使用Raspberry PI和open CV進(jìn)行圖像處理

描述

Story:-

我做這個(gè)項(xiàng)目是為了學(xué)習(xí)使用 Raspberry PI 和 open CV 進(jìn)行圖像處理。為了使這個(gè)項(xiàng)目更有趣，我使用了兩個(gè) SG90 伺服電機(jī)并在其上安裝了攝像頭。一個(gè)電機(jī)用于水平移動(dòng)，第二個(gè)電機(jī)用于垂直移動(dòng)。

Step 01:- ?Working of Project

• 由 RPI Camera 捕獲并使用 openCV 在 python 中處理的圖像。
• 捕獲的圖像從 RGB 轉(zhuǎn)換為 HSV。
• 為特定顏色應(yīng)用掩碼（在我的最終代碼中，我使用了紅色，特殊代碼用于查找準(zhǔn)確的掩碼值，這也附在耳邊）。
• 查找框架中所有紅色對(duì)象的輪廓。
• 最后排序并選擇第一個(gè)輪廓將在框架中給出紅色物體。
• 在對(duì)象上繪制矩形并找到矩形的水平和垂直中心。
• 檢查框架水平中心和對(duì)象矩形水平中心之間的差異。
• 如果差異大于設(shè)定值，則開(kāi)始移動(dòng)水平伺服以最小化差異。
• 同樣，我們可以移動(dòng)垂直軸，最后對(duì)象跟蹤工作 180 度。（半球形）

Step 02:- Wiring Diagram

接線圖

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樹(shù)莓派與PCM9685連接詳解

• 樹(shù)莓派引腳 1(3.3V) >> PCM9685 引腳 VCC
• Raspberry PI Pin 3(SDA) >> PCM9685 Pin SDA
• Raspberry PI 引腳 1(SCL) >> PCM9685 引腳 SCL
• Raspberry PI Pin 1(Ground) >> PCM9685 Pin Ground
• PCM9685 的 V+ 和 OE 引腳未使用。
• 我為此花了整整 2 個(gè)晚上，所以在這個(gè)設(shè)置過(guò)程中不要緊張，不要喝杯咖啡或啤酒。
• 我已按照下面提到的 Open CV 安裝書(shū)面指南進(jìn)行操作，并建議您遵循相同的指南，因?yàn)樗浅：?jiǎn)單且編寫(xiě)得非常好。
• https://www.pyimagesearch.com/2017/09/04/raspbian-stretch-install-opencv-3-python-on-your-raspberry-pi/

Step 05:- Checking PI to PCM9685 i2c interfacing.

• 打開(kāi)終端并輸入以下命令以安裝 I2C 測(cè)試實(shí)用程序。
• sudo apt-get install python-smbus這將在 pi 上安裝 requird 包。
• sudo apt-get install i2c-tools這將在 pi 上安裝 requird 包。
• sudo i2cdetect -y 1此命令將檢查 I2C 總線并響應(yīng)成功連接的從設(shè)備地址，如下所示。

如果 PI 之間建立了通信，則顯示 PCM9685 I2C 地址。

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• 參考文檔：- https://learn.adafruit.com/adafruit-16-channel-servo-driver-with-raspberry-pi?view=all

Step 06:- Install Adafruit-circuitpython-servokit Library

• adafruit-circuitpython-servokit 用于控制 SG90 伺服電機(jī)的庫(kù)。
• 我們可以使用 PCM9685 操作 16 個(gè)電機(jī)。
• 由于 OpenCV 庫(kù)安裝在虛擬環(huán)境中，因此我們必須在虛擬環(huán)境中安裝伺服控制庫(kù)，否則它將無(wú)法與 OpenCV 一起使用。
• 打開(kāi)終端并輸入source ~/.profile并按回車(chē)鍵。這樣我們就進(jìn)入了虛擬環(huán)境。
• 輸入pip3 install adafruit-circuitpython-servokit并回車(chē)。在pip3之前不要使用SUDO。
• 參考文檔：- https://learn.adafruit.com/adafruit-16-channel-servo-driver-with-raspberry-pi?view=all

Step 07:- Check Servo Motors.

• 如接線圖所示，用 PCM9685 連接兩個(gè)電機(jī)。

接線圖

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• 打開(kāi)終端并鍵入python3 并按回車(chē)鍵。
• from adafruit_servokit import ServoKit# 這將導(dǎo)入庫(kù)
• kit = ServoKit(channels=16)#定義變量對(duì)象“kit”kit.
• kit.servo[0].angle = 90將第一個(gè)電機(jī)位置設(shè)置為 90 度。
• kit.servo[1].angle = 90將第二個(gè)電機(jī)位置設(shè)置為 90 度。
• 通過(guò)更改值“90”，我們可以將伺服電機(jī)位置從 0 移動(dòng)到 180。
• 將兩個(gè)電機(jī)位置設(shè)置為 90 并斷開(kāi)電機(jī)，因?yàn)?90 是全范圍的中心位置。

Step 08:- Setup& Checking Camera.

• 將相機(jī)帶電纜插入 PI 相機(jī)連接器。確保皮帶方向。嘗試將電纜的藍(lán)色膠帶側(cè)部分保持在相機(jī)連接器的黑色鎖定夾側(cè)。

PI 和相機(jī)連接器詳細(xì)信息

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• 打開(kāi)終端并輸入Sudo raspi-config并按回車(chē)鍵。這將打開(kāi)樹(shù)莓派配置窗口。
• 選擇第 5 個(gè)選項(xiàng)，即“Interfacing Option”，然后選擇第一個(gè)選項(xiàng)，即 camera 和 enabe camera。
• 打開(kāi)termianl，輸入belwo命令

raspistill -o cam.jpg這將捕獲名為“cam”的圖像并將其保存為 .jpg 格式。

捕獲的文件將保存在/home/pi目錄中，圖像是顛倒的。

參考文檔：- https://www.raspberrypi.org/documentation/usage/camera/README.md。

Step 09:- Mounting of Servo and Camera.

• 將兩個(gè) moto 位置設(shè)置為 90 度。
• 在第二個(gè)伺服器上安裝伺服器和安裝相機(jī)。

馬達(dá)的安裝

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Step 09:- Running Final Code.

• 現(xiàn)在我們可以運(yùn)行最終代碼來(lái)跟蹤幀中的紅色對(duì)象。（最終代碼是 Red_Track01.py）我已經(jīng)上傳了。
• 通過(guò)應(yīng)用下面提到的命令運(yùn)行代碼切換到虛擬環(huán)境
• Sourec ~/.profile并輸入。
• 下一個(gè)命令是workon CV并按回車(chē)鍵。
• 運(yùn)行最終代碼：-“文件位置的路徑”/python3 Red_Track01.py
• 按 Esc 鍵將停止代碼執(zhí)行。