使用树莓派制作谷歌眼镜

前言:

该项目将来自鱼眼相机的实时视频传输到可穿戴平视显示器上。结果是在更小的区域内获得更宽的视野(显示器可与距离您的眼睛 12 英寸的 4 英寸屏幕相媲美,并以 720p 输出)。主要目的是为患有 色素性视网膜炎 (简称 RP)的人提供更多的空间意识,这是一种导致隧道视觉的退行性眼病(相当于一直看卫生纸卷)。话虽如此,因为该项目基于 RPi,所以可能的应用范围很广(其中一些将在最后讨论)。

材料清单:

  • (1) Raspberry Pi Zero (5 美元)(Raspberry Pi Zero W 也适用)
  • (1) 用于 Raspberry Pi 的 Micro SD 卡(8 美元)(只是一张普通的 Micro SD 卡,没什么特别的。建议至少 8GB 的​​存储空间)
    • RPi 外部:(如果您已经拥有它们或如果您有另一个 RPi 模型,则不需要这些)
      • (1) 个 USB 适配器 (5 美元)
      • (1) 迷你 HDMI 转 HDMI 电缆 (6 美元)(视力足够好,Vufine 可以用作显示器,因此无需使用此电缆)
  • (1) Vufine 可穿戴显示器 (200 美元)
  • (1) 微型转迷你 HDMI 带状电缆 (10 美元)(已停产,请参阅下面的项目符号)
    • HDMI 适配器(C 型和 D 型;有望在本周末晚些时候(今天是 3/2/2018)指定型号)(Adafruit 也出售这些连接器,但它们更贵)
    • HDMI 带状电缆
  • (2) USB 微型电缆 (每条 1-5 美元)(只有 2 根普通微型 USB 电缆,没什么特别的)
  • (1) 用于 Raspberry Pi 的鱼眼相机 (25 美元)
  • (1) 树莓派相机线 (8 美元)
  • (1) 一 包小拉链领带 (3 美元)

总成本:约 265 美元(取决于您已有的物品以及您支付的运费)

工具清单:

  • 线切割机
  • 剥线钳(适用于约 26 awg 的电线尺寸)
  • 热胶枪(以及用于所述热胶枪的胶棒)
  • 键盘
  • 屏幕(必须支持 HDMI,但同样,视力足够好,Vufine 可以用作显示器)
  • 烙铁(和焊料)
  • X-Acto 刀

个人笔记:

这个项目的灵感来自我的祖母。她很久以前被诊断出患有 RP,多年来她的视力一直在恶化。最近,由于年龄的原因,她决定放弃她的导盲犬文图拉(昵称西摩,双关语)。虽然这可能在某些方面让生活变得更轻松,但我相信它让其他事情变得更加琐碎(例如步行穿过商场)。一段时间以来,我一直在考虑制造这样的设备,但是没有现成的(价格合理的)屏幕。当我发现 Vufine 时,情况发生了变化。这是一家拥有伟大产品的伟大公司,不,我不是为了说这些而获得报酬;这是一家真正的好公司。至于我的祖母,她报告说这个设备使她的视野几乎翻了一番(就直径而言,而不是面积)。

更新:

我使用为左眼配置的 Vufine 模块构建了它(我祖母的右眼完全失明),因此为右眼构建这个模块可能存在一些问题(没什么大不了的,只是改变了几个方向部分)。话虽如此,Vufine 已经很友好地给我发送了一个右眼模块,这样我就可以继续这个项目并解决这些问题。一旦我这样做,我将进一步更新这个指导。

 

第 1 步:设置树莓派

 

设置 Pi 的硬件:

