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

2020-5-11 10:19 412 0 分类: MCU/ 嵌入式 文集: 雕爷学编程

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


  1. #MicroPython动手做(06)——零基础学MaixPy之单目摄像头
  2. #实验程序之一:测试单目摄像头
  3. import sensor
  4. import lcd
  5. lcd.init()
  6. sensor.reset()
  7. sensor.set_pixformat(sensor.RGB565)
  8. sensor.set_framesize(sensor.QVGA)
  9. sensor.run(1)
  10. while True:
  11. img = sensor.snapshot()
  12. 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

  1. #MicroPython动手做(06)——零基础学MaixPy之单目摄像头
  2. #测试程序之二:尝试拍一张照片
  3. import sensor, lcd, image
  4. print("init")
  5. lcd.init(freq=15000000)
  6. sensor.reset()
  7. sensor.set_pixformat(sensor.RGB565)
  8. sensor.set_framesize(sensor.QVGA)
  9. sensor.run(1)
  10. sensor.skip_frames(40)
  11. print("init ok")
  12. path = "/sd/image.jpg"
  13. img = sensor.snapshot()
  14. print("save image")
  15. img.save(path)
  16. print("read image")
  17. img_read = image.Image(path)
  18. lcd.display(img_read)
  19. 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)

  1. #MicroPython动手做(06)——零基础学MaixPy之单目摄像头
  2. #测试程序之三:录制一段视频(30秒)
  3. import video, sensor, image, lcd, time
  4. lcd.init(freq=15000000)
  5. sensor.reset()
  6. sensor.set_pixformat(sensor.RGB565)
  7. sensor.set_framesize(sensor.QVGA)
  8. sensor.run(1)
  9. sensor.skip_frames(30)
  10. v = video.open("/sd/capture.avi", record=1, interval=200000, quality=50)
  11. i = 0
  12. tim = time.ticks_ms()
  13. while True:
  14. tim = time.ticks_ms()
  15. img = sensor.snapshot()
  16. lcd.display(img)
  17. img_len = v.record(img)
  18. # print("record",time.ticks_ms() - tim)
  19. i += 1
  20. if i > 100:
  21. break
  22. print("finish")
  23. v.record_finish()
  24. 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
  1. #MicroPython动手做(06)——零基础学MaixPy之单目摄像头
  2. #测试程序之四:获取和显示实时帧数
  3. import sensor
  4. import image
  5. import lcd
  6. import time
  7. clock = time.clock()
  8. lcd.init()
  9. sensor.reset()
  10. sensor.set_pixformat(sensor.RGB565)
  11. sensor.set_framesize(sensor.QVGA)
  12. sensor.run(1)
  13. sensor.skip_frames(30)
  14. while True:
  15. clock.tick()
  16. img = sensor.snapshot()
  17. fps =clock.fps()
  18. img.draw_string(2,2, ("%2.1ffps" %(fps)), color=(0,128,0), scale=2)
  19. 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)


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


作者: 雕爷学编程, 来源:面包板社区

链接: https://mbb.eet-china.com/blog/uid-me-3894459.html

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