信息摘要：
攝像頭的跟蹤人頭和眼睛的運(yùn)動(dòng)和姿勢(shì)的系統(tǒng)和方法，使用減速步進(jìn)電機(jī)的方法。
人與計(jì)算機(jī)交互(hci)，或者更一般地，人機(jī)交互，專注于計(jì)算機(jī)技術(shù)的設(shè)計(jì)和使用以及用戶和計(jì)算機(jī)之間的接口。hci依賴于對(duì)人類輸入行為的靈敏、直觀和準(zhǔn)確的測(cè)量。鼠標(biāo)、鍵盤和觸摸屏是傳統(tǒng)的輸入設(shè)備，其需要用戶的手動(dòng)控制。某些輸入設(shè)備(如microsoftkinect和leapmotioncontroller)能夠在沒有任何物理接觸的情況下跟蹤用戶的身體和/或手勢(shì)。
虛擬現(xiàn)實(shí)(vr)的最新進(jìn)展將諸如oculusrift和htcvive的護(hù)目鏡帶入消費(fèi)者市場(chǎng)。vr護(hù)目鏡可以為用戶創(chuàng)建身臨其境的三維(3d)體驗(yàn)。用戶可以通過轉(zhuǎn)動(dòng)頭部環(huán)顧虛擬世界，就像在現(xiàn)實(shí)世界中環(huán)顧四周一樣。
增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)(ar)是另一個(gè)快速發(fā)展的領(lǐng)域。ar和vr之間的一個(gè)主要區(qū)別是ar在真實(shí)場(chǎng)景中實(shí)時(shí)操作，而不是僅在vr中計(jì)算機(jī)創(chuàng)建或記錄的場(chǎng)景。在vr和ar兩者中，系統(tǒng)知道用戶正在查看的位置以及用戶想要對(duì)預(yù)期目標(biāo)采取的操作將非常有用。有效可靠的頭部和眼睛跟蹤將在這種情況下實(shí)現(xiàn)廣泛的應(yīng)用。
如今，自動(dòng)駕駛車輛也處于前沿階段。存在這樣的情形，由于更新的道路/交通狀況或駕駛模式變化等原因，處于其自主模式的汽車可能需要駕駛員的注意力。因此，持續(xù)地監(jiān)視駕駛員正在觀察哪里是重要的。
機(jī)器學(xué)習(xí)和人工智能(ai)可以在學(xué)習(xí)、建模和預(yù)測(cè)的循環(huán)中工作。快速直觀地跟蹤和確認(rèn)用戶的關(guān)注點(diǎn)以用于數(shù)據(jù)采集和確認(rèn)的方式可以在此循環(huán)中發(fā)揮重要作用。
現(xiàn)有的頭部和眼睛跟蹤系統(tǒng)包括非常復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，其導(dǎo)致高成本，并且需要用戶在校準(zhǔn)和操作期間執(zhí)行許多動(dòng)作。
因此，需要沒有上述缺點(diǎn)的頭部和眼睛的運(yùn)動(dòng)與姿勢(shì)跟蹤系統(tǒng)以及用于校準(zhǔn)和操作的一組工作流程。
1.一種被配置為跟蹤頭部運(yùn)動(dòng)的裝置。該裝置包括空間方位傳感器和計(jì)算設(shè)備，該計(jì)算設(shè)備包括處理器和與處理器通信耦合的存儲(chǔ)器。空間方位傳感器被配置為在用戶的頭部繞第一軸的第一旋轉(zhuǎn)期間產(chǎn)生第一輸出，并且在用戶的頭部繞第二軸的第二旋轉(zhuǎn)期間產(chǎn)生第二輸出，第二軸與第一軸正交的。處理器被配置用于基于第一輸出和第二輸出確定頭部和空間方位傳感器之間的方位關(guān)系。
2.計(jì)算設(shè)備包括被配置為基于用戶的輸入確定計(jì)算設(shè)備的工作模式的工作模式協(xié)調(diào)器，其中工作模式是以下中的至少一個(gè)：頭部校準(zhǔn)、頭部跟蹤和姿勢(shì)確定。
