Einsatz des Kameramodul CMUcam4 zur Navigation und Objekterkennung
Das Kameramodul CMUcam Version 4 besitzt eine Vorverarbeitung der Kamera-Daten in Echtzeit. Es können (Farb)Objekte erkannt und daraus eine Richtungssteuerung des Rasen-Roboters abgeleitet werden. Die Kamera sitzt auf der Frontseite eines mit ca. 50x50mm kleinen Boards. Das Board hat Arduino-Shieldform.Die Kommunikation erfolgt über einen SerialPort des Arduino-Mega. Es gibt auch eine Arduino-Library die das Arbeiten mit der Kamera sehr erleichtert.
Das Arbeitsprinzip des Moduls ist die Farbmustererkennung eines Objektes. Die Farbe kann angelernt oder direkt vorgegeben werden. Der Cam-Prozessor ermittelt aus dem aktuellen Kamerabild die gefundene Farb-Pixelanzahl und die Abweichung in einem definierbaren Fenster. Diese Abweichung aus der Mitte des Fensters, kann zur Richtungs-Korrektur des Roboters, die Anzahl der gefundene Pixel für einen Annäherungs-Stop an das Objekt verwendet werden. Die Objekterkennung ist minimal 1 Pixel, bei einer Auflösung der Kamera von 160x120 Pixel, im Echtzeitmodus.
Meine Tests mit der Kamera zeigen: stellt man das Farbobjekt in etwa 5 Meter Entfernung auf, wird der Roboter nach einer programmierten Suchdrehung um die eigene Achse direkt auf das Objekt z.B. die Ladestation zufahren und genau davor anhalten. Die Genauigkeit der Positionierung ist mit +- 3cm sehr gut. Eine Grenze der Objekterkennbarkeit sind unterschiedliche Lichtverhältnisse. Obwohl man viele Parameter und Filter einstellen kann, läuft es auf einen Kompromiss für die Abgrenzung der Suchfarbe hinaus. Bei guten Lichtverhältnissen und kräftiger Farbe des Objektes funktioniert die Suche und das Fahren zum Objekt einwandfrei.
Obwohl mit der CMUcam4 bereits gute Ergebnisse erzielt werden, verspricht die nächste Version 5 (Pixy) über die höhere Auflösung der Kamera, eine größere Reichweite und bessere Selektion des Objektes. Die V5 ist jedoch noch nicht verfügbar.
Hier nun einige Infos zur Kamera:
Hier ein Auszug aus meiner Software zum Betrieb der Kamera und Ansteuern der Radmotore.
Die SW ist nicht sofort lauffähig und muß an die eigene SW angepasst werden.
Bei Interesse kann ich weitere Infos z.V. stellen.
Das Kameramodul CMUcam Version 4 besitzt eine Vorverarbeitung der Kamera-Daten in Echtzeit. Es können (Farb)Objekte erkannt und daraus eine Richtungssteuerung des Rasen-Roboters abgeleitet werden. Die Kamera sitzt auf der Frontseite eines mit ca. 50x50mm kleinen Boards. Das Board hat Arduino-Shieldform.Die Kommunikation erfolgt über einen SerialPort des Arduino-Mega. Es gibt auch eine Arduino-Library die das Arbeiten mit der Kamera sehr erleichtert.
Das Arbeitsprinzip des Moduls ist die Farbmustererkennung eines Objektes. Die Farbe kann angelernt oder direkt vorgegeben werden. Der Cam-Prozessor ermittelt aus dem aktuellen Kamerabild die gefundene Farb-Pixelanzahl und die Abweichung in einem definierbaren Fenster. Diese Abweichung aus der Mitte des Fensters, kann zur Richtungs-Korrektur des Roboters, die Anzahl der gefundene Pixel für einen Annäherungs-Stop an das Objekt verwendet werden. Die Objekterkennung ist minimal 1 Pixel, bei einer Auflösung der Kamera von 160x120 Pixel, im Echtzeitmodus.
Meine Tests mit der Kamera zeigen: stellt man das Farbobjekt in etwa 5 Meter Entfernung auf, wird der Roboter nach einer programmierten Suchdrehung um die eigene Achse direkt auf das Objekt z.B. die Ladestation zufahren und genau davor anhalten. Die Genauigkeit der Positionierung ist mit +- 3cm sehr gut. Eine Grenze der Objekterkennbarkeit sind unterschiedliche Lichtverhältnisse. Obwohl man viele Parameter und Filter einstellen kann, läuft es auf einen Kompromiss für die Abgrenzung der Suchfarbe hinaus. Bei guten Lichtverhältnissen und kräftiger Farbe des Objektes funktioniert die Suche und das Fahren zum Objekt einwandfrei.
Obwohl mit der CMUcam4 bereits gute Ergebnisse erzielt werden, verspricht die nächste Version 5 (Pixy) über die höhere Auflösung der Kamera, eine größere Reichweite und bessere Selektion des Objektes. Die V5 ist jedoch noch nicht verfügbar.
Hier nun einige Infos zur Kamera:
Hier ein Auszug aus meiner Software zum Betrieb der Kamera und Ansteuern der Radmotore.
Die SW ist nicht sofort lauffähig und muß an die eigene SW angepasst werden.
Bei Interesse kann ich weitere Infos z.V. stellen.