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本作品的电路设计和程序设计部分,充分利用了现有的知识和构件,并且另辟蹊径的使用了HTML5技术、APACHEWEB服务器、PHP脚本引擎和MicrosoftVisualBasic的串口通信组件来实现人脸识别,在各种技术中,采用了AJAX、数据中继临时文件的巧妙方式,这在艺术节和技术行业中,也是极为少见的解决方案。本套方案的优点是实现时间短、开发成本低、开发的综合效率高以及对开发者的能力要求相对较低,实现起来更加容易。在未来,也可以开发源代码给更多的从业者,让所有的艺术家,都可以轻松的使用更加高效、有趣的互动装置方案,这本身也是互联网的精神之一。

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由于使用了HTML5的新技术,在项目实现到这个阶段,也遇到了难点。就是HTML5作为一种新技术,其性能和稳定性还有待改进。高强度的人脸数据计算和线框绘制,需要消耗大量的CPU(计算机中央处理器)和显卡计算资源,通过适当的优化计算机程序算法实现,减低算法的复杂度,以及提高其在复杂环境、复杂应用和高负载环境下的鲁棒性,是可以将其实用化的。这本身也是对于前卫互联网技术的超前应用,值得我们去尝试。

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我的装置作品中需要用到一个视觉总控制系统,用来获取视场的视频图像信号。在视觉获取的硬件部分,我使用了个人PC上的常见的USB接口针脚摄像头,选用通用的民用级硬件设备,既节约了成本开支,也可以得到更加稳定和比较优良的景深和适当的镜头广角度,为下一步的视频处理单元,采集准备更好的原始素材信号。

PHP是HypertextPreprocessor的英文缩写,是一种超文本预处理语言。PHP通过对脚本程序的预处理,生成最终的机器执行代码,是一种预处理的脚本程序。PHP在程序语言上的风格有类似于C语言,被各大网站应用。在2013年的今天,PHP早就成为了世界上主流的WEB服务器脚本,几乎是所有LinuxWEB服务器的标准配置。有极高的成熟度和极大的应用广泛性。

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选用19200的波特率是因为程序设置在这个波特率上,大部分机械结构工作稳定,对单片下位机的性能要求不高,容错率高。我还关闭了串口通信的“末尾奇偶校验机制”也采用了8为数据帧格式,最终就是为了达到高效的通信和执行效率。

人脸识别的核心原理其实是通过将USB摄像头采集到的场景图像进行二值化处理。二值化就是将场景的所有像素信息进行二值切分。即亮度值大于128的,计算为1,亮度低于128的计算为0,这样可以减少图像的信息量,只需要统计二维的亮度值即可,而排除了颜色、噪音的干扰。

计算机串口通信,是一种非常古老非常有效的计算机系统传输数据的解决方案。在大量的基础设备和各种手持终端中被广泛使用。最早的串口通信采用了标准的RS-232串口。随着时代的发展,串口RS-232过大的针脚给设备微型化带来了不便。很多的新品笔记本电脑、个人台式PC主板已经不带有RS-232接口了。但是在USB2.0接口全面应用的今天,我们通过USB虚拟串口即可实现单片机和PC端口之间的信息通信了。

计算机视觉识别是一个极其复杂的技术,也是当今学界研究的热点问题。主要难点涉及到高速图像的实施捕捉、高帧率图像的并行动态处理、数据结果集的最终处理和人脸库建模等等,具有极高的难度。在当今计算机界,这都是一个极其难以完美实现的复杂项目。

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在构思作品的早期,计划使用视觉识别学界极其有名的OpenCV解决方案,但是由于作品完成时间和知识储备的限制,OpenCV只能作为备选方案保存。

PC端的上位机采用了一个巧妙的解决方案,通过Javascript脚本获取到人脸坐标的(X,Y)数组后,通过执行setTimeOut延时函数,不断的操作AJAX引擎与WEBCGI脚本通信。通过GET方式,将参数Value值(X,Y)传入本机Win环境下的Apache服务器80端口,之后,通过PHP脚本的文件流操作,实现高速实时动态读写Temp.txt过渡中继文件。

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在上位机软件的实现部分,我采用了简单易于实现的图形化操作界面MicrosoftVisualBasic来编写上位机软件。VB客户端通过不断的读取、解析PHP生成的Temp.txt临时数据文件,来不断的获取人脸在视场中的XY坐标值。这对程序的性能和计算机的CPU性能是一个考验。

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舵机是一种利用占空比来调节转动方向的物理机械执行构件,其精度受限制于品牌、价格、产品型号等。在品类繁多,质量良莠不齐的舵机市场上,经过了长期的对比试验,我最终选用了市场上容易获得的PowerHD舵机作为最终的舵机选用方案,其性价比是最高的。PowerHD舵机具有比较高的转动级数,在4.0V低压下(PowerHD品牌舵机的正常工作电压为5.0V,可靠工作的最大电压为6.0V),也可以提供较高的扭矩输出,这对我的作品来说,无疑是很有用的。高效的转动构件,可以保证作品的及时响应。

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