מבוא לעיבוד תמונה: פיקסי ואלטרנטיבותיו: 6 שלבים

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:16

במאמר זה נסביר את המשמעות של עיבוד תמונה דיגיטלית (DIP) ואת הסיבות לשימוש בחומרה כמו Pixy וכלים אחרים לביצוע תהליך על תמונות או סרטונים. בסוף מאמר זה, תלמד:

• איך צורת תמונה דיגיטלית.
• מהו עיבוד תמונה דיגיטלית.
• כלים לעיבוד תמונות.
• מהו Pixy וכיצד להשתמש בו.

שלב 1: מהו עיבוד תמונה?

לתמונות, לסרטונים ולרוב תמונות בנוסף לשמירת רגע מהזיכרונות שלנו, יש יישומים אחרים. אולי אתה רואה מצלמות אבטחה במקומות ציבוריים או שאתה רואה רובוטים עוקבים אחר קו, אובייקט או מתקדמים יותר שמבינים את המצב, מפרידים זיהומים ממוצרים בפס הייצור והרבה יישומים דומים או אפילו לא דומים עושים עם כמה חישובים על תמונות ואלה החישובים נקראים עיבוד תמונה.

להבנה הטובה ביותר, כדאי לדעת את מבנה התמונה. כל תמונה היא אות עם ערכי הפיקסלים בכל נקודה. (הפיקסל הוא היחידה הבסיסית של תמונה דיגיטלית שיכולה להיות בעלת ערכים שונים בהירותה ו/או הצבע שלה, ערכים אלה נקראים "עוצמה") האות הוא אות המתח הרציף שניתן על ידי חיישן חזותי, אות זה יומר לדיגיטל צורה עם כמה תהליכים כמו דגימה. הצורה הדיגיטלית של נתונים אלה היא כמו מערך דו-ממדי או מטריצה ליצור תמונה דיגיטלית ולכן צורתם היא f (X, Y) עבור המיקום והערך. אל תשכח שכל סרטון הוא קבוצה של תמונות המתנגנות עם קצב משחק מסוים בשנייה.

לאחר יצירת תמונה, התהליך יתחיל. לאיזו מטרה אנו זקוקים לתהליך? אם אנו זקוקים למידע מתוך תמונה, אנו הולכים להשתמש בראייה ממוחשבת. ראייה ממוחשבת היא דרך לחיקוי הראייה האנושית. לראיה האנושית יש את היכולת "ללמוד" ולתת נתונים מתשומות חזותיות. ראיית המחשב בעצם היא התחום שגרם למחשב להשיג הבנה ברמה גבוהה מתמונות או סרטונים דיגיטליים, אפילו לשימושים בזמן אמת; ועיבוד תמונות דיגיטאלי הוא חלק מזה.

שלב 2: כיצד לבצע עיבוד תמונה?

אם אנו חושבים על יישום רובוטי לעיבוד תמונות, ישנן שתי דרכים:

1. בחירת מודול מצלמה רגיל (מתן התמונה ללא עיבוד עליה) ולאחר מכן באמצעות תכנות וחישובים של המשתמש.
2. שימוש במרכולים קשים שעושים תהליך זה לשימוש מהיר וקל יותר; כמו מצלמה מפוקפקת…

הפתרון הראשון: בדרך הראשונה, ישנם מרכולות רכות שונות כמו MATLAB או ספריות כמו OpenCV לקידוד. ישנם גם שמות אחרים בכלי העיבוד; אבל השמות הפופולריים שמחפשים עיבוד זה הם OpenCV ו- MATLAB. בואו נראה השוואה מהירה ביניהם. התרשים של השוואת MATLAB ו- OpenCV יעזור לנו.

פתרון שני: שימוש בחומרה מיוחדת! כמו מצלמות עם יכולת עיבוד תמונה. בדרך כלל יש להם ממשק משתמש ואינם זקוקים לקידוד. זה נראה קל יותר, אבל איכשהו מגביל אותם והם יכולים לעשות את מה שהם מוגדרים לשם כך; לדוגמה, מצלמת זיהוי פנים לא יכולה לבצע זיהוי צבעים באופן רגיל (אולי עם כמה שינויים בקושחה יכולה לשנות את אלגוריתם הזיהוי אבל זו דרך קשה ולא נפוצה!) שתי דרכים, אבל מה עדיף?

התרשים השני הוא השוואה בין שתי דרכים.

שלב 3: תחילת העבודה על ידי Pixy

PIXY הוא אחד ממודולי המצלמה שצוין לעיבוד תמונה, אלגוריתם הזיהוי הוא סינון מבוסס צבע. המטרה העיקרית של מצלמה זו היא צבעי זיהוי ושם אותם כאובייקט מוכר. המצלמה הזו יכולה "ללמוד" אילו צבעים "חשבת" עליה בהתחלה.

עכשיו שאתה יודע מה זה Pixy, בוא נראה איך אנחנו יכולים להתחיל להשתמש ב- Pixy.

שלב 4: חומרה חובה

חיישן תמונה Pixy CMUcam5

Arduino UNO R3

שלב 5: תחילת העבודה על ידי Pixy

עכשיו, בוא איתנו צעד אחר צעד עד הסוף:

צעד ראשון:

קונה פיקסי! רגיל PIXY ו- PIXY2 הן שתי גרסאות של מצלמות פיקסי. לחץ על הקישור למעלה לרכישת הסוג הרגיל, שאנו ממשיכים בשלבי השימוש בלוח זה.

