مقاله طراحی و ساخت سیستم تشخیص رنگ گویا برای نابینایان

توجه : به همراه فایل word این محصول فایل پاورپوینت (PowerPoint) و اسلاید های آن به صورت هدیه ارائه خواهد شد

  مقاله طراحی و ساخت سیستم تشخیص رنگ گویا برای نابینایان دارای ۲۲ صفحه می باشد و دارای تنظیمات در microsoft word می باشد و آماده پرینت یا چاپ است

فایل ورد مقاله طراحی و ساخت سیستم تشخیص رنگ گویا برای نابینایان  کاملا فرمت بندی و تنظیم شده در استاندارد دانشگاه  و مراکز دولتی می باشد.

توجه : در صورت  مشاهده  بهم ریختگی احتمالی در متون زیر ،دلیل ان کپی کردن این مطالب از داخل فایل ورد می باشد و در فایل اصلی مقاله طراحی و ساخت سیستم تشخیص رنگ گویا برای نابینایان،به هیچ وجه بهم ریختگی وجود ندارد

بخشی از متن مقاله طراحی و ساخت سیستم تشخیص رنگ گویا برای نابینایان :

طراحی و ساخت سیستم تشخیص رنگ گویا برای نابینایان

چکیده:
بر طبق آمار موسسه بین المللی نابینایان، ضعف یا عدم بینایی یکی از متداول ترین ناتوانایی ها در سطح جهان است. افراد نابینا نیز مانند همه انسانها به اطلاعات نیازمندند و یکی از مهمترین اطلاعات مورد نیاز آنها درک آنان از رنگها و نیازشان به دانستن تمایز بین اشیا و لوازم بر مبنای رنگشان است. در این پروژه سعی شده ابزاری ارائه کردد که بوسیله آن بتوان رنگها را شناسایی و با یک سیستم صوتی و از طریق شنوایی به اطلاع فرد نابینا رساند. این سیستم به صورت کوچک و قابل حمل و با قیمت تمام شده مناسب می تواند به کمک افراد نابینا برآید. ساختار کلی این ابزار شامل سخت افزار آشکارسازی رنگ با کمک فیلترهای رنگی، سیستم کدینگ جهت ارسال کد آدرس رنگ آشکار شده و نهایتاً یک سیستم صوتی شامل یک IC تولید صورت و یک بلندگو می باشد. نتایج تستهای انجام شده نشاندهنده دقت مناسب سیستم گویای رنگ جهت کاربرد مورد نظر است.

تکنیک به کار رفته در دریافت کننده رنگ ها:
راههای زیادی برای دریافت نور از یک سطح وجود دراد. تعدادی از این تکنیک ها را در زیر می آوریم:
۱- monolithic photo diode with light source and litter
نور از یک سطح گداهته ساطع شده و سپس منعکس می شود. فوتودیودها نور گذرنده از فیلترهیا رنگی را دریافت کرده و به ولتاژ در خروجی تبدیل می کند. با افزایش شدت نور به صورت خطی افزایش می یابد. به ازای شدت های نور متفاوت ولتاژ خروجی متفاوت خواهد بود و بر همین اساس رنگهای آشکار شده تشخیص داده می شوند.
۲- Spectral Radioneter

انرژی نور را در ردیف طول موجهای طیف نور مرئی اندازه می گیرد.
۳- Digital camera
یکی دیگر از راههای آشکارسازی رنگ، تنظیم یک دوربین روی سطح و تجزیه و تحلیل اطلاعات دریافت شده است. این یک راه بسیار دقیق با امکان تشخیص رنج وسیعی از رنگها می باشد، و همچنین بسیار گران
۴- LDR with colour litters:

سه فیلتر رنگی را در مقابل یه مقاومت نوری قرار می دهند. فیلترها فوتوریجسترها را می پوشانند. بنابراین وقتی نور از سطح به رجیستر خط می رسد ابتدا از فیلترها عبور می کند که قرمز، سبز و آبی خواهد بود.
تکنیک های به کار رفته در پروژه:
از میان تکنیکهای مختلفی که در بالا بحث شد، تکنیکی که در آن از مقاومت های نوری به همراه فیلترهای رنگی استفاده می شود، در این پروژه به کار رفت. اگرچه روشهای برای آشکارسازی رنگ مناسبل اند ولی بسیار گران قیمت و پیچیده اند. این محصول بایستی بسیار کوچک و قابل حمل باشد.
خروجی این سیستم همچنین باید نامرئی باشد. بدلیل استفاده نابینایان از آن، این تکنیک انتخابی در این پروژه بدلیل سهولت کاربرد و قیمت پایین به کار رفت.
ابزار و وسایل متنوعی برای سنجش رنگ وجود دارد. به طور کلی می توان آنها را در سه گروه زیر دسته بندی کرد:

۱ Colormeters
۲. Spectroradiometers
۳. Spectrophotometers
در تکنیم Tristimulus colormeter یک منبع نور فیلتر شده به همراه سه یا چهار آشکارساز فیلتر شده که پاسخ طیفی را اصلاح می کند و آنرا به استانداردهای CIE نزدیک می کند. این روش اندازه صحیحی از تعداد رنگ را در اختیار ما قرار می دهد ولی هیچ اطلاعات پایه ای و اساسی داده های طیف را به ما نخواهد داد.
این روش جهت اندازه گیری و سنجش رنگ سطوح و اجسام درخشان به کار می رود. از مزایای این تکنیک سرعت، سهولت کار و امکان تکرارپذیری آن در سنجش می باشد. بهمین دلیل این روش برای منترل کیفیت بویژه تغییر رنگ تدریجی بسیار مناسب است.

