FPGA红外瞳孔追踪系统[项目源码]

本文详细介绍了2024年嵌入式FPGA竞赛国特-最佳创意奖作品——红外瞳孔追踪系统的设计与实现。该系统基于FPGA平台，通过红外窄带滤波摄像头捕获眼部图像，利用暗瞳效应产生的亮斑进行瞳孔定位。系统核心模块包括可控阈值二值化、多目标追踪定位、深色瞳孔提取、瞳孔坐标计算及实时画框叠加。作者分享了硬件基础、系统框图、关键模块代码（如binarization、VIP_multi_target_detect等）及功能模块（如rec_rst眨眼重置、cnt_all亮度调节）的实现细节。项目采用易灵思Ti60F100开发板，结合红外补光灯和特制摄像头，实现了眼动方向的八角定位和实时视频输出。文章还包含作者对大学学习经历的感悟，强调信息获取能力的重要性。 在当今科技不断进步的时代，人们对于人机交互的需求日益增长，特别是对于更加自然、直观的交互方式的需求。红外瞳孔追踪系统作为这一领域的一项创新技术，通过高精度的检测和追踪人的瞳孔运动，为实现更加丰富的交互方式提供了可能。基于FPGA平台的红外瞳孔追踪系统因其高度的实时性和准确性，受到众多研究者的关注和应用。 FPGA（Field-Programmable Gate Array，现场可编程门阵列）是一种可以通过软件编程来实现硬件逻辑功能的芯片。FPGA具有性能高、功耗低、可靠性高、可重复编程的特点，非常适合于需要高速处理的图像处理领域。在本项目中，研究者利用FPGA的这些特性，结合红外窄带滤波摄像头，开发了一套能够实时捕获眼部图像并准确定位瞳孔位置的系统。 该系统的核心功能模块包括可控阈值二值化、多目标追踪定位、深色瞳孔提取、瞳孔坐标计算及实时画框叠加等。通过这些模块的协同工作，系统能够准确识别和追踪瞳孔的位置变化。二值化模块能够将捕获的图像转换为黑白图像，便于后续处理；多目标追踪定位模块能够在动态场景中准确识别瞳孔目标；深色瞳孔提取模块能够从复杂的背景中提取出深色的瞳孔特征；瞳孔坐标计算模块则能够计算出瞳孔的精确位置；实时画框叠加模块则在显示设备上实时显示瞳孔追踪的可视化反馈。 在硬件实现方面，本项目采用的是易灵思Ti60F100开发板。该开发板搭载了性能强大的FPGA芯片，能够满足高速图像处理的需求。同时，项目还结合了红外补光灯和特制摄像头，以确保在各种光照条件下都能稳定地捕获眼部图像。系统框图和关键模块代码的详细分享，为后来的研究者提供了宝贵的参考资源。 在软件实现方面，作者提供了包括binarization、VIP_multi_target_detect等关键模块的代码实现细节，以及rec_rst眨眼重置、cnt_all亮度调节等功能模块的实现。这些代码和功能模块的设计与实现，展示了研究者在嵌入式系统设计方面的深厚功底和对细节的把控能力。 除了技术层面的探讨，作者还分享了自己在大学期间的学习经历和感悟，特别强调了信息获取能力的重要性。在当今信息爆炸的时代，如何快速有效地获取和筛选信息，对于科研人员来说是至关重要的能力。作者的经验之谈对于年轻的科研工作者具有很大的启发和指导意义。 此外，瞳孔追踪系统在多方面的应用潜力巨大，如虚拟现实、眼控交互、安全认证等领域。其能够为用户提供更为自然、直观的交互体验，并且在特定领域内可提供更为精确和可靠的人机交互方式。