• 【雕爷学编程】MicroPython动手做(06)——零基础学MaixPy之单目摄像头


    配套 OV2640摄像头:200W像素通用24P摄像头
    具有200万像素(1632x1232像素),其体积小、工作电压低,提供单片UXGA摄像和影像处理器的所有功能。通过SCCB总线控制,可以输出整帧、子采样、取窗口等方式的各种分辨率10位采样数据。该产品UXGA图像最高达到15帧/秒。用户可以完全控制图像质量、数据格式和传输方式。所有图像处理功能过程包括伽玛曲线、白平衡、饱和度、色度等都可以通过SCCB接口编程。OmmiVision图像传感器应用独有的传感器技术,通过减少或消除光学或电子缺陷如固定图案噪声、托尾、浮散等,提高图像质量,得到清晰的稳定的彩色图像。

    OV2640主要参数
    可以支持定制FPC长度,镜头角度(70-160度)可以支持定制FPC长度,镜头角度(70-160度)
    感光阵列1632x1232 最大格式UXGA
    IO电压1.7V-3.3V 模拟电压2.5-3.0v(内部LDO给核供电1.2V)
    功耗工作TBD 休眠<20μA
    温度操作-30℃到70℃
    稳定工作0℃到50℃
    输出格式(8位)YUV/YCbCr4:2:2 RGB565/555/444 GRB4:2:2 Raw RGB Data
    光学尺寸1/4"
    视场角70度
    最大贞率15fps SXGA
    灵敏度1.3V/(Lux-sec)
    信噪比40 dB
    动态范围50 dB
    浏览模式逐行
    电子曝光1行到1247行
    像素面积2.2μm x 2.2μm
    暗电流15mV/s at 60℃
    工作电流40mA

    OV2640内部方块图

    摄像头电原理图

    #MicroPython动手做(06)——零基础学MaixPy之单目摄像头
    #实验程序之一:测试单目摄像头

    #MicroPython动手做(06)——零基础学MaixPy之单目摄像头
    #实验程序之一:测试单目摄像头
    
    import sensor    
    import lcd
    
    lcd.init()
    
    sensor.reset()
    sensor.set_pixformat(sensor.RGB565)
    sensor.set_framesize(sensor.QVGA)
    sensor.run(1)
    
    while True:
        img = sensor.snapshot()
        lcd.display(img)

    单目摄像头sensor驱动

    传感器模块,进行摄像头配置及图像抓取等,用于控制开发板摄像头完成摄像任务。

    1. 初始化单目摄像头

    重置并初始化单目摄像头

    sensor.reset([freq=24000000, set_regs=True, dual_buff=False])

    参数

    freq: 设置摄像头时钟频率,频率越高帧率越高,但是画质可能更差。默认 24MHz, 如果摄像头有彩色斑点(ov7740),可以适当调低比如 20MHz

    set_regs: 允许程序写摄像头寄存器,默认为 True。 如果需要自定义复位序列,可以设置为False,然后使用sensor.__write_reg(addr, value) 函数自定义写寄存器序列

    dual_buff: 允许使用双缓冲,会增高帧率,但是内存占用也会增加(大约为384KiB)

    2. 捕获图像控制

    启动或关闭捕获图像功能(默认经过复位,设置帧大小,设置像素格式后会自动启动摄像头,不调用run(1)也会开始采集图像)

    sensor.run(enable)

    参数

    enable: 1 表示开启 0 表示停止

    返回值

    return: 返回 1

    3. 设置帧大小

    用于设置摄像头输出帧大小,k210最大支持VGA格式,大于VGA将无法获取图像

    MaixPy开发板配置的屏幕是320*240分辨率,推荐设置为QVGA格式

    sensor.set_framesize(framesize[, set_regs=True])

    参数

    framesize: 帧大小

    set_regs: 允许程序写摄像头寄存器,默认为 True。 如果需要自定义设置帧大小的序列,可以设置为False,然后使用sensor.__write_reg(addr, value) 函数自定义写寄存器序列

