基于眼動(dòng)生理特征的視覺(jué)隨動(dòng)系統

系統按照功能分為4個(gè)模塊：

1. 云臺模塊，由云臺、攝像頭和步進(jìn)電機組成，主要功能是控制云臺攝像頭的水平轉動(dòng)、俯仰運動(dòng)和自動(dòng)對焦，并采集圖像；
2. 視頻眼鏡模塊，由視頻眼鏡及其控制板，內置兩個(gè)微型攝像頭組成，主要功能是用于顯示云臺攝像頭采集的圖像并通過(guò)內部放置的兩個(gè)微型攝像頭采集人眼圖像；
3. 圖像處理及顯示平臺，采用Intel低功耗ATOM系列處理器平臺，安裝Windows XP操作系統，由液晶顯示屏顯示界面，主要功能是顯示工作界面，實(shí)現人眼運動(dòng)識別并返回計算結果；
4. 主控制板，采用FPGA為主處理芯片，帶有高速存儲器和串口、視頻接口、云臺接口等，它是整個(gè)系統的核心控制模塊，主要功能是負責與云臺、圖像處理平臺和視頻眼鏡之間的數據交互，管理整個(gè)系統的數據流和控制流；

2. 工作流程

整個(gè)工作流程如下圖所示：

圖2 工作流程

通過(guò)視頻眼鏡內部的兩個(gè)微型攝像頭采集人眼圖像，圖像處理平臺實(shí)現人眼的運動(dòng)識別，主控制板根據圖像處理結果控制云臺攝像頭的移動(dòng)和自動(dòng)對焦，并將攝像頭采集的圖像在視頻眼鏡中顯示；繼續對人眼進(jìn)行監控判斷，形成不斷循環(huán)的閉環(huán)運行流程。

• 研究的主要內容

1. 模塊組成
   1. 云臺模塊

云臺模塊由云臺、電機模塊、攝像頭和外接口組成，它的功能是控制電機的轉動(dòng)從而實(shí)現攝像頭的水平和垂直方向的運動(dòng)，同時(shí)把攝像頭采集的圖像輸出。

1. 云臺采用PTS-3030CQ型號的吊裝云臺（圖4-1-1-1），內置兩個(gè)24V交流電機，水平旋轉角度最大為355度，俯仰角度范圍為-5度到50度。由于該云臺需要交流供電，不滿(mǎn)足本項目要求，所以將原有的交流電機更換成直流步進(jìn)電機。

圖 4-1-1-1

2. 電機模塊由兩個(gè)12V直流兩相步進(jìn)電機（圖4-1-1-2）和配套的電機驅動(dòng)器組成。步進(jìn)電機的步距角為1.8度，最大靜力矩約為3600 g*cm，如圖1-2所示。驅動(dòng)器的驅動(dòng)電壓小于40V，驅動(dòng)電流0.8—5V可調，細分數可由撥碼開(kāi)關(guān)設定1/2，1/4，1/8，1/16。

圖4-1-1-2

3. 攝像頭采用彩色一體化攝像機（圖4-1-1-3），成像元件是SONY CCD image sensor，PAL制信號輸出，22倍光學(xué)變焦，同時(shí)有自動(dòng)聚焦和手動(dòng)聚焦兩種模式，可以通過(guò)RS485協(xié)議對攝像頭進(jìn)行相關(guān)控制，攝像頭所需電源為12V直流電壓，200mA電流。

圖4-1-1-3

4. 外接口采用25針接插件，主要功能是整合云臺內部所有控制線(xiàn)，方便與外部連接和使用。外接口定義如圖4-1-1-4所示。

圖4-1-1-4

云臺模塊通過(guò)更換電機，安裝攝像頭，整合所有控制線(xiàn)到外接口從而實(shí)現對原有的云臺改裝，滿(mǎn)足本項目實(shí)際需要。