HackerBox 0024: Vision Quest: 11 Steps

2024 ავტორი: John Day | [email protected]. ბოლოს შეცვლილი: 2024-01-30 10:20

Vision Quest - ამ თვეში HackerBox ჰაკერები ექსპერიმენტებს უტარებენ კომპიუტერულ ხედვას და Servo Motion Tracking- ს. ეს ინსტრუქცია შეიცავს ინფორმაციას HackerBox #0024– თან მუშაობისთვის, რომლის აღებაც აქ შეგიძლიათ, სანამ მარაგი ბოლო არ იქნება. ასევე, თუ გსურთ მიიღოთ მსგავსი HackerBox თქვენს საფოსტო ყუთში ყოველთვიურად, გთხოვთ გამოიწეროთ HackerBoxes.com და შეუერთდეთ რევოლუციას!

თემები და სწავლის მიზნები HackerBox 0024 -ისთვის:

• ექსპერიმენტები კომპიუტერული ხედვით
• OpenCV (კომპიუტერული ხედვის) დაყენება
• Arduino Nano პროგრამირება Arduino IDE– დან
• სერვო მოტორსის კონტროლი არდუინო ნანოსთან ერთად
• მექანიკური პან და დახრის ასამბლეის შეკრება
• აკონტროლეთ პან და დახრის მოძრაობა მიკროკონტროლით
• სახის თვალყურის დევნება OpenCV გამოყენებით

HackerBoxes არის ყოველთვიური ხელმოწერის სერვისი წვრილმანი ელექტრონიკისა და კომპიუტერული ტექნოლოგიებისთვის. ჩვენ ვართ ჰობისტები, შემქმნელები და ექსპერიმენტატორები. ჩვენ სიზმრების მეოცნებეები ვართ. გატეხე პლანეტა!

ნაბიჯი 1: HackerBox 0024: ყუთის შინაარსი

• HackerBoxes #0024 საკოლექციო საცნობარო ბარათი
• სამი ფრჩხილის პან და დახრის ასამბლეა
• ორი MG996R სერვისი აქსესუარებით
• ორი ალუმინის მრგვალი სერვო წყვილი
• Arduino Nano V3 - 5V, 16MHz, MicroUSB
• ციფრული კამერის შეკრება USB კაბელით
• სამი ლინზა უნივერსალური კლიპის სამაგრით
• სამედიცინო შემოწმების კალამი სინათლე
• დუპონტი მამაკაცი/ქალი მხტუნავები
• MicroUSB კაბელი
• ექსკლუზიური OpenCV დეკალი
• ექსკლუზიური Dia de Muertos Decal

ზოგიერთი სხვა რამ, რაც სასარგებლო იქნება:

• პატარა ხის დაფის ჯართი კამერის ბაზისთვის
• Soldering რკინის, solder, და ძირითადი soldering ინსტრუმენტები
• კომპიუტერი პროგრამული ინსტრუმენტების გასაშვებად

რაც მთავარია, თქვენ დაგჭირდებათ თავგადასავლების გრძნობა, წვრილმანი სული და ჰაკერების ცნობისმოყვარეობა. მყარი წვრილმანი ელექტრონიკა არ არის ტრივიალური დევნა და ჩვენ არ ვასრულებთ მას თქვენთვის. მიზანი არის პროგრესი და არა სრულყოფილება. როდესაც თქვენ დაჟინებით დატკბებით თავგადასავლებით, დიდი კმაყოფილება შეიძლება მიიღოთ ახალი ტექნოლოგიების სწავლისგან და იმედია ზოგიერთი პროექტის განხორციელებაში. ჩვენ გირჩევთ ყოველი ნაბიჯის გადადგმა ნელ -ნელა, დეტალების გათვალისწინებით და არასოდეს მოგერიდოთ დახმარების თხოვნა.

ხშირად დასმული კითხვები: ჩვენ გვსურს ვთხოვოთ HackerBox– ის ყველა წევრს მართლაც დიდი წყალობა. გთხოვთ, რამდენიმე წუთი დაუთმოთ HackerBoxes ვებსაიტზე FAQ– ს მხარდაჭერასთან დაკავშირებამდე. მიუხედავად იმისა, რომ ჩვენ აშკარად გვინდა დავეხმაროთ ყველა წევრს საჭიროებისამებრ, ჩვენი დამხმარე წერილების უმეტესობა მოიცავს მარტივ კითხვებს, რომლებიც მკაფიოდ არის განხილული ხშირად დასმულ კითხვებში. გმადლობთ გაგებისთვის!

