Tipps und Tricks#

Demo-Modus#

Der Demo-Modus ermöglicht es Ihnen, die CMUcam4 ohne einen Master-Prozessor vorzuführen. Im Demo-Modus führt die CMUcam4 den Befehl „TW“ (Track Window) aus und steuert dann zwei standardmäßige Hobby-Servos in Richtung des verfolgten Objekts, während gleichzeitig das verfolgte Objekt auf einem Standard-Fernseher angezeigt wird. Sobald die CMUcam4 in den Demo-Modus wechselt, verlässt sie diesen erst wieder, wenn sie zurückgesetzt wird. Befolgen Sie die folgenden Schritte, um in den Demo-Modus zu gelangen:

  1. Drücken und halten Sie die Reset-Taste an der CMUcam4

  2. Drücken und halten Sie die Benutzertaste an der CMUcam4

  3. Lassen Sie die Reset-Taste los (lassen Sie nicht die Benutzertaste los)

  4. Warten Sie, bis die rote Hilfs-LED aufleuchtet (2 Sekunden)

  5. Warten Sie, bis die rote Hilfs-LED mit 10 Hz zu blinken beginnt, und lassen Sie dann die Benutzertaste los

    • Der Fernseher sollte sich einschalten (Sie sollten einen Startbildschirm auf dem Fernseher sehen), wenn die CMUcam4 mit einem Fernseher verbunden ist

  6. Die CMUcam4 wird sich nun für die nächsten 5 Sekunden an die Beleuchtungsbedingungen anpassen

    • Platzieren Sie das Objekt, das Sie verfolgen möchten, in den nächsten 5 Sekunden nicht vor der CMUcam4

  7. Warten Sie, bis die rote Hilfs-LED aufhört, mit 10 Hz zu blinken

    • Die CMUcam4 ist jetzt mit der Anpassung an die Beleuchtungsbedingungen fertig

    • Die Schwenk- und Neigeservo-Pins sollten 1500 μs Impulse bei 50 Hz ausgeben

  8. Platzieren Sie das Objekt, das Sie verfolgen möchten, vor der CMUcam4 und drücken Sie die Benutzertaste

    • Wenn die rote Hilfs-LED mit 10 Hz zu blinken beginnt, überprüfen Sie die Verbindung des OV9665-Kameramoduls

      • Das OV9665-Kameramodul ist möglicherweise beschädigt und muss höchstwahrscheinlich ersetzt werden

  9. Sie sollten jetzt das verfolgte Objekt (oder ähnliches) auf dem Fernseher angezeigt sehen, wenn die CMUcam4 an einen Fernseher angeschlossen ist

    • Die Schwenk- und Neigeservos werden, sofern angeschlossen, ebenfalls versuchen, die Kamera zum verfolgten Objekt hin zu bewegen

  10. Bitte probieren Sie dieses Verfahren mit verschiedenen Objekten in unterschiedlichen Umgebungen aus, um zu sehen, was am besten funktioniert

  11. Die CMUcam4 läuft jetzt im Demo-Modus

Drücken Sie die Reset-Taste, um den Demo-Modus zu verlassen.

Für den nicht umgekehrten Betrieb des Schwenkservos müssen Impulslängen unter 1500 µs die X-Position des Kameramoduls nach rechts bewegen (aus Sicht des Kameramoduls) und Impulslängen über 1500 µs müssen die X-Position des Kameramoduls nach links bewegen (aus Sicht des Kameramoduls).

Für den nicht umgekehrten Betrieb des Neigeservos müssen Impulslängen unter 1500 µs die Y-Position des Kameramoduls nach unten bewegen (aus Sicht des Kameramoduls) und Impulslängen über 1500 µs müssen die Y-Position des Kameramoduls nach oben bewegen (aus Sicht des Kameramoduls).

Halt-Modus#

Der Halt-Modus ermöglicht es Ihnen, die CMUcam4 anzuhalten, während sie noch mit einem Arduino verbunden ist. Im Halt-Modus verbraucht die CMUcam4 sehr wenig Strom und verhindert nicht, dass ein Arduino programmiert wird, indem der serielle Port des Arduino blockiert wird. Der Halt-Modus ist nur notwendig, wenn die CMUcam4 den Programmiervorgang des Arduino stört. Wenn dies nicht der Fall ist, ist der Halt-Modus unnötig - was normalerweise der Fall ist. Sobald die CMUcam4 in den Halt-Modus wechselt, verlässt sie diesen erst nach einem Reset. Befolgen Sie die untenstehenden Schritte, um in den Halt-Modus zu wechseln:

  1. Drücken und halten Sie die Reset-Taste an der CMUcam4

  2. Drücken und halten Sie die Benutzertaste an der CMUcam4

  3. Lassen Sie die Reset-Taste los (lassen Sie nicht die Benutzertaste los)

  4. Warten Sie, bis die rote Hilfs-LED aufleuchtet (2 Sekunden)

  5. Lassen Sie die Benutzertaste los

  6. Die CMUcam4 ist jetzt auf unbestimmte Zeit angehalten

Drücken Sie die Reset-Taste, um den Halt-Modus zu verlassen.