注意:如果您有除 RPi Zero(W 或常规)以外的 Raspberry Pi,您可以使用该 Pi 进行必要的软件编辑并将 SD 卡传输到 Pi Zero。

第二个注意事项:我实际上并没有购买一些连接到 Pi 的硬件;我有一个方便的帽子。话虽如此,上图是您的设置应该是什么样子。

首先,我们将插入键盘。由于您的键盘有一个 A 型 USB 连接器(无处不在的矩形连接器)而 Pi Zero 没有,我们将不得不使用 USB 适配器。将 USB 适配器插入最靠近电路板中间的 USB 端口。然后将键盘插入 USB 适配器。另一个 USB 端口将用于供电。图中顶部的两条电缆是 USB 电缆,最顶部的电缆提供电源。

其次,将 HDMI 电缆插入 Pi 上的迷你 HDMI 端口和屏幕上的 HDMI 端口(如果您选择使用 Vufine 显示器作为您的屏幕,请使用 HDMI 带状电缆)。

设置 Pi 的软件:

这个过程到处都有记录。重要的是要注意几件事:您将使用您购买的微型 SD 卡(我选择的那个有一个适配器,因此您可以用普通计算机对其进行闪存),您将安装 Raspbian,并且您应该启用相机在 Raspberry Pi 配置菜单中。此外,不要按照教程执行“ startx ”。如果你这样做了,没什么大不了的,但你现在需要一只鼠标。转到命令行(应该看起来像任务栏中的黑色窗口)并使用它(“ pi@raspberry ~ $ ”应该出现在该窗口中)。现在我们将通过执行以下命令关闭 Raspberry Pi:

第 2 步:安装摄像头

物理连接:

首先,让我解释一下带状电缆连接的工作原理。要连接和断开带状电缆,必须首先提起侧面的卡舌(对于 Pi Zero,这是向外的方向),这将使连接器在一定程度上向内和向外折叠,从而允许带状电缆进入进进出出。要将带状电缆固定到位(从而完成连接过程),您必须将连接器的折叠件平压在电缆上并重新插入卡舌。现在电缆应固定在连接器内。

需要注意的是,相机随附的白色电缆不适用于 Pi Zero;确保用其中一根金色带状电缆替换它。此外,确保电缆的裸露侧朝下,进入 Pi 和摄像头板。

软件:

在软件方面,相机的设置相对容易。要将视频直接从相机流式传输到 HDMI,只需在终端中执行以下行:

相机现在应该正在流式传输到您的屏幕。现在,按 ctrl+c 停止流。现在我们将执行相同的命令,但如果您购买了标准 Vufine 模块(为右眼配置),请将“ -rot ”后的 0 更改为 90。同样,如果您购买了为左眼配置的 Vufine 显示器,请更改“ -rot ”后的0到270。

现在,如果您以类似于照片中显示的方式将相机靠在 Vufine 显示屏上,您应该会看到一个竖直的图像(在您的屏幕上,不一定在 Vufine 中)。如果您的图像颠倒了,请尝试另一个数字(如果您之前做过 90 则为 270,如果您之前做过 270 则为 90;您仍然需要按 ctrl+c 才能退出流)。

一旦您正确定向了相机的流(通过软件),我们将要确保它在 Raspberry Pi 开启时启动。第一步是执行:

现在,在“ fi ”和“ exit 0 ”之间的行中输入类似于您之前执行的命令(“ /usr/bin/ raspivid -t 0 -rot 90/270 ”)(如图所示,将其保留在一行上)在图片中)。如果您想要更高帧速率的低分辨率图像,请改用“/usr/bin/raspivid -t 0 -rot 90/270 -md 6” 。输入后,您应该按 ctrl+x 保存它,输入 y(是的,您想保存它),然后按 Enter 以相同的名称保存它。您现在应该回到命令行(“ pi@raspberry ~ $ ”)。最后,您可以通过重新启动 Raspberry Pi 来测试以确保一切正常:

如果一切正常,您应该会在启动过程结束时看到摄像头将视频流式传输到 HDMI 输出。

笔记:

  • 完成上述所有操作后,您可能需要考虑在相机和 Pi 上的带状电缆/连接器上涂抹少量热胶,以确保其固定到位。这纯粹是可选的,而且我还没有真正做过。
  • 如果您为右眼配置了 Vufine 显示器并选择不同的方向(如果 Pi 的 USB 端口位于底部会更方便),则当您佩戴相机时,相机的顶部将位于左侧。
  • 图中的摄像头已经安装好了。我们将在后面的步骤中讨论这个问题。
  • 我想在 Pi 上张贴相机连接器的照片,但如果我无法将它放回去,我不想取下 Pi 并且我丢失了所有的拉链(你会看到这是必要的)以便在稍后的步骤中安装它),我不确定下次何时可以再购买一些,所以我决定现在上传并稍后更新。

第 3 步:为 Vufine 显示器充电

 

Vufine 显示器有自己的电池,但它只能持续 90 分钟,虽然这对于 Vufine 的预期用途来说可能足够了,但对于我们的目的来说还不够。话虽如此,我们可以在使用 Vufine 时为其充电,从而延长其电池寿命。然而,普通的 USB 电缆相当大,因为我们想最小化重量,我们将不得不修改一根(在此过程中使其更小更轻);我们将把 USB 电缆剥到最小。

注意:此步骤的其余部分详细介绍了如何从 USB 线上获取连接器。话虽如此,我还是知道这些便宜(成本)的 USB 连接器。使用它们可以让您跳过从电线上卸下连接器的危险部分。我没有使用它们的经验,但是一旦我这样做了,我会更新这个关于如何使用它们的说明。

准备 USB 电缆

注意:到目前为止,这是构建中最危险的部分。在锋利的刀具周围应格外小心

“最小化”USB 电缆的第一步是将其从微型 USB 端向上切割约 5 英寸(对于右眼配置,我会说约为 7 英寸)。继续将电线一直剥到 USB 微型端。

现在,对于危险的部分,您必须使用 X-Acto 刀切掉塑料外壳。我建议在切割插头时使用一套钳子或台钳夹住插头,以最大程度地减少割伤自己的风险。切断它的最佳方法是沿着侧面的接缝(它们看起来像线条)切割,如图所示。您应该使用适当的力量将刀子插入外壳中。一段时间后,一侧可能会向外“旋转”,根据它的自由程度,您可以选择使用一把钳子将其余部分撕掉而不是将其切断。

完成 USB 部分

一旦你只剩下金属片,你应该移除中间的两条线(非红色和黑色的)。您可以通过切断它们或使用烙铁拆焊它们的连接并简单地将它们取下来做到这一点(如果您有足够的经验,我建议拆焊)。接下来,在电线的底部(它们与 Micro USB 插头相接的地方)涂上一些热胶,以提供绝缘体并确保其安全。完成后,图像应该看起来像图片中的 USB(不过,我们还没有将它连接到 Pi)。

将其连接到 Pi

这一步比较简单。您所要做的就是将红线焊接到 5v 端口,将黑线焊接到 RPi 上的接地 (GND) 引脚。要准确查看哪些端口,请查看 Pi 上带有红色矩形的图像。我建议你在 Pi 的两侧(你焊接的地方)使用一些热胶来固定电线并提供绝缘体。

第 4 步:连接一切。

保护 Pi

此时,将 Pi 靠在 Vufine 模块上,摄像头端口靠近正面,USB 连接器(安装在 Pi 上)朝下和向内。使用两对(每侧一对)扎带将其固定。为此,将扎带穿过馅饼顶部角孔之一,将其缠绕在 Vufine 上(向下),然后将其穿过 Pi 同一侧的底部角孔。然后再拿一条扎带并将其锁定在第一个上。拧紧它,使 Pi 靠近 Vufine。剪掉两个扎带的剩余扎带主体(全部用于第二个,从第二个拉链中伸出的部分用于第一个)。在 Pi 的另一侧重复此步骤。