ნაბიჯი 2: კომპიუტერული ხედვა

კომპიუტერული ხედვა არის ინტერდისციპლინარული სფერო, რომელიც ეხება იმას, თუ როგორ მიიღებენ კომპიუტერები მაღალი დონის გაგებას ციფრული სურათებისა თუ ვიდეოებისგან. ინჟინერიის თვალსაზრისით, კომპიუტერული ხედვა ცდილობს ავტომატიზირდეს ამოცანები, რისი გაკეთებაც ადამიანის ვიზუალურ სისტემას შეუძლია. როგორც სამეცნიერო დისციპლინა, კომპიუტერული ხედვა ეხება თეორიას ხელოვნური სისტემების მიღმა, რომლებიც იღებენ ინფორმაციას სურათებიდან. სურათის მონაცემებს შეიძლება ჰქონდეთ მრავალი ფორმა, როგორიცაა ვიდეო თანმიმდევრობა, მრავალი კამერის ხედი ან სამედიცინო სკანერის მრავალგანზომილებიანი მონაცემები. როგორც ტექნოლოგიური დისციპლინა, კომპიუტერული ხედვა ცდილობს გამოიყენოს თავისი თეორიები და მოდელები კომპიუტერული ხედვის სისტემების მშენებლობისათვის. კომპიუტერული ხედვის ქვე-დომენები მოიცავს სცენის რეკონსტრუქციას, მოვლენების გამოვლენას, ვიდეოს თვალთვალს, ობიექტების აღიარებას, 3D პოზის შეფასებას, სწავლას, ინდექსირებას, მოძრაობის შეფასებას და სურათის აღდგენას.

საინტერესოა აღინიშნოს, რომ კომპიუტერული ხედვა შეიძლება ჩაითვალოს კომპიუტერული გრაფიკის ინვერსიულად.

ნაბიჯი 3: დამუშავება და OpenCV

დამუშავება არის მოქნილი პროგრამული ჩანახატი და ენა ვიზუალური ხელოვნების კონტექსტში კოდის სწავლის შესასწავლად. დამუშავებამ ხელი შეუწყო პროგრამული უზრუნველყოფის ცოდნას ვიზუალურ ხელოვნებაში და ვიზუალურ ცოდნას ტექნოლოგიის ფარგლებში. არსებობს ათიათასობით სტუდენტი, მხატვარი, დიზაინერი, მკვლევარი და ჰობისტი, რომლებიც იყენებენ დამუშავებას სწავლისა და პროტოტიპისთვის.

OpenCV (ღია კოდის კომპიუტერული ხედვის ბიბლიოთეკა) არის ღია კოდის კომპიუტერული ხედვისა და მანქანათმცოდნეობის პროგრამული ბიბლიოთეკა. OpenCV შეიქმნა იმისთვის, რომ უზრუნველყოს საერთო ინფრასტრუქტურა კომპიუტერული ხედვის პროგრამებისთვის და დააჩქაროს მანქანების აღქმა კომერციულ პროდუქტებში. OpenCV ბიბლიოთეკას აქვს 2500-ზე მეტი ოპტიმიზირებული ალგორითმი, რომელიც მოიცავს როგორც კლასიკური, ასევე უახლესი კომპიუტერული ხედვისა და მანქანათმცოდნეობის ალგორითმების კომპლექსს. ეს ალგორითმები შეიძლება გამოყენებულ იქნას სახეების ამოცნობისა და ამოცნობის, ობიექტების იდენტიფიცირების, ადამიანების ქმედებების კლასიფიკაციის ვიდეოებში, კამერის მოძრაობების თვალყურის დევნება, მოძრავი საგნების თვალყურის დევნება და სხვა.

დააინსტალირეთ OpenCV დამუშავების პროცესში ფაილი> მაგალითები მენიუდან "მაგალითების დამატება" არჩევით და შემდეგ ბიბლიოთეკების ჩანართში დააინსტალირეთ ვიდეო და OpenCV ბიბლიოთეკები. გახსენით LiveCamTest მაგალითი სახის ძირითადი თვალთვალისთვის. გადახედეთ სხვა OpenCV დამუშავების მაგალითებს აქ.

