项目4： 可穿戴的嵌入式计算机视觉设备

韩路新 (PB13000404)¹      林展 (PB13203106)²      王熠 (PB13000611)¹      张振兴 (PB13000706)²

¹少年班学院2013级       ²数学科学学院2013级

指导老师：刘利刚

项目简介：

我们构思这个项目的初衷，是为了设计一种可以随身佩带的轻便式光学相机。单目相机所接收到的影像，一方面可以实时记录佩戴者每天生活中所看到事物，另一方面上位机的算法可以借助实时传回的图像实现智能人机交互。

基于这个背景，我们的设计思路和预期目标如下：

• 组装一个单目相机模块，尽可能小，功耗低，续航时间长

• 利用Wifi 与电脑通信，传输图像流数据

• 上位机利用接收的图像信息实现图像处理或智能人机交互

电路图：

 

项目视频：

下载专区：

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项目分工：

• 林展：采购设备，电路焊接，下位机程序，统筹

• 王熠：ppt，视频，报告，3d 打印模型制作，串口通信代码(Java IDE)

• 韩路新：Wifi 模块的Android 通信程序，与下位机通信

• 张振兴：手势识别算法模块

感想与不足：

这次是我们组第一次接触智能硬件，包括3D 打印，模拟电路等内容，既兴奋也很担心，因为四个人之前都没有任何处理硬件的经验，怕出一些比程序bug 还可怕的问题（事实上也的确有很多意料之外的事情发生了）。光学相机我们设计的初衷也是希望它在工程结构和电路上没有那么复杂，希望它可以好上手，但随着项目的进行，我们发现现实是残酷的。电路和模型设计并不简单，尤其是希望这是一个可以穿戴的迷你型设备的话，功耗和性能都需要考虑。此外，实际上OV 系列的摄像头并没有很多人在做，相关的资料也很有限，把图像数据完整地显示到电脑上或是手机上并保存成图片这一件事，我们就做了很久，最后成功看到图像的时候，整个人都非常激动。虽然最后Wifi 通讯由于速率问题传回的图像花屏了，但是串口输出的图像质量很好，也就有了视频中最后的进一步处理的部分。

如果对图像处理和传输感兴趣的同学，可以继续沿着我们的思路走下去，也可以开拓创新，设计出一种更好的方法制作这样一个光学相机。

因为Arduino 芯片的处理能力太低了，所以图像的传输实在是太慢了，论坛上也有很多人不建议用Arduino 做图像处理的UART 串口通信(但是我们不信邪)。改用树莓派或者SPI 协议通信可能结果会好很多。

因Wifi 模块要独立供电才能保证稳定通信，一套供电系统经常电压不够；可以改进为低功耗模块或者使用单独一套供电系统分流。

上位机可以通过对收集到的轮廓数据进一步通过聚类来做到更多动作手势的识别，也可以利用Hyperlapse 技术实现延时摄影影像的合成。（总之上位机有很多可以挖掘的改进方向）

致谢：

• 感谢刘利刚老师给予我们项目的大力支持和指导。刘利刚老师和做助教的学长们对于我们的问题都给予了耐心的解答，并开放创客空间，联系工院给我们制作3D 打印模型提供机会，还为我们提供了项目经费。

• 感谢创客空间的汪子琦，黄一江，崔越今等同学为我们在创客空间的工作提供的各项支持，教我们如何利用创客空间的3d 打印机等一系列资源，还给我们的Arduino硬件模块的设计提供了一系列指导。

• 感谢每个组员在繁重的学习，考试，ddl 中抽空克服困难，共同努力完成了本次的大作业。

• 感谢每个参加图形学课程和大项目的同学，大家在讨论中学习并进步，一起排除万难，最后完成了形形色色的智能硬件。