论文摘要：嵌入式视线跟踪系统的研究与实现

目前，国内进行视线跟踪技术研究的平台或者是引进国外眼动仪设备，或者是采用CCD摄像机、图像采集卡及计算机组成通用图像采集与处理系统，前者成本高，后者不但无法满足高速图像采集和复杂算法的实时处理需求，而且体积庞大、难以产品化。针对这一热点问题，本文提出了基于CMOS摄像机+FPGA+DSP架构的嵌入式视线跟踪系统的解决方案，具有实时性高、体积小以及成本低等优势。论文重点研究了硬件平台的详细设计和高分辨率、高速图像的采集实现方法，主要研究内容包括：首先，分析了视线跟踪系统的原理及构成，总结了系统设计的要求及性能指标，提出了嵌入式视线跟踪系统的总体设计方案及各模块的软硬件实现方法。其次，详细介绍了系统的硬件及软件设计。其中硬件设计分为CMOS数字摄像机和图像采集与处理系统两个部分，两部分通过标准Camera Link总线连接，实现图像数据的远距离高速传输。图像采集与处理系统以FPGA和DSP为核心，扩展硬件平台所需的数字摄像机接口、模拟摄像机接口、USB2.0及RS-232接口等。软件设计主要包括：FPGA硬件编程、USB驱动程序以及PC机应用程序等。其中FPGA程序下载到目标器件中，实现图像的采集、缓存以及传输控制等；应用程序提供人机交互界面，通过驱动程序，与底层硬件平台通信，读取USB传输的图像数据进行实时显示和存盘。最后， 进行了实验验证，结果表明：系统能以25帧/s的速率采集1280*1024像素的图像，并通过USB2.0接口传输到PC机实时显示，有效传输速率大于16.6MB/s；对CMOS摄像机可进行开窗口、调节增益和设置积分时间等操作，以获得高帧率的清晰图像；系统拍摄的眼睛图像经现有视线跟踪算法验证，实现了瞳孔中心的定位，验证了系统设计正确。

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