CMUcam5 Pixy視覺相機感測器簡介
PixyMon 和 Arduino
該專案的目標是向您介紹CMUcam5 Pixy，並展示如何在您自己DIY的項目中實現相機功能，您會發現即使對於一個複雜的機電系統（比如輪式自主機器人）來說，這也是非常簡單易執行的操作。Pixy是一種靈活、緊湊、可調節且易於設定的相機感測器，能夠檢測並傳遞某些類型物件的資訊。我們將介紹有關相機的基礎知識，並瞭解在Pixy和Arduino之間進行通信的一般方法。
硬體
- Arduino Uno (您可以使用任何 Arduino)
- CMUcam5 Pixy 相機
- 伺服馬達 (S06NF)
- 一小塊木頭 (用來將相機安裝到伺服上, 我將只使用螺絲安裝)
- 線纜 (用於相機USB MINI 以及 Uno USB B)
- 用於伺服的外接5V電源 (警告！如果您將伺服連接到您的Arduino上，並透過USB供電，您的 Arduino將會被燒壞)
軟體
- Arduino IDE 1.6.9
- PixyMon 軟體
- 用於Arduino的PixyMon程式館
圖1：CMUcam5 Pixy相機
CMUcam5 Pixy是一款小型、易於操作、成本低且開源的相機。它擁有獨立的處理器，每秒可對探測到的資訊進行50次輸出。它還可以與Arduino、Raspberry Pi等連接。CMUcam5 Pixy使用非常常見的介面，例如SPI、12C、UART以及USB，並且具有一個自訂程式，可讓您連接到您的裝置上，點擊此處可以免費下載。
設定 Pixy
點擊此處下載軟體PixyMon並安裝。安裝時，請透過USB連接Pixy，然後檢查RGB Led燈是否亮起。
打開PixyMon，並確保Pixy是透過USB進行連接的。如果所有連接正確，它將輸出相機所“看到”的內容。例如，我放置了一個紫色的蓋子作為測試物件，來檢查Pixy相機的輸出。
圖2：Pixy Raw輸出圖像
進入“Action”子功能表，並點擊“Set Signature 1”，視訊將會停滯，您可以選擇想要用相機檢測的顏色/物件。
標記好顏色/物件後，視訊將會開始播放，並且相機感測器將會對顏色/物件進行檢測，如圖3所示。在同一時間，您最多可以設定7個想要檢測的物件/顏色。如果您進行了正確標記，並且設定了視野範圍，就可以實現對多個物件/顏色的檢測。
圖3：Pixy檢測下的視圖
如果想要清除預設標記，您可以點擊Action-> Clear All Signatures，直接清除所有標記 ，或者選擇Clear Signature來對標記一一清除（在控制頁面輸入標記編號）。
點擊Settings -> Signature 1進行調整，您可以修改Pixy視野尺寸的大小。
其他設定 (File->Configure)
- 透過更改相機亮度，您可以在黑暗環境中進行資訊探測。
- 在 Camera 選項中，您可以調整白平衡，這非常有用。
- 使用 Action->Default 程式，您將只看到所檢測到的顏色，沒有視訊輸出。
有一個專用於在您的Arduino上使用Pixy的自訂程式館。我使用的是Arduino Uno，但是您可以使用任何版本。這個程式館非常有用，不僅為初學者提供了簡單的範例，也為專家提供了絕佳的研發平台。
首先，我們要設定一個檢測物件，類似於我們之前在設定相機時所進行的操作。
點擊此處下載Arduino程式館（在“Arduino libraries and examples”資料夾下）。 [http://www.cmucam.org/attachments/download/1157/arduino_pixy-0.1.7.zip]。這將實現您的Arduino和Pixy相機之間的通信。然後，將其添加到Arduino IDE（Sketch->Include Library->Add .zip Library）。
點擊Example->Pixy->hello_world，打開一個名稱為hello_world的簡單範例。
將其上傳到您的研發板上，並打開端子（Tools->Serial Monitor）。
此時，您將看到一條資訊，顯示“Starting… ”，然後將顯示有關檢測到的物件的資訊。
hello_world 代碼釋義
在 setup() 函數中，對編號和pixy進行初始化和相關設定。
loop() 函數包含幾個變數，這些變數用於列印以及從pixy獲取模組。使用 pixy.getBlocks() 函數，我們可以獲取檢測到的物件。 if (i%50==0) 代碼可以用來設定我們想要獲取資訊的FPS。如果我們想要每秒鐘獲取一條資訊，就要寫 %1 而不是 %50。