3.計(jì)算設(shè)備包括頭部校準(zhǔn)器，該頭部校準(zhǔn)器被配置為：獲取空間方位傳感器的第一輸出；基于第一輸出計(jì)算與第一軸對(duì)準(zhǔn)的第一旋轉(zhuǎn)向量；獲取空間方位傳感器的第二輸出；基于第二輸出計(jì)算與第二軸對(duì)準(zhǔn)的第二旋轉(zhuǎn)向量；基于第一旋轉(zhuǎn)向量和第二旋轉(zhuǎn)向量計(jì)算表示頭部和空間方位傳感器之間的方位關(guān)系的一個(gè)或多個(gè)參數(shù)。
4.計(jì)算設(shè)備包括頭部跟蹤器，該頭部跟蹤器被配置為：當(dāng)頭部處于初始方位時(shí)，獲取空間方位傳感器的初始輸出；當(dāng)頭部處于最終方位時(shí)，獲取空間方位傳感器的最終輸出；以及基于空間方位傳感器的初始輸出、空間方位傳感器的最終輸出以及頭部和空間方位傳感器之間的方位關(guān)系，檢測(cè)從初始方位到最終方位的頭部運(yùn)動(dòng)。
5.頭部跟蹤器還被配置為：將最終輸出配置為空間方位傳感器的新的初始輸出；將最終方位配置為頭部的新的初始方位，使得將來相對(duì)于新的初始方位檢測(cè)頭部運(yùn)動(dòng)。
6.計(jì)算設(shè)備包括姿勢(shì)確定器，該姿勢(shì)確定器被配置為：基于檢測(cè)到的頭部運(yùn)動(dòng)確定頭部姿勢(shì)，其中，當(dāng)頭部繞第三軸上下運(yùn)動(dòng)時(shí)，頭部姿勢(shì)是點(diǎn)頭，當(dāng)頭部繞與第三軸正交的第四軸左右運(yùn)動(dòng)時(shí)，頭部姿勢(shì)是搖頭，并且，當(dāng)頭部繞與第三軸和第四軸都正交的第五軸運(yùn)動(dòng)時(shí)，頭部姿勢(shì)是晃頭。
7.計(jì)算設(shè)備包括指令生成器，該指令生成器被配置為基于所確定的頭部姿勢(shì)生成指令，其中該指令對(duì)應(yīng)于用戶對(duì)機(jī)器的輸入。
8.由該裝置測(cè)量的方位基于以下中的至少一個(gè)來表示：四元數(shù)、歐拉角和矩陣。
9.該裝置能夠安裝到佩戴在頭部上的設(shè)備上。
10.空間方位傳感器是裝置中的唯一的空間方位傳感器。
鏡頭旋轉(zhuǎn)可采用24BYJ48步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，其核心功能：
1.長(zhǎng)壽命，電機(jī)的壽命不低于1萬小時(shí)，可長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn)的減速電機(jī)。
2.耐高溫，電機(jī)內(nèi)置油可在-40°C至140°C的溫度內(nèi)正常運(yùn)轉(zhuǎn)，磁環(huán)不退磁。長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn)外部溫升控制在70°C~80°C。
3.抗干擾，電機(jī)不受電壓電流大小或波形溫度進(jìn)行改變步距角，不受各種干擾因素影響丟步。由驅(qū)動(dòng)板控制電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。
4.低噪音，電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)聲音低至35分貝以內(nèi)，扭力小的情況下噪音更低，以實(shí)際測(cè)試和調(diào)整參數(shù)匹配。
5.提供需求、轉(zhuǎn)速、扭力、圖紙等可在線咨詢定制索樣。
東莞市博厚電機(jī)有限公司專業(yè)生產(chǎn)永磁式BYJ系列電機(jī)， 用于精準(zhǔn)定位，自動(dòng)瞄準(zhǔn)與自動(dòng)記錄等自動(dòng)化監(jiān)控領(lǐng)域，品質(zhì)保證是博厚生存之本。