Hinweise zu besserem Tracking#

Besseres Tracking mit automatischer Verstärkung und Weißabgleich#

Auto-Gain ist eine interne Regelung, die den Helligkeitspegel des Bildes so anpasst, dass er am besten zur Umgebung passt. Sie versucht, die hellen und dunklen Bereiche im Bild so zu normalisieren, dass sie sich der Gesamthelligkeit eines von Hand angepassten Bildes annähern. Dieser Prozess iteriert über viele Bilder, während die Kamera ihre Helligkeitspegel automatisch anpasst. Wenn zum Beispiel ein Licht eingeschaltet wird und die Umgebung heller wird, versucht die Kamera, die Helligkeit so anzupassen, dass das Gesamtbild abgedunkelt wird.

Der Weißabgleich hingegen versucht, die Farbgains der Kamera zu korrigieren. Das Umgebungslicht in Ihrem Bild ist möglicherweise nicht reinweiß. In diesem Fall sieht die Kamera Farben anders. Die Kamera beginnt mit einer anfänglichen Schätzung, wie viel Gain sie jedem Farbkanal geben soll. Wenn aktiv, passt der Weißabgleich diese Gains Frame für Frame an, sodass sich die Durchschnittsfarbe im Bild einer grauen Farbe annähert. Empirisch hat sich herausgestellt, dass diese „Grauwelt“-Methode relativ gut funktioniert. Das Problem mit dem Grauwelt-Weißabgleich ist, dass, wenn eine einheitliche Farbe das Sichtfeld der Kamera ausfüllt, der Weißabgleich die Gains langsam so einstellt, dass die Farbe grau erscheint und nicht ihre wahre Farbe. Wenn dann die einheitliche Farbe entfernt wird, hat das Bild unerwünschte Farbgains, bis es seinen grauen Durchschnitt wiederherstellt.

Beim Verfolgen von Farben, wie im Demo-Modus, möchten Sie möglicherweise Autogain und Weißabgleich für kurze Zeit laufen lassen und sie dann abschalten. Während sie etwa 5 Sekunden lang eingeschaltet sind, kann die Kamera ihren Helligkeitsgain und ihre Farbgains auf das einstellen, was sie für passend hält. Wenn Sie sie dann ausschalten, hindert dies die Kamera daran, ihre Einstellungen unnötig zu ändern, weil ein Objekt nahe an die Linse gehalten wird, wegen Schatten usw. Wenn Autogain und Weißabgleich nicht deaktiviert wurden und die Kamera ihre Einstellungen für die RGB- oder YCbCr-Werte änderte, könnten die neuen gemessenen Werte außerhalb der ursprünglich ausgewählten Farbverfolgungsschwellen liegen.

Das Kameramodul erfordert, dass Auto-Gain aktiviert ist, um den Weißabgleich zu nutzen.

YUV (YCbCr) Farbraum#

YCbCr ist eine andere Farbraumdefinition als der bekanntere RGB-Raum. In YCbCr werden die Beleuchtungsdaten in einem separaten Kanal gespeichert. Aufgrund dieser Eigenschaft kann die Kamera im YCbCr-Modus widerstandsfähiger gegenüber Beleuchtungsänderungen sein. Da es sich um einen anderen Farbraum handelt, sehen Bilder in YCbCr nicht wie standardmäßige RGB-Bilder aus, wenn sie direkt von einem Frame-Dump-Programm abgebildet werden. Die RGB-Kanäle bilden auf CrYCb ab. Im YCbCr-Modus ist also der als Rot-Parameter zurückgegebene Wert tatsächlich Cr, der Grün-Parameter ist Y und der Blau-Parameter ist Cb. Wenn Sie also ein rotes Objekt verfolgen möchten, müssen Sie sich einen abgeladenen Frame ansehen, um zu sehen, worauf die Farben dieses Objekts in YCbCr abgebildet werden. Es sollte dann möglich sein, die Cb- und Cr-Grenzen zu finden, während man eine sehr großzügige Y-Grenze angibt, was zeigt, dass die Beleuchtung nicht sehr wichtig ist. Bei Verwendung von YCbCr sollten Sie berücksichtigen, dass in Bezug auf alle CMUcam4-I/O Rot auf Cr, Grün auf Y und Blau auf Cb abbildet.

Beachten Sie, dass die RGB-Kanäle so abbilden, dass Sie CrYCb erhalten, nicht YCbCr.

Über das Kameramodul#

Nach dem Einschalten kann die Kamera bis zu 5 Sekunden benötigen, um sich automatisch an das Licht anzupassen. Drastische Veränderungen in der Umgebung, wie das Ein- und Ausschalten von Lichtern, können eine ähnliche Anpassungszeit hervorrufen. Bei der Verwendung der Kamera im Freien ist es aufgrund der starken IR-Emissionen der Sonne, selbst an relativ bewölkten Tagen, wahrscheinlich notwendig, entweder einen IR-Filter oder einen Neutraldichte-Kamerafilter zu verwenden, um den Umgebungslichtpegel zu verringern.

Die von der Kameraplatine bereitgestellten Funktionen sollen dem Benutzer einen Werkzeugkasten an Farbverarbeitungsfunktionen bieten. Die tatsächlichen Anwendungen können stark variieren und bleiben der Vorstellungskraft des Benutzers überlassen. Die Fähigkeit, das sichtbare Fenster zu ändern, Farb- und Lichtstatistiken zu erfassen und Farben zu verfolgen, kann vom Host-Prozessor miteinander verwoben werden, um höherwertige Funktionalität zu schaffen.