שְׁנִיָה:

לספק לו מתח. ללוח יש יציאת USB לחשמל. הוא יופעל באמצעות חיבור ליציאת USB למחשב. ניתן להפעיל אותו באמצעות שני פינים מאחורי הלוח עם סוללה (6-10v).

שְׁלִישִׁי:

חבר אותו למחשב באמצעות כבל USB. קצה אחד למחשב ושני ליציאת המיקרו USB של PIXY.

הָלְאָה:

הורד את תוכנת המצלמה שלך כאן. PIXY Mon הוא היישום של PIXY לפלטפורמת Linux, Mac ו- Windows. מה שאפליקציה זו יכולה לעשות היא התצורה ולהראות מה PIXY יכול לראות.

חמישי:

עד לנקודה זו, אין צורך לחבר את המצלמה בהכרח למיקרו -בקר או ללוח אם אתה צריך לראות ולזהות בלי שום דבר אחר; הזיהוי אינו תלוי בחיבור המיקרו. בכל אופן, ללמד, בחר אובייקט בעל גוון מובהק וטוב. בגלל אלגוריתם זיהוי סינון הצבעים המבוסס על גוון, הגוון והאור של הסביבה יכולים להשפיע על התוצאה. לכן, אל תבחר אובייקטים לבנים, שחורים או אפורים מכיוון שהצבעים האלה אינם גוונים!

שִׁשִׁית:

לחץ על הכפתור בראש ה- PIXY כדי להתחיל ללמד. ראשית, הנורית תהבהב ולאחר מכן, נורית RGB תקבל את הצבע של החלק המרכזי של אזור הראייה. בחר את האובייקט מול המצלמה, אם נורית ה- LED הראתה את הצבע הנכון היא מראה נעילה נכונה. המרחק בין העדשות לאובייקט צריך להיות 6-20 אינץ '. הדרך השנייה היא שימוש ב- PIXY MON; בחר שטח גדול של האובייקט ב- PIXY MON ואז הוא בוחר את האובייקט.

שְׁבִיעִית:

רשת האובייקט תוצג ב- pixy mon. בדוק אם הרשת היא האזור הנכון של האובייקט שאינו כולל את הרקע. מחוונים בתצורה יכולים לעזור לאזור טוב יותר.

שמונה:

כעת עבור כל "צבע", המצלמה תקבע מספר. 7 חתימות פירושו 7 צבעים לזיהוי. בעזרת שימוש בצבעים קרובים זה לזה, למשל, תווית עם הצבעים אדום-ורוד-כחול ניתן להגדיר אובייקט או מקום למצלמה, למשל, שהתווית מציגה את מקום הדלת. זה יכול לעזור לזהות אלפי אובייקטים בעזרת המצלמה הזו! קבוצת הצבעים הזו נקראת "קוד צבע" או CC. להגדרת CC עליך להשתמש ב- PIXY mon ולאחר מכן ניתן להשתמש בו כמו כל חתימה.

ט:

לאחר לימוד מוצלח, אם מיקרו -בקר או לוח מחובר למצלמה, יכול לתת לאובייקט שזוהה על ידי פיקסי. אם אתה משתמש ב- Arduino, השתמש ב- pinout זה לחיבור. (לחץ כאן למידע נוסף), ולאחר מכן הורד את ספריית PIXY כאן, הוסף לספריות של ארדואינו בכיוון סקיצה> כלול ספרייה> הוסף ספריית ZIP. כעת בחר את קובץ ה- zip של הספרייה. זה נעשה! עכשיו עם סקיצה המוגדרת כברירת מחדל של PIXY, הוא ייתן את ה- X וה- Y (המיקום) ואת הרוחב והאורך (הגודל) של האובייקט. ניתן להשתמש גם בסקיצות אחרות; כמו פאן והטיה. לחיבור לוחות אחרים, תוכל לראות כאן.

הערה: ללמד שתי שיטות כפי שהסברנו: 1. שימוש ב- PIXY ללא PIXY MON, כמו מה שרובוטים עושים והם אינם מחוברים למחשב. השיטה תהיה אך כיצד להגדיר את מספר החתימה? ה- LED אם ה- PIXY ישנה את הצבע ברגעים הראשונים של ההוראה, הקליק שתעשה על איזה צבע יקבע את המספר; ממשמעות אדומה 1 ועד משמעות סגולה 7. בשיטה 2, הגדרת המספר תבוצע רק עם היישום.

שלב 6: קרוב מאוד ל"סוף"

הסברנו על מה גרם לצורך להשתמש בתמונות, מהי עיבוד תמונה דיגיטלית וכיצד ניתן לבצע זאת. אילו דרכים יש לנו ומתוך חומרה שיכולות לעזור לנו כרגע, בחרנו ב- PIXY להסבר. הסברנו כיצד זה עובד ומה לעשות אם אתה מתחיל במצלמות פיקסיות! עכשיו אתה יכול להתחיל את עיבוד התמונה עבור הרובוט הקטן שלך וליהנות מעין שלישית עם המחשב שלך.

תוכל גם לקרוא פרויקט זה באתר הרשמי של ElectroPeak: