纳尼?眼动仪也用Zynq!

作者:haoxingheng

EyeTech Digital System的市场总监Keith Jackson在2016年2月底德国纽伦堡嵌入式世界大会上演示了基于EyeTech眼动追踪设备的“ King-Devick test ”。1976年Alan King 和Steven Devick 博士发明了“King-Devick test”,在过去的三十年里,这个测试一直是通过阅读一系列的印刷卡片引起的特殊眼部运动完成。今年, King-Devick Test, Inc宣布已经取得EyeTech眼动追踪技术的授权并使用该技术让“King-Devick test”实现自动化,新的技术让测试只需要一个电脑屏幕和EyeTech的眼动仪即可完成用户眼部运动的医学评估。

在过去的三十年里,有大量的研究和公开发表的五十多篇论文关于“King-Devick test”在检测脑震荡,多发性硬化症对神经的影响,帕金森氏症,肌萎缩侧索硬化症(ALS),阿尔兹海默式症,组织缺氧,极端睡眠不足,更甚至注视、快扫、眨眼和瞳孔动力学的阅读障碍等方面的出色表现。现在,全自动的工作方式使医生可以利用它进行医学诊断,教授、大学生生甚至高中的运动员团队都可以利用其检测脑震荡和运动员的脑震荡恢复情况。

那么,是什么带来了这一巨大的改变呢。答案是以Xilinx Zynq-7000 SoC为核心的EyeTech眼动仪(型号为VT3)。这台眼动仪如下图1所示,整机体积仅为29cm×2.7cm×2.5cm;处理板上含一个ZYNQ SoC和一个CMOS Sensor,面积只有11.5×2cm;背板上含一个镜头、IR-LED和USB2.0接口。

图1  VT3眼动仪构成

图1 VT3眼动仪构成

眼动仪最核心的处理板硬件结构如图2所示。板上主芯片为ZYNQ-7020(CLG480封装),存储器包含2Gb的LPDDR2内存和128Mb的QSPI NOR闪存。

图2  VT3处理板硬件结构

图2 VT3处理板硬件结构

Xilinx Zynq-7000系列器件包含ARM Cortex-A9双核处理器(PS)和可编程逻辑(PL)。EyeTech VT3眼动仪所有的处理都在片上完成,无需PC的参与。当前眼动追踪算法一般包括图像采集和预处理、对比度增强、Canny边缘检测、特征检测和眼动计算等。系统根据算法的复杂度和实现适应性特征将这些相关算法合理分配在PL上逻辑实现或PS上软件实现,是软硬件协同处理的典范,如下图3所示。

图3 VT3眼动仪算法软硬件系统处理

图3 VT3眼动仪算法软硬件系统处理

EyeTech的这款VT3眼动仪在Zynq-7020优秀的软硬件协同处理性能帮助下,可以实现高达200帧的高鲁棒性眼动追踪,可以支持多种操作系统。通过USB2.0接口,可以方便的和笔记本电脑、平板、智能手机和树莓派等设备相连,这种优秀的互联特性也帮助了类似King-Devick Test.Inc这样的公司能利用它开发出更多的应用。

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