光波的颜色， 如红色光在和蓝色光混合会产生新的粉红色光。虽然人的肉眼无法辨别混合光波与同色单色可见光波的区别， 但是却可以通过物理的光分解法去把混合光波的混合光区分出来。不仅红色、绿色、蓝色混合可以得出其他颜色的光， 别的颜色也可以做到。那么为什么三原色是红绿蓝呢？因为红绿蓝三种颜色的光对于人类来说是最高饱和度的颜色的光， 他们三种颜色会对人的视网膜上的三种视锥细胞的刺激有最大的差别， 所以三原色是红绿蓝。
因为各个颜色的光对三种视锥细胞的刺激的差别， 所以各种颜色的光的饱和度也大不相同。比如对于RGB来说， 当你眼中的三种视锥受到相同刺激时， 你的三种视锥细胞就会无法辨别这种光波， 所以在人们的眼中就会呈现白色这种颜色， 这也就是为什么三原色的光重和在一起会呈现白色的原因。
红绿色盲者的视网膜上因缺少可以接受中波的视锥细胞， 所以他们分辨不出接近中波的可见光。对于红绿色盲患者来说， 整个世界的色调都是低维的， 他们无法分辨波长比绿色光长的单色可见光。例如红光、橙光、黄光和绿光。尤其是红光和绿光， 对于他们的视觉系统来说更是无法辨别。故而， 在最小改变灯头颜色的情况下， 使红绿色盲患者分辨出红绿灯的做法就只能选择改变绿色灯头的颜色， 把绿色灯头的光向波长较短光的方向移动， 比如在在绿灯头中加入一些蓝光。
3 增加特定符号
通过调研红绿色盲患者通过红绿灯交通路口的细节和行为表现情况的调研结果情况显示， 大多数红绿色盲患者在通过交通路口时出现了惊慌等焦虑情绪， 判别红绿灯是红灯还是绿灯时都是通过周边路人的行为而判定的， 而其他少数红绿色盲患者判定则是通过红绿灯的上下或左右的位置来判别红灯和绿灯。这就导致红绿色盲患者在通过红绿灯交通路口时存在很大的安全交通隐患。
对于上面这个问题， 我们可以在红绿灯头上加入一些特定的符号。例如， 我们确立一个全国乃至全世界的红绿灯生产标准， 标准规定， 从上至下， 或者从左至右， 三种颜色的灯的排列顺序依次为红色灯、黄色灯和绿色灯。即最上 （左） 面的灯亮表示红灯， 中间的灯亮表示黄灯， 最下 （右） 面的灯亮表示绿灯。为了能快速区分， 我们还可以赋以三种颜色的灯为不同的形状。如最上 （左） 面的灯是"一"字型， 中间的灯是"△", 最下 （右） 面的灯是"○".这样， 红绿色盲的人看到最上 （左） 面的"一"字型灯亮， 立刻就可以知道这是红灯， 看到最下 （右） 面的"○"灯亮， 就是绿灯。
4 体感识别
对于人类能感受到的颜色， 可以通过红绿蓝三种颜色合成， 那么对于电路元件而言， 只需要知道某个物体发射/反射的红绿蓝三色分量， 就可以合成出它的颜色了。在手机定位比较准确的大城市中， 我们可以直接在手机的定位系统上加入辨别交通路口红绿灯的功能， 当人们通过交通路口时， 手机将弹出窗口提示路人当前红绿灯的状态；在一些手机信号不好、定位不准的城市， 我们可以在红绿灯上安装一个信号发射装置， 该信号发射装置发射信号与红绿灯灯头的颜色变化保持网络同步， 这个信号发射装置他能够发射一种电磁波， 这个电磁波可以被手机接受并转化为文字或其他方式的信息， 使红绿色盲患者可以通过手机可以知道当前红绿灯是红灯还是绿灯。
5 实验与结论
为了验证采用灯光亮度、复合颜色、体感识别及特定符号等改进的交通灯系统， 本研究采用查找文献与进行实验相结合的方法进行。对红绿灯的亮度调节和颜色复合的相关文献进行总结， 经过分析和归纳， 提出面向红绿色盲人群的交通灯灯头的颜色和亮度的模型假设。
然后进行实验， 通过对实验变量不断修改， 得出了以下四条结论：当红灯头亮度不变， 绿灯头的亮度是标准下的四倍时， 红绿色盲患者对红绿灯的分辨感比较强；当红灯头颜色不变， 绿灯头中加入一些蓝光时， 红绿色盲患者对红绿灯的分辨感比较强；在红绿灯中加入一些特定符号， 红绿色盲患者对红绿灯的分辨感比较强；在红绿灯中加入体感识别， 红绿色盲患者对红绿灯的分辨感比较强。最后达到红绿患者能轻易辨别红绿灯的目的。
参考文献
[1]潘海鸿， 陈琳， 黄炳琼， 等。基于TCS230传感器的高精度颜色识别系统设计[J].微计算机信息， 2009, 25 （6） :159-161.
[2]可荣硕， 马晓军， 张思博。基于RGB色彩空间的颜色识别系统设计[J].微计算机信息， 2010, 26 （5） :46-48.
[3]张智博， 王艳， 殷天明。基于TCS230的颜色识别系统设计[J].机械与电子， 2010, 7 （1） :54-58.
[4]蔡欢， 闵乐泉。三个态变细胞神经网络理论及其在色盲辨色中的应用[J].中国体现学与图像分析， 2006, 11 （1） :27-31.
[5]吴兵， 陈立刚。面向色盲人群的色彩设计系统研究[J].巢湖学院学报， 2008, 10 （6） :77-81.
[6] 俞自萍， 颜色视觉与色盲[M].贵阳：贵州人民出版， 1988:144-168.
[7]刘茂君， 杨广富。色觉心理学与色肓生物反馈综合疗法[J].中国行为医学科学， 1996, 5 （3） :165-166.
[8]李��泳， 李继陶， 陈侦培。生理视觉对颜色辨别阈值的模糊统计分辨理论[J].生物医学工程杂志， 1 （2） :31-35.