基于眼動(dòng)生理特征的視覺(jué)隨動(dòng)系統(tǒng)

1. FPGA程序設(shè)計(jì)

程序分為串口接收與云臺(tái)控制部分和視頻處理部分。兩部分程序并行運(yùn)行，相互保持獨(dú)立。

2.2.1

串口接收與云臺(tái)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(tái)控制模塊，此處對(duì)命令進(jìn)行譯碼，分別進(jìn)行云臺(tái)電機(jī)的運(yùn)動(dòng)控制和攝像頭的拉遠(yuǎn)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(duì)視頻輸入信號(hào)進(jìn)行行，列，場(chǎng)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(hào)疊加上行場(chǎng)信號(hào)進(jìn)行輸出。

2.3硬件電路設(shè)計(jì)

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(hào)線寬為5mil，電源線寬30mil，板厚2mm, 為了保證信號(hào)完整性，其中4層為信號(hào)走線層，兩層地層，兩層電源層，信號(hào)層之間用地層或電源層隔開(kāi)，相鄰信號(hào)層走線盡量保持垂直。

• 設(shè)計(jì)性能指標(biāo)

1. 雙路人眼圖像的分辨率為320x240，平均處理速度為10幀/秒；
2. 視頻眼鏡雙路VGA視頻顯示，分辨率為640x480，幀頻為25幀/秒；
3. 水平方向視場(chǎng)范圍為0到355度，豎直方向視場(chǎng)范圍為-5到50度，水平轉(zhuǎn)動(dòng)和俯仰運(yùn)動(dòng)的最小角度是0.9度；
4. 水平方向視場(chǎng)最大轉(zhuǎn)速約為20度/s,垂直方向視場(chǎng)最大轉(zhuǎn)速約為10度/s；；

• 創(chuàng)新點(diǎn)和結(jié)論

1. 將遠(yuǎn)端攝像頭與人眼的觀察動(dòng)作同步，實(shí)現(xiàn)觀察范圍和對(duì)象的自動(dòng)調(diào)整，整個(gè)控制過(guò)程符合人體用眼習(xí)慣，方便快捷;
2. 將專用系統(tǒng)平臺(tái)（硬件和軟件自行設(shè)計(jì)）和通用系統(tǒng)平臺(tái)（軟件設(shè)計(jì)）高效聯(lián)合使用；
3. 模塊化設(shè)計(jì)，方便二次開(kāi)發(fā)，可作為高校學(xué)習(xí)和實(shí)驗(yàn)的平臺(tái)。

• 成果的應(yīng)用前景

1. 醫(yī)療電子領(lǐng)域

在現(xiàn)場(chǎng)手術(shù)和遠(yuǎn)程醫(yī)療中，利用高性能攝像頭可以輔助醫(yī)生準(zhǔn)確精細(xì)進(jìn)行手術(shù)，同時(shí)操作更加方便、人性化；

2. 車輛駕駛

駕駛者可利用該系統(tǒng)通過(guò)人眼的移動(dòng)控制車輛的行駛方向，為殘疾人群駕駛車輛提供可能；

3. 探測(cè)和監(jiān)控

將該系統(tǒng)組裝在機(jī)器人上，用于在極端環(huán)境或者對(duì)人體有害的環(huán)境等條件下遠(yuǎn)程控制機(jī)器人探測(cè)目標(biāo)；

4. 消費(fèi)電子領(lǐng)域

基于視覺(jué)信息的人機(jī)交互可應(yīng)用于3D游戲和家庭影院；

5. 軍事領(lǐng)域

可應(yīng)用于頭盔顯示器，在車輛、飛機(jī)駕駛員以及單兵作戰(zhàn)時(shí)的命令傳達(dá)、戰(zhàn)場(chǎng)觀察、地形查看、夜視系統(tǒng)顯示、車輛和飛機(jī)的炮瞄系統(tǒng)等；

6. 心理學(xué)科學(xué)研究

通過(guò)設(shè)置特定視頻場(chǎng)景并實(shí)時(shí)獲得眼球動(dòng)作,一定程度上可獲得測(cè)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(cè)可以促進(jìn)對(duì)人體系統(tǒng)信息反映及心里活動(dòng)的研究；

7. 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)

模塊化設(shè)計(jì)，可作為高校課程實(shí)驗(yàn)和課外創(chuàng)新活動(dòng)的平臺(tái)，學(xué)生可以編寫(xiě)自己的算法實(shí)現(xiàn)不同的功能。

雖然我國(guó)在此領(lǐng)域的研究和開(kāi)發(fā)工作已經(jīng)開(kāi)展，但是目前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上尚無(wú)具有完全自主知識(shí)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(jì)效益十分可觀。