【行空板扩展版】基于OpenCV人脸识别的“人脸跟随”系统- Makelog(造物记)

行空板自带的接口数量有限，使用时可能不够便利。为了解决这一问题，DFRobot推出了一款扩展板。这款扩展板大大简化了连接高功率设备的过程，如舵机和电机。通过扩展板，我们可以更灵活地进行项目开发，充分利用各种外设，提高制作效率和设备兼容性。这不仅扩展了行空板的应用场景，还为创客提供了更广阔的创作空间。

下面是一个舵机测试程序

注意：这里如果需要从按键中断中改变主循环里的变量需要声名变量为global类型

在测试过程中发现扩展板上提供的pin脚电压只有3.3v对于一些大功率的外设来说还是不太理想，5v的pin脚只有一路i2c可以使用，当要驱动两组舵机的时候需要从5v i2c这里引出一对5v供电，这里不太方便希望未来的产品里可以有所改进

提高供电能力后对舵机的控制变得十分平滑。

在此基础上我开发了一个基于OpenCV人脸识别的“人脸跟随”系统

【物料】

行空板 x1

行空板扩展版 x1

舵机 MG996R x2

usb摄像头 x1

12v变压器 x1

【连接图】

理想连接图

实际连接图

【开发环境】

Mind+ python模式

代码

import cv2
from pinpong.board import Board, Pin, Servo
import time

# 初始化级联分类器
face_cascade = cv2.CascadeClassifier(cv2.data.haarcascades + 'haarcascade_frontalface_default.xml')

# 舵机初始位置
servo_x_pos = 45  # 横向舵机初始角度
servo_y_pos = 60  # 竖向舵机初始角度

Board().begin()
servo_x = Servo(Pin(Pin.P2))
servo_y = Servo(Pin(Pin.P0))

def send_servo_command(x_pos, y_pos):
    servo_x.write_angle(x_pos)
    servo_y.write_angle(y_pos)

send_servo_command(servo_x_pos, servo_y_pos)

# 打开摄像头
cap = cv2.VideoCapture(0)

screen_width, screen_height = 280, 320
cap.set(cv2.CAP_PROP_FRAME_WIDTH, screen_width)
cap.set(cv2.CAP_PROP_FRAME_HEIGHT, screen_height)

# 创建一个命名窗口并设置为无边框
cv2.namedWindow('Face Tracking', cv2.WND_PROP_FULLSCREEN)
cv2.setWindowProperty('Face Tracking', cv2.WND_PROP_FULLSCREEN, cv2.WINDOW_FULLSCREEN)

if not cap.isOpened():
    print('无法打开摄像头')
    exit()

while True:
    ret, frame = cap.read()
    if not ret:
        print("无法读取帧")
        break

    gray = cv2.cvtColor(frame, cv2.COLOR_BGR2GRAY)
    faces = face_cascade.detectMultiScale(gray, 1.1, 4)

    frame_height, frame_width = frame.shape[:2]
    frame_center_x = frame_width // 2
    frame_center_y = frame_height // 2

    for (x, y, w, h) in faces:
        face_center_x = x + w // 2
        face_center_y = y + h // 2

        # 绘制矩形框
        cv2.rectangle(frame, (x, y), (x + w, y + h), (255, 0, 0), 2)

        # 计算偏移量
        offset_x = face_center_x - frame_center_x
        offset_y = face_center_y - frame_center_y

        # 调整舵机角度（使舵机反向移动）
        if abs(offset_x) > frame_width // 10:  # 误差范围
            if offset_x > 0:
                servo_x_pos -= 1  # 减小角度向左转
            else:
                servo_x_pos += 1  # 增加角度向右转

        if abs(offset_y) > frame_height // 10:  # 误差范围
            if offset_y > 0:
                servo_y_pos += 1  # 增加角度向下转
            else:
                servo_y_pos -= 1  # 减小角度向上转

        # 限制舵机范围防止损坏
        servo_x_pos = max(0, min(180, servo_x_pos))
        servo_y_pos = max(0, min(180, servo_y_pos))

        send_servo_command(servo_x_pos, servo_y_pos)
        break

    cv2.imshow('Face Tracking', frame)

    # 按下 'q' 键退出
    if cv2.waitKey(1) & 0xFF == ord('q'):
        break

    #time.sleep(0.05)

# 清理资源
cap.release()
cv2.destroyAllWindows()

【未来目标】

在此基础上可以继续开发自动拍照、保存、上传等功能。还可以向语音命令控制或者手势识别控制方向扩展，用语音控制或者手势识别控制拍照保存上传等功能

【相关链接】

行空板扩展板开箱视频

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