    返回值

    True : 设置成功

    False: 设置错误

    #MicroPython动手做(06)——零基础学MaixPy之单目摄像头

    #测试程序之二:尝试拍一张照片

    #MicroPython动手做(06)——零基础学MaixPy之单目摄像头
    #测试程序之二:尝试拍一张照片
    
    import sensor, lcd, image
    
    print("init")
    lcd.init(freq=15000000)
    sensor.reset()
    sensor.set_pixformat(sensor.RGB565)
    sensor.set_framesize(sensor.QVGA)
    sensor.run(1)
    sensor.skip_frames(40)
    print("init ok")
    
    path = "/sd/image.jpg"
    img = sensor.snapshot()
    print("save image")
    img.save(path)
    
    print("read image")
    img_read = image.Image(path)
    lcd.display(img_read)
    print("ok")





    串口输出
    init
    init i2c2
    [MAIXPY]: find gc3028
    True
    True
    init ok
    save image
    {"w":320, "h":240, "type"="rgb565", "size":153600}
    read image
    ok
    MicroPython v0.5.0-31-gd3e71c0 on 2020-03-13; Sipeed_M1 with kendryte-k210

    单目摄像头sensor驱动
    传感器模块,进行摄像头配置及图像抓取等,用于控制开发板摄像头完成摄像任务。


    4. 设置帧格式
    用于设置摄像头输出格式
    MaixPy开发板配置的屏幕使用的是RGB565,推荐设置为RGB565格式
    sensor.set_pixformat(format[, set_regs=True])


    参数
    format: 帧格式
    set_regs: 允许程序写摄像头寄存器,默认为 True。 如果需要自定义设置像素格式的序列,可以设置为False,然后使用sensor.__write_reg(addr, value) 函数自定义写寄存器序列
    可选的帧格式有GRAYSCALE, RGB565, YUV422


    返回值
    True : 设置成功
    False: 设置错误


    5. 图像捕捉控制
    图像捕捉功能控制
    sensor.run(enable)


    参数
    enable: 1 表示开始抓取图像 0 表示停止抓取图像


    返回值
    True : 设置成功
    False: 设置错误


    6. 拍摄图像
    使用摄像头拍摄一张照片
    sensor.snapshot()


    参数



    返回值
    img: 返回的图像对象

    #MicroPython动手做(06)——零基础学MaixPy之单目摄像头
    #测试程序之三:录制一段视频(30秒)

    #MicroPython动手做(06)——零基础学MaixPy之单目摄像头
    #测试程序之三:录制一段视频(30秒)
    
    import video, sensor, image, lcd, time
    
    lcd.init(freq=15000000)
    sensor.reset()
    sensor.set_pixformat(sensor.RGB565)
    sensor.set_framesize(sensor.QVGA)
    sensor.run(1)
    sensor.skip_frames(30)
    v = video.open("/sd/capture.avi", record=1, interval=200000, quality=50)
    i = 0
    tim = time.ticks_ms()
    while True:
        tim = time.ticks_ms()
        img = sensor.snapshot()
        lcd.display(img)
        img_len = v.record(img)
        # print("record",time.ticks_ms() - tim)
        i += 1
        if i > 100:
            break
    print("finish")
    v.record_finish()
    lcd.clear()
    

      

    串口输出
    >>> init i2c2
    [MAIXPY]: find gc3028
    True
    True
    finish
    MicroPython v0.5.0-31-gd3e71c0 on 2020-03-13; Sipeed_M1 with kendryte-k210

    Maixduino开发板上的micro-SD卡插槽,我插入的是4G

    在电脑上打开micro-SD卡,里面有程序二拍的照片,及程序三录制的一小段视频(实际只有25秒)

    录制视频的截图

    单目摄像头sensor驱动
    传感器模块,进行摄像头配置及图像抓取等,用于控制开发板摄像头完成摄像任务。


    7. 摄像头控制
    关闭摄像头/切换摄像头
    sensor.shutdown(enable/select)


    参数
    单目摄像头
    enable: True 表示开启摄像头 False 表示关闭摄像头


    双目摄像头
    select: 通过写入 0 或 1 来切换摄像头


    返回值



    8. 跳帧
    跳过指定帧数或者跳过指定时间内的图像,让相机图像在改变相机设置后稳定下来
    sensor.skip_frames([n,time])