მეტი რესურსი:

კომპიუტერული ხედვის დაწყება არის წიგნის პროექტი, რომელიც უზრუნველყოფს ადვილად შესვლის წერტილს კომპიუტერული ხედვის შემოქმედებითი ექსპერიმენტებისთვის. ის გააცნობს კომპიუტერულ ხედვის პროექტების შესაქმნელად საჭირო კოდს და ცნებებს.

კომპიუტერული ხედვის პროგრამირება პითონთან ერთად არის O'Reilly წიგნი PCV– ზე, ღია კოდის პითონის მოდული კომპიუტერული ხედვისთვის.

OpenCV სწავლა

კომპიუტერული ხედვა: ალგორითმები და პროგრამები

OpenCV- ის დაუფლება

სტენფორდის კურსი CS231n კონვოლუციური ნერვული ქსელები ვიზუალური ამოცნობისთვის (16 ვიდეო)

კრის ურმსონი TED Talk როგორ ხედავს უმოძრაო მანქანა გზას

ნაბიჯი 4: Arduino Nano მიკროკონტროლის პლატფორმა

ჩვენ შეგვიძლია გამოვიყენოთ ნებისმიერი საერთო მიკროპროტექტორული პლატფორმა სერვისების გასაკონტროლებლად ჩვენს ტაფაში და დახრილ კამერაზე. Arduino Nano არის ზედაპირზე დასაყენებელი, დაფაზე დაფარული, მინიატურული Arduino დაფა ინტეგრირებული USB- ით. ეს არის საოცრად სრულფასოვანი და ადვილად გატეხილი.

Მახასიათებლები:

• მიკროკონტროლი: Atmel ATmega328P
• ძაბვა: 5V
• ციფრული I/O ქინძისთავები: 14 (6 PWM)
• ანალოგური შეყვანის ქინძისთავები: 8
• DC დენი თითო I/O პინზე: 40 mA
• ფლეშ მეხსიერება: 32 KB (2KB ჩატვირთვისთვის)
• SRAM: 2 კბ
• EEPROM: 1 კბ
• საათის სიჩქარე: 16 MHz
• ზომები: 17 მმ x 43 მმ

არდუინო ნანოს ეს კონკრეტული ვარიანტი არის შავი რობოტინის დიზაინი. ინტერფეისი არის MicroUSB პორტით, რომელიც თავსებადია იმავე MicroUSB კაბელებთან, რომლებიც გამოიყენება ბევრ მობილურ ტელეფონსა და ტაბლეტში.

Arduino Nanos– ს აქვს ჩაშენებული USB/სერიული ხიდის ჩიპი. ამ კონკრეტულ ვარიანტზე, ხიდის ჩიპი არის CH340G. გაითვალისწინეთ, რომ არსებობს სხვადასხვა სახის USB/სერიული ხიდის ჩიპები, რომლებიც გამოიყენება სხვადასხვა ტიპის Arduino დაფებზე. ეს ჩიპები საშუალებას გაძლევთ კომპიუტერის USB პორტი დაუკავშირდეთ Arduino– ს პროცესორულ ჩიპზე არსებულ სერიულ ინტერფეისს.

კომპიუტერის ოპერაციული სისტემა მოითხოვს მოწყობილობის დრაივერს USB/სერიულ ჩიპთან დასაკავშირებლად. მძღოლი საშუალებას აძლევს IDE– ს დაუკავშირდეს Arduino– ს დაფას. მოწყობილობის დრაივერი, რომელიც საჭიროა, დამოკიდებულია როგორც OS ვერსიაზე, ასევე USB/სერიული ჩიპის ტიპზე. CH340 USB/სერიული ჩიპებისთვის არის დრაივერები ხელმისაწვდომი მრავალი ოპერაციული სისტემისთვის (UNIX, Mac OS X, ან Windows). CH340- ის მწარმოებელი აქ ამარაგებს ამ დრაივერებს.