Spectroradiometer: ابزاری است که برای اندازه گیری مقدار تشعشعات در پهنای باند کم طیف بر اساس طول موج طراحی شده است. اطلاعات حاصل از این وسیله به منظور اندازه گیری و سنجش رنگ اجسام درخشان، تعیین رنگهای وابسته به دما و رنگهای جسم اجسام گداخته به کار می رود.
Tele spectroradiometer: این وسیله شبیه spectroradiometer است که حاوی یک تلسکوپ نیز می باشد که به منظور سنجش رنگ اجسامی که در فواصل دور و خارج از میدان دید را هستند. این ترتیب آنها را برای آزمایشات عینی مناسب ساخته است. از معایب این ابزارها کالیبراسیون طاقت فرسا و خسته کننده آن و عدم مطابقت با استانداردهای روشنایی و دید هندسی می باشد که این روش را در مقایسه با روشهای مشابه نامطمئن ساخته است.

این وسیله به منظور مقایسه طول موج ها در طول مدت زمانی که جسم توان نورانی از دست می دهد، به کار می رود. میزان بهره توان نورانی که جسم از دست می دهد به منظور سنجش رنگ سطوح از اهمیت زیادی برخوردار نخواهد بود. از مزایا و محاسن مهم روش spectrophotometer یا spectroradiometer بر colorimeter کاربردی بودن آن و توانایی آنها برای آشکارسازی امواج نورانی ساطع شده و محاسبه میزان رنگ برای مشاهدان و درخشش های متنوع می باشد.

همه ابزارهای رنگ اساساً از یک منبع تابش، یک جسم (برای سطح رنگها)، یک تیم اپتیکی برای تفکیک طول موجها و آشکارسازهای نور تشکیل شده است. برای طراحی هر یک از این بخشهای سازنده به اطلاعاتی در مورد رنج طیف مورد نیاز، حساسیت، رزولوشن و تکرارپذیری روش نیازمندیم.
به منظور دستیابی به بالاترین دقت در این روش رنج طیف بایستی بین

nm380-360 همراه با باند nm1 باشد. البته اغلب کاربردهای سنجش رنگ سطوح طیفی با رنج nm760-380 با پهنای باند nm5 و فاصله اندازه گیری nm5 مافیست.
منبع تابش معمولاً یک لامپ تابنده یا یک لامپ هلالی شکل کزنون می باشد که بصورت پالسی یا پیوسته است. طیف خروجی لامپهای تابنده (منبع تابش) نرم و قابل پیش بینی اند در حالیکه طیف لامپهای کزنون نامنظم اند بهمین دلیل تولید طول موج کالیبره بسیار مهم می باشد. یک لامپ با نور پیوسته عموماً بسیار پایدارتر از لامپ با نور پالسی شکل است. همین دوره تناوب کوتاه، لامپهای پالسی شکل، آنها را جهت اندازه گیری و سنجش سریع و on-line مناسب ساخته است. این لامپها بدلیل تولید حرارت بسیار کم در بخش رنگهای حساس به دما بسیار کاربرد خواهند داشت. در اغلب موارد لامپهای ویژه ای به کار می روند که بسیار پایدارتر و دارای طول موج های خاص در رنج مورد علاقه می باشند.

تفکیکی طول موج با وسایل مختلفی امکانپذیر می باشد، مانند فیلترها، تیغه ها، منشورها و گریدها.
روش تفکیکی برای تفکیک طول موجها به عواملی چون رنج طیف مورد نیاز، رزولوشن، میزان نور انحرافی و قیمت بستگی دارد. در بسیاری از کاربردهای سنجش رنگ مانند دسته بندی، پردازش یا کنترل که در پهنای باند کم به کار می روند، استفاده از تیغه ها یا فیلترها کفایت می کند. مثلاً در یک وسیله سنجش رنگ وجود ۱۶ فیلتر در فاصله nm20 برای تحت پوشش قرار دادن رنج nm700-400 کافی است.

جهت اندازه گیری در رنج بزرگتری از طول موج ها (فرابنفش تا فروسرخ) یا جهت رزولوشن بالاتر، از منشور یا گریدها استفاده می شود. ترتیب استفاده از گریدها در سیستم این است که پرتوهای پراکنده تقریباً خطی می شوند. آشکارسازهایی در ابزارهای تشخیص رنگ به کار می روند عموماً چند برابر کننده های نوری، فوتودیودهای سیلیکونی یا دیودهای ماتریسی می باشند. چند برابر کننده های نوری عموماً در spectrophotometer و spectriadiometer ها به کار می روند به دلیل حساسیت بسیار بالا و نویز پایین سیم.

