Mathematica+Arduino 摄像头检测人脸并跟随 DF创客社区

通过USB摄像头获取图像，如果检测到人脸将计算出中心坐标，把坐标通过串口发送给Arduino，算出人脸坐标偏离画面中心点的距离，然后根据这个偏离值驱动舵机带动摄像头修正指向，从而可以跟随人脸移动。

软件

Mathematica 10/11

Arduino IDE

硬件

Arduino开发板

USB摄像头

9g舵机

舵机云台

连接线若干

连接

把摄像头固定在舵机云台上，在Arduino开发板上插上IO传感器扩展板，舵机接在传感器扩展板的第9个数字引脚上。

注意：

如果选用的是大功率的云台和舵机，需要为舵机独立供电。

本文使用的云台为一个自由度（水平移动），知道了原理后扩展为两个自由度也很简单（水平+垂直）。

演示

Mathematica 代码

$ImagingDevice = $ImagingDevices[[2]];

dev = DeviceOpen["Serial", "COM3"]

Dynamic[
 i = CurrentImage[];
 boxes = FindFaces;
 If[boxes =!= {},
  {X, Y} = Round[Mean @@ boxes];
  Column@
   {
    HighlightImage[i, Circle[{X, Y}, 50], ImageSize -> {320, 240}], 
    DeviceWrite[dev, ToString[X]]
    },
  i]
 ]
复制代码

Arduino 代码

#include <Servo.h>

#define  servomaxx   180   // max degree servo horizontal (x) can turn
#define  screenmaxx   320   // max screen horizontal (x)resolution
#define  screenmaxy   240    // max screen vertical (y) resolution
#define  servocenterx   90  // center po#define  of x servo
#define  servopinx   9   // digital pin for servo x
#define  baudrate 9600  // com port speed. Must match your setting
#define distancex 2  // x servo rotation steps

int valx = 0;       // store x data from serial port
int posx = 0;
int incx = 10;  // significant increments of horizontal (x) camera movement

Servo servox;

void setup() {
  Serial.begin(baudrate);        // connect to the serial port
  Serial.setTimeout(20);
  Serial.println("Starting Cam-servo Face tracker");

  pinMode(servopinx, OUTPUT);   // declare the LED's pin as output

  servox.attach(servopinx);

  // center servos
  servox.write(servocenterx);
  delay(200);
}


void loop () {
  while (Serial.available() <= 0); // wait for incoming serial data
  if (Serial.available() >= 1)  
  {
    // get X axis 2-byte integer from serial
    valx = Serial.parseInt();

    // read last servos positions
    posx = servox.read();

    //Find out if the X component of the face is to the left of the middle of the screen.
    if (valx < (screenmaxx / 2 - incx)) {
      if ( posx >= incx ) posx += distancex; //Update the pan position variable to move the servo to the left.
    }
    //Find out if the X component of the face is to the right of the middle of the screen.
    else if (valx > screenmaxx / 2 + incx) {
      if (posx <= servomaxx - incx) posx -= distancex; //Update the pan position variable to move the servo to the right.
    }

    // Servos will rotate accordingly
    servox.write(posx);

  }
}
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