როდესაც პირველად ჩართავთ Arduino Nano– ს თქვენი კომპიუტერის USB პორტში, მწვანე შუქი უნდა აინთოს და ცოტა ხნის შემდეგ ლურჯი LED უნდა დაიწყოს ნელა ციმციმება. ეს ხდება იმიტომ, რომ ნანო წინასწარ არის დატვირთული BLINK პროგრამით, რომელიც მუშაობს სრულიად ახალ არდუინო ნანოზე.

ნაბიჯი 5: Arduino ინტეგრირებული განვითარების გარემო (IDE)

თუ ჯერ არ გაქვთ Arduino IDE დაინსტალირებული, შეგიძლიათ გადმოწეროთ Arduino.cc– დან

თუ გსურთ დამატებითი შესავალი ინფორმაცია Arduino ეკოსისტემაში მუშაობისთვის, ჩვენ გირჩევთ გაეცნოთ HackerBoxes Starter Workshop– ის ინსტრუქციებს.

შეაერთეთ ნანო MicroUSB კაბელში და კაბელის მეორე ბოლო კომპიუტერში USB პორტში, გაუშვით Arduino IDE პროგრამული უზრუნველყოფა, შეარჩიეთ შესაბამისი USB პორტი IDE ინსტრუმენტებში> პორტი (სავარაუდოდ სახელი "wchusb" მასში). ასევე აირჩიეთ "Arduino Nano" IDE- ში ინსტრუმენტების> დაფის ქვეშ.

დაბოლოს, ატვირთეთ მაგალითი კოდის ნაწილი:

ფაილი-> მაგალითები-> საფუძვლები-> დახუჭე

ეს არის კოდი, რომელიც წინასწარ იყო ჩატვირთული ნანოზე და უნდა გაშვებულიყო ახლავე, რომ ნელ -ნელა აციმციმდეს ლურჯი LED. შესაბამისად, თუ ჩავტვირთავთ ამ მაგალითის კოდს, არაფერი შეიცვლება. ამის ნაცვლად, მოდით შევცვალოთ კოდი ოდნავ.

ახლოდან რომ დაათვალიეროთ, ხედავთ, რომ პროგრამა ანათებს LED- ს, ელოდება 1000 მილიწამს (ერთი წამი), გამორთავს LED- ს, ელოდება მეორე წამს და შემდეგ ისევ ყველაფერს აკეთებს - სამუდამოდ.

შეცვალეთ კოდი "დაგვიანების (1000)" ორივე განცხადების "დაგვიანების (100)" შეცვლით. ეს მოდიფიკაცია გამოიწვევს LED- ის ათჯერ უფრო სწრაფად მოციმციმებას, არა?

მოდით ჩავტვირთოთ შეცვლილი კოდი ნანოში UPLOAD ღილაკზე დაჭერით (ისრის ხატი) თქვენი შეცვლილი კოდის ზემოთ. უყურეთ კოდს სტატუსის შესახებ ინფორმაციისთვის: "შედგენა" და შემდეგ "ატვირთვა". საბოლოო ჯამში, IDE უნდა მიუთითებდეს "ატვირთვა დასრულებულია" და თქვენი LED უნდა აციმციმდეს უფრო სწრაფად.

თუ ასეა, გილოცავთ! თქვენ ახლახან გატეხეთ ჩამონტაჟებული კოდის პირველი ნაწილი.

მას შემდეგ რაც თქვენი სწრაფი მოციმციმე ვერსია ჩატვირთული და გაშვებული იქნება, რატომ არ ხედავთ, შეგიძლიათ კვლავ შეცვალოთ კოდი, რათა LED- მა სწრაფად მოციმციმე გამოიწვიოს და შემდეგ დაელოდოთ რამდენიმე წამს გამეორებამდე? სცადე! სხვა შაბლონებზე რას იტყვით? მას შემდეგ რაც მიაღწევთ სასურველ შედეგს ვიზუალიზაციას, მის კოდირებას და დაკვირვებას, რომ ის გეგმის მიხედვით მუშაობს, თქვენ გადადგათ უზარმაზარი ნაბიჯი კომპეტენტური აპარატურის ჰაკერი გახდომისკენ.

ნაბიჯი 6: სერვო მოტორსი

სერვო ძრავები, როგორც წესი, კონტროლდება განმეორებითი ელექტრული იმპულსების სერიით, სადაც პულსის სიგანე მიუთითებს სერვოს პოზიციაზე. პულსის სიგანის მოდულირებული (PWM) საკონტროლო სიგნალი ხშირად გენერირდება საერთო მიკროკონტროლის მიერ, როგორიცაა არდუინო.

