基于眼动生理特征的视觉随动系统

3. ge sensor，PAL制信号输出，22倍光学变焦，同时有自动聚焦和手动聚焦两种模式，可以通过RS485协议对摄像头进行相关控制，摄像头所需电源为12V直流电压，200mA电流。

图4-1-1-3

4. 外接口采用25针接插件，主要功能是整合云台内部所有控制线，方便与外部连接和使用。外接口定义如图4-1-1-4所示。

图4-1-1-4

云台模块通过更换电机，安装摄像头，整合所有控制线到外接口从而实现对原有的云台改装，满足本项目实际需要。

1. 视频眼镜模块

视频眼镜模块由headplay视频眼镜，两个微型摄像头和USB视频采集卡改装而成，两个微型摄像头放置在视频眼镜内，同时其视频线连接到USB视频采集卡上，主要功能是一方面使用者戴上视频眼镜能观看视频，另一方面两个内置的微型摄像头采集使用者左右眼图像，通过USB视频采集卡发送到上位机用于瞳孔定位和识别。

1. 视频眼镜采用headplay视频眼镜（如图4-1-2-1、4-1-2-2、4-1-2-3所示），它的显示器类似PC的显示设备，采用先进的LCOS硅基液晶，解析度高且省电，同时可提供640*480、800*600、1024*768三种规格分辨率，带来52英寸的视觉感受；在显示器的下方设置有2组可调滑块，用户可根据实际佩戴需求调节焦距和左右屏幕的距离。另外这款视频眼镜具有丰富的外围接口，提供AV、S-video、VGA三种接口，并支持PAL、NTSC和SECAM格式；同时支持CF、USB设备，能读取图像、音频和视频，并具备视频解码能力，支持MP3、MPEG3、MPEG4、AVI、JPEG等。

图4-1-2-1

图4-1-2-2

图4-1-2-3

2. 微型摄像头采用XL-3010CP4超微型摄像头（图4-1-2-3），尺寸仅为12mm*12mm，1/4 SONY CCD，PAL制（582*500）视频输出，12V直流电压和100mA电流供电，

图4-1-2-3

3. USB视频采集卡采用一路easycap视频采集卡（图4-1-2-4），输入接口有AV、S端子和音频输入，可将采集的视频和音频通过USB口传输到电脑上播放或存储。

图4-1-2-4

1. 图像处理及显示平台

图像处理平台采用IEI Technology Corp的WAFER-945GSE母板（图4-1-3-1,4-1-3-2），主要功能是处理USB视频采集卡采集的左右眼图像，识别人眼的运动方向，并把计算结果通过串口发送到信号处理板。

WAFER-945GSE母板基于Intel Atom系列低功耗处理平台，1.6GHZ的时钟频率，533MHz前端总线和512KB L2 cache，同时外围接口丰富，如网口，串口，USB口，VGA，LVDS等。本项目中在该板上安装XP精简版操作系统，运行VC程序实现图像接收、处理和结果发送功能。

图4-1-3-1

图4-1-3-2

1. 主控制板

主控制板采用FPGA为主处理芯片，带有高速存储器和串口、视频接口、云台接口，通过各个接口与图像处理平台、视频眼镜和云台之间实现数据交互，管理整个系统的数据流和控制流。

下图是主控制板设计图：

实物图（第一版）如下图所示，第二版已经投出。

主要芯片介绍：

1. XC3S1200：可编程逻辑器件（FPGA）

FPGA 的优点：易于实现并行处理；易于实现流水线操作；通过开发工具在计算机上完成设计，电路设计周期短；对硬件系统可靠性高，程序跑飞可能性不大；规模越来越大，实现功能越来越强，同时可以实现系统集成；可反复修改逻辑。FPGA在系统中起桥接作用，又是系统的主控者，由它来完成外围芯片的控制，及数据的传输。

XILINX公司的FPGA目前分为2大类：Spartan类和Virtex类，前者主要面向低成本的中低端应用，是目前业界成本最低的一类FPGA；后者主要面向高端应用，属于业界的顶级产品。这两个系列的差异仅限于芯片的规模和专用模块上，都采用了先进的0.13、90甚至65制造工艺，具有相同的卓越品质。

目前，比较流行的FPGA类型是Spartan3E系列，其家族列表如下：

综合考虑各系列FPGA的块RAM容量和最大可用I/O数以及处理速度等指标，选用中Spartan3E系列的XC3S1200E，其封装为FG676。

2. SAA7113:8位视频解码芯片

SAA7113是飞利浦公司视频解码系列芯片的一种，非常具有代表性，在很多视频产品如电视卡、MPEG2、MPEG4中都有应用，熟悉了7113的原理后，对其它系列芯片SAA7114、7115、7118就会很容易理解。SAA7113的主要作用是把输入的模拟视频信号解码成标准的“VPO”数字信号，相当于一种“A/D”器件。7113兼容全球各种视频标准。

3. ADV7179:8位视频编码芯片

ADV7179适合各种优先考虑封装空间的视频应用，如第三代移动电话或数码相机等，提供视频输出功能。该器件采用紧凑的芯片级封装，尺寸仅为6 mm x 6mm，并提供适用于CCIR656标准视频输入的选项，内含或不含嵌入式时序信息。视频性能不受影响。它具有高级滤波功能（SSAF滤波器）和最高达-80 dB的专业级视频信噪比(SNR)，可在小屏幕上