اما این چندبرابر کننده ها دارای رنج دینامیکی محدود برای پاسخ خطی هستند و دارای ابعاد بزرگ می باشند. در ضمن بسیار شکننده و حساس در برابر اثرات میدان مغناطیسی می باشند. اما فوتودیودهای سیلیکونی این معایب را ندارند ولی از حساسیت کمتری نسبت به چند برابر کننده های نوری برخوردارند. از مزایای فوتودیودهای سیلیکونی، قیمت کم، ابعاد کوچک و پایداری طیف آنها می باشد که آنها را جهت سنجش رنگ مناسب ساخته است.

در بسیاری از spectrophotometer و spectriadiometer آشکارسازهای ماتریسی به کار رفته است. از مزایای سیتمهای ماتریسی این است که در کسری از ثانیه یا کمتر (میلی ثانیه) می توان طیف نوری مرئی را بدست‌آورد. این سیستم برای تصویربرداری (on-line) و بررسی حرکات بسیار مفید می باشد. آشکارسازی های ماتریسی که در سنجش و اندازه گیری رنگ کاربرد دارند در رزولوشن طیف تولیدی محدودیت ایجاد می کنند.
بخشهای مختلف دستگاه:
– قسمت تغذیه
– Light Source
– فیلترهای رنگی (R,G,B)
– محفظه ایزولاسیون نوری (mouse)
– فوتوسل ها و مدار بایاسینگ آن (حسگر نور)
– مدار مقایسه گر
– مدار تولید صوت
قسمت تغذیه:
در این قسمت برای تغذیه از یک IC (رگولاتور) ۷۸۱۲ استفاده شد.
تعریفی از عملکرد قسمتهای بلوک دیاگرام:

Light Source:
LEDها کم رنگند. رنگ از طریق باند کپی که در ساختار نیمه هادیها به کار می رود، مشخص می شود. ledهای قرمز، سبز، زرد و آبی رایج اند. نور سفید شامل همه رنگهست و بصورت مستقیم نمی توان آنرا از یک LED بدست آورد. LED نور سفید واقعاً سفید نیست. LED سفید در حقیقت LED آبی رنگ نیترید گالیم با پوششی از فسفر است که وقتی با LED نور آبی برانگیخته می شود، علاوه بر طیف وسیعی از نور آبی که گسیل می کند نور نسبتاً سفیدی تولید می شود. نور حقیقی سایه ای از رنگ آبی را داراست (مشابه رنگ لامپهای بخار جیوه ای در خیابان ها) در منحنی نشان داده شده، پیک منحنی در قیمت چپ منحنی کوتاهترین طول موج نور آبی از LED است. تجمع گسیل در سمت راست بلندترین طول موج گسیل شده از فسفر می باشد.

زاویه دثیود روشنایی LED ها معمولاً به نسبت عکس تغییر می کنند. زاویه دید بزرگتر در روشنایی کمتر حاصل می شود. زیرا میزان کل نور خروجی LED در سطح وسیعتری پخش می شود. برای چراغهای جلوی اتومبیل زاویه ۰۲۰ اختصاص یافته است که این زاویه دید کمترین زاویه دید در دسترس است که پرتو نور شدیدی را در جلوی اتومبیل فراهم می کند. شدت نور در واحدی به نام Candle Power رده بندی می شود. یک پرتو ویژه نور LED در رنج (mcd5600-4000) می باشد. اندازه کمترین پهنای باند پرتو را مشخص می کند. یک دیود بزرگ با لنز نیبتاً بزرگ توانایی کانونی کردن یک پرتو باریک را دارد.

به طور مثال در مواردیکه چراغ جلوی اتومبیل در اندازه بزرگ به کار می رود، یک پکیج دیود Dmm کافیست. پکیج دیود mm10 که پرتو باریک تری را فراهم کند در دسترس می باشد.
LED های سفید با پرتو متراکم، نأثیر معکوسی دارند. هرچه دسته پرتو باریک تر و متراکم تر باشد صفحه نمایش درحالیکه خارج از زاویه دید به آن نگاه شود، تاریک تر به نظر می رسد. LEDهای رایج با زاویه مثل Bachman و Aristo در طول روز، زمانی که خارج از زاویه دید به آنها نگاه شود، روشنتر از LED های سفید با پرتو متراکم به نظر می رسد. این مسئله به این علت است این نوع LEDها نور را در تمام جهات منتشر می کنند. مع الوصف LED هایی با زاویه دید باز نمی توانند هر نوع دسته اشعه ای را در تاریکی منتشر کنند. LEDهای سفید که درای لنز با اشکال متفاوتند، زاویه دید بازتری دارند اما نور را به صورت یک دسته اشعه متراکم نمی کنند.