მცირე ჰობის სერვისები, როგორიცაა MG996R, დაკავშირებულია სტანდარტული სამი მავთულის კავშირის საშუალებით: ორი მავთული DC დენის წყაროსთვის და ერთი მავთული საკონტროლო იმპულსების გადასატანად. MG996R სერვისებს აქვთ ძაბვის მძვინვარება 4.8-7.2 VDC.

ნაბიჯი 7: პანისა და დახრის მექანიზმის შეკრება

1. ამოიღეთ ორივე MG996R სერვისი ჩანთებიდან და ახლავე დატოვეთ ჩართული აქსესუარები.
2. მიამაგრეთ ალუმინის, წრიული servo coupler თითოეულ სერვოზე. გაითვალისწინეთ, რომ წყვილი მოყვება ცალკე ჩანთებს სერვოებიდან. წყვილი ძალიან მჭიდროდ ჯდება. დაიწყეთ შემაერთებლის დაჭერით სერვო გამომავალი ბოლოს და შემდეგ ჩადეთ ხრახნი ცენტრალურ ხვრელში. გამკაცრეთ ძაფი, რათა მიამაგროთ წყვილი სერვო გამომავალზე.
3. გაითვალისწინეთ, რომ პანტის დახრის ასამბლეისთვის სამი ფრჩხილია-ორი ყუთი-ფრჩხილი და ერთი U- ფრჩხილი.
4. დააინსტალირეთ ყუთის ერთ – ერთი ფრჩხილი ალუმინის წრეზე ერთ – ერთი სერვისისთვის. ჩვენ ამას ვუწოდებთ სერვოს პან სერვო. ორიენტაცია გაუკეთეთ ყუთს თავისი ცენტრალური კედლით ალუმინის წრეზე ისე, რომ ყუთის ფრჩხილის დანარჩენი ორი კედელი ტანის სერვოსგან შორს იყოს. გამოიყენეთ ცენტრალური ხვრელები ყუთის ფრჩხილის შუა კედელზე. ეს მოწყობა უნდა აძლევდეს პან სერვოს დატრიალებისთანავე მიმაგრებულ ყუთს-ფრჩხილს გააქტიურებისთანავე.
5. მოათავსეთ მეორე სერვო (დახრის სერვო) ყუთში, რომელიც მიმაგრებულია ტაფის სერვოს ალუმინის წრეზე. გამოიყენეთ სულ მცირე ორი კაკალი და ჭანჭიკი დახრის სერვისის ჩასამაგრებლად - თითო თითოეულ მხარეს.
6. U-bracket– ის დაჭერით, ჩადეთ სპილენძის „საყრდენი“U– ს შიგნიდან ერთ-ერთი დიდი საყრდენი სამონტაჟო ხვრელის მეშვეობით.
7. მოათავსეთ U- ფრჩხილი საყრდენი გადასახვევ სერვოზე, რომელიც ყუთის ფრჩხილის შიგნით არის ისე, რომ სხვა დიდი საყრდენი სამონტაჟო ხვრელი (ის ტარების გარეშე) გასწორდეს ალუმინის წრეს დახრის სერვოზე.
8. გამოიყენეთ ხრახნები, რომ U-bracket მიამაგროთ ალუმინის წრეზე U-bracket- ის ერთ მხარეს.
9. U- ფრჩხილის მეორე მხარეს, გამკაცრეთ ერთი ხრახნი საკისრის მეშვეობით და ყუთში ფრჩხილის პატარა ხვრელში. ეს უნდა აძლევდეს საშუალებას U-bracket- ს შემოტრიალდეს ყუთის ფრჩხილის გარშემო მოგვიანებით, როდესაც დახრის servo გააქტიურებულია.

ნაბიჯი 8: პანისა და დახრის ასამბლეის დამონტაჟება

დარჩენილი ყუთი-ფრჩხილი შეიძლება ხრახნიან პატარა ხის დაფის ჯართზე, რათა გახდეს კამერის ბაზა, როგორც ეს ნაჩვენებია სურათზე. დაბოლოს, ტაფის სერვერი დამონტაჟებულია დარჩენილი ყუთის ფრჩხილის შიგნით, სულ მცირე, ორი თხილისა და ჭანჭიკის გამოყენებით, რათა სერვერი დაიდგას ფრჩხილზე - თითო თითოეულ მხარეს.

