Глава 4. SVCAM – модуль стереозрения
Модуль SVCAM – система технического зрения производства компании ООО «Прикладная робототехника» (рис.4), является сенсорным устройством для исследования окружающего пространства путем обработки и анализа изображения со встроенной видеокамерой. Представляет из себя установку, состоящие из двух камер для съемки и микрокомпьютера для обработки данных. Основная цель модуля SVCAM – это определение расстояния до объектов, т.е. видеть глубину. Устройство формирует объёмное (трёхмерное) изображение сцены — это основа зрения в роботах, дронах, автомобилях и системах безопасности.
Рис.4 SVCAM – модуль стереозрения
Характеристики модуля SVCAM:
| Наименование | Значение | Ед. изм. |
|---|---|---|
| Модуль стереозрения, представляющий собой модульное устройство на основе микрокомпьютера, периферийного контроллера и интегрированных модулей технического зрения | 1 | шт. |
| Модуль стереозрения обеспечивает формирование массива данных дальномера о расстоянии до ближайших поверхностей окружающих объектов, находящихся в диапазоне действия | Наличие | |
| Встроенный опциональный микрокомпьютер | Наличие | |
| Встроенный интерфейс WiFi и Bluetooth | Наличие | |
| Встроенный модуль технического зрения | 2 | шт. |
| Количество вычислительных процессорных ядер | 4 | шт. |
| Тактовая частота процессорного ядра | 1,2 | ГГц |
| Оперативная память | 512 | МБ |
| Интерфейс USB для настройки модуля технического зрения | 1 | шт. |
| Разрешение видеопотока, передаваемого по интерфейсу USB | 640x480 | пикселей |
| Угол обзора в горизонтальной плоскости | 70 | угловых градусов |
| Угол обзора в вертикальной плоскости | 45 | угловых градусов |
| Число градаций цветовой палитры | 65535 |
Изображение, полученное с камер после обработки, называется стереоскопическим, а модуль – стереокамерой. Модуль SVCAM предназначен для работы в образовательном направление совместно с робототехническими системами. Основные функции устройства – распознавать и анализировать объектов по ряду признаков: цвету, размеру, расстоянию и форме.
Распознавание по цвету происходит в спектре RGB, путем захвата волн, которые прошли через фильтр, путем интерполяции возникают и другие цветовые оттенки (рис.5).
Рис.5 Модель RGB
В свою очередь, модуль SVCAM позволяет получать расстояние до объекта или глубину кадра (рис.6).
Рис.6 Изображение со стереокамеры
Для этого используются алгоритмы, которые находят ключевые точки на изображениях, сделанных на каждой камере и при корректном совпадении массивов данных, находится глубина изображения(рис.7)
Рис.7 Алгоритмы поиска реперных точек
Для обработки данных с камер используется электронно-вычислительный модуль – NanoPi-AR. Он необходим для получения изображения глубины. Микрокомпьютер NanoPi-AR представляет собой встраиваемый одноплатный микрокомпьютер с размещенными на одной плате вычислительным процессором, оперативной памятью, блоком энергонезависимой памяти, а также набором беспроводных интерфейсов, таких как: Bluetooth и Wi-Fi. Микрокомпьютер NanoPi-AR является аналогом популярного микрокомпьютера NanoPi, производимого FriendlyArm, но выполненного с рядом улучшений и доработок. Производством микрокомпьютера NanoPi-AR занимается ООО «Прикладная робототехника». Причем, как его аппаратной частью, так и программной – для совместимости разрабатываемых решений компания также разрабатывает и поддерживает свою сборку операционной системы. Технические характеристики микрокомпьютера следующие:
Процессор: Allwinner H3, Quad-core Cortex-A7 Up to 1.2GHz
Оперативная память: 512MB DDR3 RAM
Встроенная энергонезависимая память: 8GB eMMC
WiFi: 802.11b/g/n
Bluetooth: 4 dual mode
Интерфейс DVP камеры: 0.5mm pitch 24 pin FPC seat
Интерфейс MicroUSB: OTG and power input
Разъем для подключения MicroSD карты: 1 шт
Отладочный последовательный порт: 4Pin,2.54mm pitch pin header
Линии GPIO1: 2.54mm spacing 24pin,It includes UART,SPI,I2C,GPIO
Линии GPIO2: 2.54mm spacing 12pin,It includes USBx2,IR,SPDIF,I2S
Габариты: 40 x 40 мм
Количество слоев печатной платы: 6
Требуемое питание: DC 5V/2A
Диапазон рабочих температур: от -20 ⁰С до 70 ⁰С
Поддержка ОС: u-boot, UbuntuCore, eflasher, YoctoBased Linux Kernel
5.16
Рис.8 Микрокомпьютер NanoPi-AR