EyeTech視線跟蹤技術(shù)如何成為主流?

視線跟蹤技術(shù)，和EyeTech Digital Systems公司的眼動儀類似，其看似簡單：即找出視線的聚焦點(diǎn)但很復(fù)雜。自1901年這項(xiàng)技術(shù)發(fā)明以來有有百年歷史，近二十年來，EyeTech一直處于該領(lǐng)域最前沿。下面是EyeTech的視線跟蹤流程：

最初,EyeTech使用商業(yè)模擬攝像機(jī)和電腦，創(chuàng)建一個(gè)“窗口鼠標(biāo)”,來控制眼睛定位。EyeTech眼球追蹤技術(shù)從瞳孔位置確定視線方向，從人類角膜確定850納米紅外光線。這項(xiàng)技術(shù)最初是為殘疾用戶發(fā)明的，幫助他們更充分地與外界交流。包括由ALS,腦癱,肌肉萎縮癥、脊髓損傷、創(chuàng)傷性腦損傷,和中風(fēng)引起的殘疾病人。因?yàn)槟抗庾粉櫠ㄎ豢萍?，受到這些疾病干擾的人的生活有了質(zhì)的飛躍。EyeTech網(wǎng)上有一系列推薦視頻。
然而輔助技術(shù)市場的規(guī)模相對較小,EyeTech的創(chuàng)始人羅伯特•沙普意識到：如果能降低實(shí)施成本,規(guī)模,和能耗，這項(xiàng)技術(shù)可能有更龐大的潛在用戶群。下面是沙普的目標(biāo):
•獨(dú)立操作(不需要電腦的)
•“緊湊型”大小
•低功率(< 5 w)
•成本低(< 200美元)
•優(yōu)越的目光追蹤定位能力
•多操作系統(tǒng)支持
•現(xiàn)場升級
•合理的開發(fā)時(shí)間和成本
對于典型的嵌入式系統(tǒng)，這些都不算困難。但當(dāng)算法需要用電腦進(jìn)行負(fù)載處理時(shí),這些目標(biāo)就存在設(shè)計(jì)上的重大挑戰(zhàn)。毫無疑問,如果能找到一個(gè)有足夠的處理功率的設(shè)備，沙普和他的團(tuán)隊(duì)就會使用單片機(jī)。面對現(xiàn)有的x86處理器PC級別代碼,顯然上述設(shè)想不易實(shí)現(xiàn)。
 沙普了解到Xilinx Zynq SoC是合適的設(shè)備項(xiàng)目。Zynq SoC芯片上,雙核ARM cortex - a9 MPCore處理器可以運(yùn)行現(xiàn)有的基于電腦的代碼，重新編譯并提供一個(gè)可操作的系統(tǒng)。然后,為加速代碼的各個(gè)部分，沙普的團(tuán)隊(duì)工作績效最差任務(wù)的交給Zynq SoC芯片上的PL(可編程邏輯)。移植代碼花了兩年時(shí)間,工程師團(tuán)隊(duì)從兩人到四人，他們利用兼職時(shí)間研究項(xiàng)目。
最終,可以跟蹤的項(xiàng)目能使產(chǎn)品凝視幀速率從40上升到到200 +幀/秒。許多視線跟蹤應(yīng)用程序可以適應(yīng)較慢的幀速率,但某些應(yīng)用程序(如測試腦損傷）需要較快的幀速率和一個(gè)精確的結(jié)果。
這是AEye的印刷電路板

這是一個(gè)相當(dāng)小的電路板! Zynq Z-7020 SoC寬度17毫米,電路板僅略高于Zynq SoC套裝軟件。注意上圖右邊美國硬幣，可以進(jìn)行尺寸估計(jì)。這里有一個(gè)AEye板的硬件框圖:

這是EyeTech如何給Zynq SoC的處理系統(tǒng)和可編程邏輯分配任務(wù):

沙普指出，由于硬件和軟件的劃分不絕對，Zynq SoC中高性能處理系統(tǒng)和可編程邏輯的實(shí)用性有助于創(chuàng)造理想的快速開發(fā)環(huán)境。設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)要想實(shí)現(xiàn)比200 fps幀速率更高標(biāo)準(zhǔn)，就必須將任務(wù)從處理系統(tǒng)移動到可編程邏輯。
 視線跟蹤技術(shù)如何成為主流?每輛車的視線跟蹤系統(tǒng)幫助對抗司機(jī)疲勞;通過化學(xué)誘導(dǎo)使注意力集中,幫助人們減少分散在手機(jī)、平板電腦上的注意力。如果證明有效,保險(xiǎn)公司可能立刻會游說新車主安裝跟蹤系統(tǒng)。這是科幻小說里才出現(xiàn)的場景嗎?看看這個(gè)Mesa, AZ電視新聞?lì)l道3的視頻。
(注意:這個(gè)博客是一個(gè)總結(jié)報(bào)告。在圣克拉拉舉行的2015嵌入式視覺峰會上，Xilinx的羅伯特•沙普和丹•艾薩克斯做了如上的總結(jié)報(bào)告。)