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人脸跟随（ Channel 实现（缓存5条数据 + 2度过滤 + 平滑移动））

news 2025/10/8 7:03:44

完整的 Channel 实现（缓存5条数据 + 2度过滤 + 平滑移动）

import kotlinx.coroutines.*
import kotlinx.coroutines.channels.Channel
import kotlinx.coroutines.channels.consumeEach
import kotlin.math.absdata class FaceData(val angle: Float,val position: FacePosition,val timestamp: Long = System.currentTimeMillis()
)data class FacePosition(val x: Float,val y: Float,val width: Float,val height: Float
)class FaceFollower {// Channel 配置：容量5，超出时丢弃最旧数据private val faceChannel = Channel<FaceData>(capacity = 5,onBufferOverflow = BufferOverflow.DROP_OLDEST)private val scope = CoroutineScope(SupervisorJob() + Dispatchers.Default)// 状态变量private var lastExecutedAngle: Float? = nullprivate const val ANGLE_THRESHOLD = 2.0fprivate val angleBuffer = ArrayDeque<Float>()  // 用于平滑计算// 电机控制接口private val motorController = MotorController()fun start() {// 启动消费者协程scope.launch {processFaceData()}// 模拟摄像头数据输入（实际项目中替换为真实的摄像头回调）simulateCameraInput()}fun stop() {scope.cancel()faceChannel.close()}// 接收人脸数据的入口fun onFaceDetected(faceData: FaceData) {// 非阻塞方式发送到 Channelval result = faceChannel.trySend(faceData)if (!result.isSuccess) {println("Channel 已满，丢弃数据: ${faceData.angle}")}}// 主要的数据处理逻辑private suspend fun processFaceData() {var processedCount = 0var skippedCount = 0faceChannel.consumeEach { faceData ->processedCount++// 1. 更新角度缓冲区用于平滑计算updateAngleBuffer(faceData.angle)// 2. 计算平滑后的角度val smoothedAngle = calculateSmoothedAngle()// 3. 检查角度变化是否超过阈值if (shouldExecuteMovement(smoothedAngle)) {// 4. 执行电机控制motorController.moveToAngle(smoothedAngle)lastExecutedAngle = smoothedAngleprintln("✅ [${processedCount}] 执行移动: ${"%.1f".format(smoothedAngle)}度 " +"(原始: ${"%.1f".format(faceData.angle)}度)")} else {skippedCount++val diff = lastExecutedAngle?.let { abs(smoothedAngle - it) } ?: 0fprintln("⏭️ [${processedCount}] 跳过移动: 变化 ${"%.1f".format(diff)}度 < ${ANGLE_THRESHOLD}度阈值")}// 定期打印统计信息if (processedCount % 20 == 0) {println("📊 统计: 处理 $processedCount 帧, 跳过 $skippedCount 帧")}}}private fun updateAngleBuffer(newAngle: Float) {angleBuffer.addLast(newAngle)// 保持缓冲区大小为3（可根据需要调整）if (angleBuffer.size > 3) {angleBuffer.removeFirst()}}private fun calculateSmoothedAngle(): Float {return if (angleBuffer.isNotEmpty()) {// 简单移动平均angleBuffer.average().toFloat()} else {0f}}private fun shouldExecuteMovement(newAngle: Float): Boolean {return when {lastExecutedAngle == null -> true  // 第一次执行abs(newAngle - lastExecutedAngle!!) >= ANGLE_THRESHOLD -> true  // 变化超过阈值else -> false  // 变化太小，跳过}}// 模拟摄像头输入（测试用）private fun simulateCameraInput() {scope.launch {var frameCount = 0var currentAngle = 0f// 模拟人脸角度变化while (isActive) {frameCount++// 模拟角度变化：大部分时间小变化，偶尔大变化val angleChange = when {frameCount % 30 == 0 -> 5f + (Math.random() * 10).toFloat()  // 偶尔大跳跃frameCount % 10 == 0 -> -3f + (Math.random() * 6).toFloat()  // 中等变化else -> -1f + (Math.random() * 2).toFloat()  // 小变化}currentAngle += angleChange// 限制角度范围currentAngle = currentAngle.coerceIn(-45f, 45f)val faceData = FaceData(angle = currentAngle,position = FacePosition(x = 0.5f,y = 0.5f,width = 0.3f,height = 0.4f))onFaceDetected(faceData)delay(33) // 模拟30fps}}}
}// 电机控制器（模拟）
class MotorController {private var currentAngle: Float = 0ffun moveToAngle(targetAngle: Float) {val moveTime = abs(targetAngle - currentAngle) * 10 // 模拟移动时间currentAngle = targetAngle// 在实际项目中这里会调用硬件API控制电机println("    🎯 电机移动到: ${"%.1f".format(targetAngle)}度 (耗时: ${"%.1f".format(moveTime)}ms)")}
}// 使用示例
fun main() = runBlocking {println("🚀 启动人脸跟随系统...")println("📝 配置: Channel容量=5, 角度阈值=${FaceFollower().ANGLE_THRESHOLD}度")println("---")val faceFollower = FaceFollower()faceFollower.start()// 运行10秒后停止delay(10000)faceFollower.stop()println("---")println("🛑 系统已停止")
}

关键特性说明

1. Channel 配置

private val faceChannel = Channel<FaceData>(capacity = 5,  // 缓存5条数据onBufferOverflow = BufferOverflow.DROP_OLDEST  // 超出时丢弃最旧数据
)

2. 数据处理流程

接收数据 → onFaceDetected() 非阻塞发送到 Channel
平滑计算 → 使用3帧数据计算移动平均
阈值过滤 → 只有角度变化≥2度才执行移动
电机控制 → 调用电机控制器

3. 运行效果示例

🚀 启动人脸跟随系统...
📝 配置: Channel容量=5, 角度阈值=2.0度
---
✅ [1] 执行移动: 0.5度 (原始: 0.5度)
🎯 电机移动到: 0.5度 (耗时: 5.0ms)
⏭️ [2] 跳过移动: 变化 0.3度 < 2.0度阈值
⏭️ [3] 跳过移动: 变化 0.8度 < 2.0度阈值
✅ [4] 执行移动: 3.2度 (原始: 3.2度)
🎯 电机移动到: 3.2度 (耗时: 27.0ms)
✅ [30] 执行移动: 15.8度 (原始: 15.8度)
🎯 电机移动到: 15.8度 (耗时: 126.0ms)
📊 统计: 处理 20 帧, 跳过 15 帧

实际项目集成

如果要在实际项目中使用，只需要：

替换数据输入：

// 在真实的摄像头回调中调用
fun onCameraFrame(cameraFrame: Frame) {val faceData = faceDetector.detect(cameraFrame)faceFollower.onFaceDetected(faceData)
}

调整参数：

// 根据实际需求调整
private const val ANGLE_THRESHOLD = 2.0f  // 灵敏度
private val channelCapacity = 5          // 缓存大小
private val bufferSize = 3               // 平滑窗口大小