ნაბიჯი 9: მავთულის და ტესტირება პან და დახრის ასამბლეის

სქემის მიხედვით სერვოების დასაკავშირებლად, ყველაზე სწრაფია, რომ მოაჭრათ ორიგინალი მდედრობითი კონექტორები სერვოებიდან და შემდეგ გამოიყენოთ ქალი დუპონტის ჯუმბერის ბოლოები, რათა მიიღოთ ნანოს ქინძისთავებზე სიგნალი და მიწის ხაზები.

ნანოს არ აქვს საკმარისი სიმძლავრე 5 ვ ძაბვაზე, რათა უზრუნველყოს სერვისები USB– დან, ამიტომ რეკომენდებულია დამატებითი მიწოდება. ეს შეიძლება იყოს ყველაფერი 4.8-7.2 ვოლტის დიაპაზონში. მაგალითად, ოთხი AA ბატარეა (სერიაში) მშვენივრად იმუშავებს. სკამზე მომარაგება ან კედლის მეჭეჭა ასევე კარგი არჩევანია.

მარტივი მაგალითი Arduino კოდი, რომელიც თან ერთვის აქ, როგორც PanTiltTest.ino, შეიძლება გამოყენებულ იქნას Arduino IDE– ზე სერიული მონიტორის ორი სერვისის კონტროლის შესამოწმებლად. დააყენეთ მონიტორის სიჩქარე, რათა შეესაბამებოდეს მაგალითის კოდში მითითებულ 9600bps. 0 -დან 180 გრადუსამდე კუთხის მნიშვნელობების შეყვანა სერვერებს შესაბამისად დაადგენს.

დაბოლოს, USB კამერის მოდული (ან სხვა სენსორი) შეიძლება დამონტაჟდეს Pan-Tilt ასამბლეის U-Bracket– ზე, აპლიკაციების თვალთვალისთვის გამოსაყენებლად.

ნაბიჯი 10: სახის თვალყურის დევნება OpenCV– ით

მანქანების ხედვის სახის თვალთვალის სისტემა შეიძლება განხორციელდეს ქვესისტემების გაერთიანებით, როგორც ეს ნაჩვენებია ბლოკ დიაგრამაში. SerduServoControl ესკიზი Arduino– სთვის შეგიძლიათ იხილოთ Sparkfun– ის შემდეგ სახელმძღვანელოში, ასევე დაკავშირებულ დემონსტრაციას OpenCV– ს, დამუშავების, Arduino– ს, USB კამერისა და Pan/Tilt ასამბლეის გამოყენებით ადამიანის სახის დასადგენად. დემო იყენებს ორ სერვისს კამერის გადასაადგილებლად, რათა შეინარჩუნოს სახე ვიდეოს ჩარჩოში, მაშინაც კი, როდესაც მომხმარებელი მოძრაობს ოთახში. მაგალითად კოდი C# - ში, შეამოწმეთ GitHub საცავი CamBot ვიდეოსთვის.

ნაბიჯი 11: გატეხეთ პლანეტა

თუ მოგეწონათ ეს ინსტრუქცია და გინდათ რომ ელექტრონული და კომპიუტერული ტექნიკური პროექტების ყუთი მიეწოდოს თქვენს საფოსტო ყუთს ყოველთვიურად, გთხოვთ შემოგვიერთდეთ აქ გამოწერით.

მიაღწიეთ და გაუზიარეთ თქვენი წარმატება ქვემოთ მოცემულ კომენტარებში ან HackerBoxes Facebook გვერდზე. რა თქმა უნდა შეგვატყობინეთ თუ თქვენ გაქვთ რაიმე შეკითხვა ან გჭირდებათ რაიმე დახმარება. გმადლობთ, რომ იყავით HackerBoxes– ის ნაწილი. გთხოვთ შეინარჩუნოთ თქვენი წინადადებები და გამოხმაურებები. HackerBoxes არის თქვენი ყუთები. მოდით გავაკეთოთ რაიმე შესანიშნავი!