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/* * explaining the (((pixy.blocks[j].x)/2)+10)-60 * with pixy.blocks[j].x we get the x position of the object detected * we divide it because the max value it can read is 320 * I did the + 10 for small adjustments * the -60 is used for rotating away from the object */ #include <Servo.h> #include <Pixy.h> Servo myservo; // create servo object to control a servo Pixy pixy; // create pixy object for controlling the pixy camera // function for testing the servo void test_camera(){ myservo.write(0); delay(1000); myservo.write(90); delay(1000); myservo.write(180); delay(1000); myservo.write(90); // get the camera centered } void setup() { //Serial.begin(9600); // initialize serial myservo.attach(9); // attaches the servo on pin 9 to the servo object test_camera(); // executing testing for the servo pixy.init(); // initing the pixy camera } void loop() { //variables static int i = 0; int j; uint16_t blocks; char buf[32]; int32_t xpos; // grabing the blocks blocks = pixy.getBlocks(); // If there are detect blocks if (blocks) { i++; // we are using 50FPS if (i%50==0) { sprintf(buf, "Detected %d:\n", blocks); for (j=0; j<blocks; j++) { sprintf(buf, " block %d: ", j); //Serial.println((((pixy.blocks[j].x)/2)+10)-60); //print out to what position will the servo go // this is used so the servo can't get stuck at minimum and maximum values if(((((pixy.blocks[j].x)/2)+10)-60) > 180 || ((((pixy.blocks[j].x)/2)+10)-60) < 0 ) { myservo.write(90); // if at min or max go to the middle } else{ // if there is no problem with min and max myservo.write((((pixy.blocks[j].x)/2)+10)-60); } } } } } |
sprintf(buf, “Detected %d:\n”, blocks); 輸出由ID檢測到的當前物件，並將必要的資料放入緩衝區。在for迴圈中，我們將會獲得所有類型的資訊，包括檢測物件、寬度、高度、x、y以及標記資訊。
透過伺服進行控制
現在，Pixy已經成功連接到了Arduino，我將做一個簡單的實驗，將Pixy連接到伺服，並且在相機“看到“某種類型的顏色/物件時讓伺服控制離開。
在本實驗中，我將把Pixy的檢測物件設定為圓形紫色容器，然後進行程式設計，這樣一來，每當這種容器進入相機的視野，伺服就會控制離開這個物體。
裝置結構：
圖4：已完成的裝置結構
我使用的是S06NF伺服，並且用小螺絲釘將伺服連接到相機上，如圖5所示。
圖5：相機與伺服馬達連接
對於硬體部分，僅進行簡單的接線。將SPI線纜連接到相機上，將伺服與Arduino連接。我使用引腳9來控制伺服。
圖6：接線圖
警告！
不要忘記連接GND。如果您沒有將電源、伺服和Arduino GND連接在一起，伺服器將會奔潰！
這裡，我使用的是用於5V電源的舊型合適器。
總結
在本課程中，我們介紹了PixyMon相機的基礎知識，並且研發了一個簡單的伺服驅動應用。我們創建了一個會離開檢測物件而不是物件追蹤的系統。在第二部分中，我們會繼續深入拓展這個理念，研發出一種具有多個伺服的交互系統，透過將一個球作為物件，實現對桌子方位的控制。
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