基于眼動生理特征的視覺隨動系統(tǒng)
- FPGA程序設(shè)計
程序分為串口接收與云臺控制部分和視頻處理部分。兩部分程序并行運行,相互保持獨立。
2.2.1
串口接收與云臺控制部分
通用板處理后結(jié)果用串口發(fā)送到串口接收與云臺控制模塊,此處對命令進行譯碼,分別進行云臺電機的運動控制和攝像頭的拉遠拉近以及聚焦的控制。
2.2.2
視頻處理部分
先配置編碼芯片和解碼芯片,對視頻輸入信號進行行,列,場的分辨。視頻處理主要包括字符疊加,顏色的改變,二值處理等等,處理完的視頻信號疊加上行場信號進行輸出。
2.3硬件電路設(shè)計
主芯片采用BGA封裝,其他芯片為SMA表貼封裝,電路板為八層,信號線寬為5mil,電源線寬30mil,板厚2mm, 為了保證信號完整性,其中4層為信號走線層,兩層地層,兩層電源層,信號層之間用地層或電源層隔開,相鄰信號層走線盡量保持垂直。
- 設(shè)計性能指標
- 雙路人眼圖像的分辨率為320x240,平均處理速度為10幀/秒;
- 視頻眼鏡雙路VGA視頻顯示,分辨率為640x480,幀頻為25幀/秒;
- 水平方向視場范圍為0到355度,豎直方向視場范圍為-5到50度,水平轉(zhuǎn)動和俯仰運動的最小角度是0.9度;
- 水平方向視場最大轉(zhuǎn)速約為20度/s,垂直方向視場最大轉(zhuǎn)速約為10度/s;;
- 創(chuàng)新點和結(jié)論
- 將遠端攝像頭與人眼的觀察動作同步,實現(xiàn)觀察范圍和對象的自動調(diào)整,整個控制過程符合人體用眼習(xí)慣,方便快捷;
- 將專用系統(tǒng)平臺(硬件和軟件自行設(shè)計)和通用系統(tǒng)平臺(軟件設(shè)計)高效聯(lián)合使用;
- 模塊化設(shè)計,方便二次開發(fā),可作為高校學(xué)習(xí)和實驗的平臺。
- 成果的應(yīng)用前景
- 醫(yī)療電子領(lǐng)域
在現(xiàn)場手術(shù)和遠程醫(yī)療中,利用高性能攝像頭可以輔助醫(yī)生準確精細進行手術(shù),同時操作更加方便、人性化;
- 車輛駕駛
駕駛者可利用該系統(tǒng)通過人眼的移動控制車輛的行駛方向,為殘疾人群駕駛車輛提供可能;
- 探測和監(jiān)控
將該系統(tǒng)組裝在機器人上,用于在極端環(huán)境或者對人體有害的環(huán)境等條件下遠程控制機器人探測目標;
- 消費電子領(lǐng)域
基于視覺信息的人機交互可應(yīng)用于3D游戲和家庭影院;
- 軍事領(lǐng)域
可應(yīng)用于頭盔顯示器,在車輛、飛機駕駛員以及單兵作戰(zhàn)時的命令傳達、戰(zhàn)場觀察、地形查看、夜視系統(tǒng)顯示、車輛和飛機的炮瞄系統(tǒng)等;
- 心理學(xué)科學(xué)研究
通過設(shè)置特定視頻場景并實時獲得眼球動作,一定程度上可獲得測試者心理表現(xiàn)的信息,相應(yīng)的技術(shù)結(jié)合腦電及心電的監(jiān)測可以促進對人體系統(tǒng)信息反映及心里活動的研究;
- 實驗平臺
模塊化設(shè)計,可作為高校課程實驗和課外創(chuàng)新活動的平臺,學(xué)生可以編寫自己的算法實現(xiàn)不同的功能。
雖然我國在此領(lǐng)域的研究和開發(fā)工作已經(jīng)開展,但是目前國內(nèi)市場上尚無具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的同類產(chǎn)品。由于其在民用和軍用方面的廣泛和重要的應(yīng)用,其經(jīng)濟效益十分可觀。
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