    参数
    n: 跳过 n 帧图像
    time: 跳过指定时间,单位为ms
    若 n 和 time 皆未指定,该方法跳过300毫秒的帧;若二者皆指定,该方法会跳过 n 数量的帧,但将在 time 毫秒后返回


    返回值



    9. 分辨率宽度
    获取摄像头分辨率宽度
    sensor.width()


    参数



    返回值
    int类型的摄像头分辨率宽度


    10. 分辨率高度
    获取摄像头分辨率高度
    sensor.height()


    参数



    返回值
    int类型的摄像头分辨率高度


    11. 获取帧缓冲
    获取当前帧缓冲区
    sensor.get_fb()


    参数



    返回值
    image类型的对象

    #MicroPython动手做(06)——零基础学MaixPy之单目摄像头
    #测试程序之四:获取和显示实时帧数

    #MicroPython动手做(06)——零基础学MaixPy之单目摄像头
    #测试程序之四:获取和显示实时帧数
    
    import sensor
    import image
    import lcd
    import time
    
    clock = time.clock()
    lcd.init()
    sensor.reset()
    sensor.set_pixformat(sensor.RGB565)
    sensor.set_framesize(sensor.QVGA)
    sensor.run(1)
    sensor.skip_frames(30)
    while True:
        clock.tick()
        img = sensor.snapshot()
        fps =clock.fps()
        img.draw_string(2,2, ("%2.1ffps" %(fps)), color=(0,128,0), scale=2)
        lcd.display(img)
    

      

    灯光下实时帧数大约15-17帧(fps)

    单目摄像头sensor驱动
    传感器模块,进行摄像头配置及图像抓取等,用于控制开发板摄像头完成摄像任务。


    12. 获取ID
    获取当前摄像头ID
    sensor.get_id()


    参数



    返回值
    int类型的ID


    13. 设置彩条测试模式
    将摄像头设置为彩条测试模式
    开启彩条测试模式后,摄像头会输出一彩条图像,常用来检测摄像机总线是否连接正确。
    sensor.set_colorbar(enable)


    参数
    enable: 1 表示开启彩条测试模式 0 表示关闭彩条测试模式


    返回值



    14. 设置对比度
    设置摄像头对比度
    sensor.set_contrast(contrast)


    参数
    constrast: 摄像头对比度,范围为[-2,+2]


    返回值
    True : 设置成功
    False: 设置错误


    15. 设置亮度
    设置摄像头亮度
    sensor.set_brightness(brightness)


    参数
    constrast: 摄像头亮度,范围为[-2,+2]


    返回值
    True : 设置成功
    False: 设置错误


    16. 设置饱和度
    设置摄像头饱和度
    sensor.set_saturation(saturation)


    参数
    constrast: 摄像头饱和度,范围为[-2,+2]


    返回值
    True : 设置成功
    False: 设置错误

    视频:k210开发板采集图像,显示实时帧数(20秒)
    https://v.youku.com/v_show/id_XNDYxODk0MjMwNA==.html

    灯光下的实验场景

    单目摄像头sensor驱动
    传感器模块,进行摄像头配置及图像抓取等,用于控制开发板摄像头完成摄像任务。


    17. 设置自动增益
    设置摄像自动增益模式
    sensor.set_auto_gain(enable,gain_db)




    参数
    enable: 1 表示开启自动增益 0 表示关闭自动增益
    gain_db: 关闭自动增益时,设置的摄像头固定增益值,单位为dB
    如果需要追踪颜色,需要关闭自动增益


    返回值



    18. 获取增益值
    获取摄像头增益值
    sensor.get_gain_db()


    参数



    返回值
    float类型的增益值


    19. 设置水平镜像
    设置摄像头水平镜像
    sensor.set_hmirror(enable)


    参数
    enable: 1 表示开启水平镜像 0 表示关闭水平镜像


    返回值



    20. 写入寄存器
    往摄像头寄存器写入指定值
    sensor.__write_reg(address, value)


    参数
    address: 寄存器地址
    value : 写入值


    返回值



    21. 读取寄存器
    读取摄像头寄存器值
    sensor.__read_reg(address)


    参数
    address: 寄存器地址


    返回值
    int类型的寄存器值

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