插入 东西

这可能是整个构建中最简单的步骤。将焊接在USB上的USB电缆插入Vufine显示屏。

热胶连接器

磁性对接站中的磁铁对我们的用途来说不够强大,因此我们将添加一些热胶以加强连接。将Vufine模块连接到磁性扩展坞,它带有(不是加)带的带(如图所示)。确保它与实际Vufine平行(您仍然可以通过在眼镜上移动带子来调整显示器的位置)。在顶部和底部涂抹适量的热胶。让它冷却然后继续前进,确保它在凝固之前不会挤到一个奇怪的位置。

塞进东西,续

虽然这个部分并不像第一个插入的东西那么容易,但你不应该太过挣扎。只需将HDMI带状电缆插入Vufine和Pi(挣扎比心理上更加心理;你可以做到。我相信你)。

连接相机

左眼配置:

这是一个简单的部分,但相机的定位使得难以用文字描述。基本上,您将连接相机,使其侧面与带状电缆环在其下面。看图片看看我的意思。将其按在Vufine屏幕上并通过在顶部和底部涂抹热胶将其固定在此位置。我不会把任何东西放在两侧,因为它只是在顶部和底部就足以固定它并且在侧面做它可能会阻止任何侧面调整色带和Vufine屏幕。

右眼配置:

我之前没有做过右眼配置(一旦我做完就会回来编辑),但基本上你需要确保摄像头是侧面的并且位于屏幕顶部的合理位置。顶部(与连接器相对的一侧)应朝向左侧(当您佩戴时左侧)。使用热胶将相机连接到Vufine模块上的屏幕。此外,您可以使用热胶(或拉链)确保任何多余的带状电缆固定(为可调节性提供一些背离,并尽量不要折叠色带,因为它不能承受高度旋转) 。如果由于物理位置发生变化而需要重新配置摄像机流,也可以返回步骤2:安装摄像机。

第五步:鳍。

打开它

要打开它,只需按下背面的灰色按钮即可打开Vufine模块。它应该开始闪烁蓝色。接下来,使用最右边的USB端口插入Pi Zero(在外面并标记为PWR IN)。除了Vufine模块上闪烁的蓝色LED之外,您现在应该看到开启的红灯常亮。这意味着Vufine正在充电。此外,屏幕应该开始,您应该看到Pi完成其启动过程,最后会出现相机流。屏幕出现后,Vufine按钮上闪烁的蓝灯应变为稳定。

注意:如果您先打开Pi(然后是Vufine),您的屏幕可能会变得奇怪。要解决此问题,请关闭Pi,然后重新打开。

把它关掉

通过拔下为其提供电源的USB来关闭RPi。要关闭Vufine,您可以让它自动关闭(在短时间内没有收到信号后会这样做)或者您可以按住Vufine上的灰色按钮(带蓝色LED)直到蓝色LED熄灭。我更喜欢让它自己关闭,但你做到了。

进一步改进

正如摘要中所述,由于该项目基于Raspberry Pi,该项目具有巨大的发展能力。首先,我有一些想法:

  • 您可以将它连接到无线键盘,以方便用作单挑Linux计算机。我会用一个键盘(和鼠标)像这样,我也把它挂在类似的过程本。
    • 添加像这样的基于手部动作的界面也很酷。
  • 在侧面添加按钮以保存图片和视频以及放大和缩小
  • 添加本机电源开关(我说是原生的,因为有些USB电缆内置了开关)
  • 为所有东西制作3D打印盒。
  • 添加音频输出
  • 添加电池附件
    • 将它放在眼镜的另一侧将是添加平衡物的便利方式(眼镜上的重量目前有点不平衡)。
  • 使用TTS(文本到语音)输出创建CNN(卷积神经网络),以获得一个环境的音频描述。这种神经网络可以在Movidius神经计算棒上运行,以获得更高的计算能力。
    • 可能使用电流前庭刺激进行紧急操作

 

版权所有 未经授权不得转载
球盖网 » 使用树莓派制作谷歌眼镜

发表评论

提供最优质的资源集合

关于本站 联系我们