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사물인식 AI 카메라 Pixy v2.1 CMUcam5 Smart Vision Sensor / 디바이스마트
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즐거움의 시작, 디바이스마트~♪ : 네이버 블로그
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아두이노에서 이미지 센서를 이용한 색상 트래킹 – 팬틸트 구현 Pan Tilt
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아두이노 서보모터 카메라 따라 움직이기
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- Summary of article content: Articles about ì·¨í¥ì ìë ê±°ë, ë²ê°ì¥í° 아두이노 고급키트 + 사물인식 카메라 Pixy 가격: 60000원 미개봉 상품입니다. – 아두이노 고급키트 [SZH-EK013] – 사물인식 AI 카메라 Pixy v2.1 CMUcam5 Smart … …
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사물인식 AI 카메라 Pixy v2.1 CMUcam5 Smart Vision Sensor
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아두이노에서 이미지 센서를 이용한 색상 트래킹 – 팬틸트 구현 Pan Tilt
Pixy 영상 센서 개봉기를 최근 올렸었는데요. 그 때는 그냥 Pixy 모니터링 프로그램으로 테스트를 한 번 해보았었죠. 오늘은 아두이노에서 영상 센서의 값을 받아오는 것과 팬틸트를 구현하는 것을 해볼려고 합니다.
저렇게만 케이블을 연결하고서 먼저 카메라 앞에 있는 녹색을 인식시키도록 할겁니다.
영상을 보면 알 수 있습니다. 버튼을 길게 눌러서 녹색등이 켜졌을때, 녹색을 가까이 가져가고, LED가 진한 녹색일때, 한 번더 버튼을 누르면 됩니다.^^ 그러면 일단 녹색 인식 교육은 끝~
아두이노와 연결시켰습니다. 뭐.. Pixy 보드는 두 개의 서보모터를 연결할 수 있는 단자를 이미 가지고 있어서 바로 팬틸트 구현이 가능합니다. 그러나~ 전 뭐 제가 직접 해보고 싶었습니다.ㅋㅋㅋ
예전에 구해놓은 모터 쉴드도 있어서 서보 모터 두 개를 그저 편하게 연결했습니다. 그리고 Pixy와 아두이노는 ISP 단자를 통해 연결됩니다.
아무리 봐도 저 틸트(tilt)를 구현하는 부분은 참 막 만드는 아이디어인데 저렴한 것 같기도하고.. 또 한 편으로 좋은 방식인듯도 합니다.ㅠㅠ.
뭐 아무튼 저렇게 연결했습니다. Pixy의 아두이노 설치 페이지를 가면, 아두이노용 라이브러리를 받을 수 있습니다. 요즘 아두이노는 zip 파일 형태의 라이브러리르 바로 인식하니 참 편합니다.^^
그리고 Pixy의 Hello World를 실행해보고, 소스코드도 보면 라이브러리 사용법 정도는 바로 알 수 있습니다.
그게 실행된 화면입니다. 아까 녹색이 네번째라서 sig는 4라고 표기가 되구요. x, y 좌표와 검출된 사각형 영역의 높이와 너비가 반환됩니다. 딱~ 알면되는 정보 딱 그만큼을 주네요^^
#include
#include #include Pixy pixy; Servo pan_servo, tilt_servo; float target_pan, target_tilt, value_pan, value_tilt; float alpha = 0.1 ; 이제 헬로월드 예제를 바탕으로 저도 팬틸트를 구현하려고 합니다. ㅋㅋ 먼저, 필요 라이브러리를 include하고, pixy를 준비하고, 코드에서 필요한 정보를 위해 몇몇 변수를 선언하고, 또 초기화도 했습니다.
void setup () { // put your setup code here, to run once: Serial.begin( 115200 ); Serial.print( “Starting…
” ); pan_servo.attach( 6 ); tilt_servo.attach( 5 ); pixy.init(); delay( 1000 ); target_pan = 90. ; target_tilt = 50. ; value_pan = target_pan; value_tilt = target_tilt; pan_servo.write(target_pan); tilt_servo.write(target_tilt); delay( 1000 ); }
setup() 함수에서는 서보모터 두 개를 각각 pan, tilt로 해서 지정해주고, 초기각도도 지정해주었습니다. pixy 카메라는 여기서 init()으로 초기화를 합니다.
void loop () { static int i = 0 ; uint16_t blocks; blocks = pixy.getBlocks();
loop() 함수의 초반에는 별거 없이 pixy에서 검출된 영역을 가져옵니다. getBlocks() 함수를 사용하는 거구요. 그리고 검출된 결과가 있으면 blocks 변수에 검출된 내용이 저장됩니다.
if (blocks) { i ++ ; if (i % 2 == 0 ) { int j = 0 ; target_pan = pixy.blocks[j].x + pixy.blocks[j].width / 2 ; target_pan = map(target_pan, 0 , 300 , 150 , 30 ); target_tilt = pixy.blocks[j].y + pixy.blocks[j].height / 2 ; target_tilt = map(target_tilt, 0 , 200 , 10 , 100 );
너무 자주 검출 내용을 가져다 보면 문제가 있다고 합니다. 시리얼 통신으로 데이터를 보내지 않아서 Hello World보다 좀 더 줄였습니다. 초당 50번 결과가 나오는데, 두 번 걸러 한 번만 그 결과를 사용하도록 합니다. 그리고 위 두 개의 같은 종류의 코드는 아두이노의 map 함수를 이용해서 현재 검출된 좌표를 서보모터에 보낼 지령으로 환산하는 코드가 같이 있습니다. 서보모터는 제어 코드가 들어갈게 없어서 저렇게 방향과 크기를 고려해서 매핑만 잘해주면 됩니다.
value_pan = alpha * target_pan + ( 1 – alpha) * value_pan; value_tilt = alpha * target_tilt + ( 1 – alpha) * value_tilt; pan_servo.write(value_pan); tilt_servo.write(value_tilt); } } }
그래도. 바로 그 결과를 서보모터 지령으로 보내면, 서보모터가 엄청 떨게 됩니다. 덜덜덜~~~ 그래서 뭐 자세한 차단주파수의 개념을 쓸건 아니니 정확간 간격의 시간도 필요없이 그저 개념상 1차 저역통과필터(LPF)를 적용했습니다. 거기서 사용한 것이 alpha라는 변수로, 0에 가까울 수록 둔감하고, 느려지고, 1에 가까울 수록 빠르고 시끄럽(^^)습니다.^^
아두이노 전체 코드 보기
접기 #include
#include #include Pixy pixy; Servo pan_servo, tilt_servo; float target_pan, target_tilt, value_pan, value_tilt; float alpha = 0.1 ; void setup () { // put your setup code here, to run once: Serial.begin( 115200 ); Serial.print( “Starting… ” ); pan_servo.attach( 6 ); tilt_servo.attach( 5 ); pixy.init(); delay( 1000 ); target_pan = 90. ; target_tilt = 50. ; value_pan = target_pan; value_tilt = target_tilt; pan_servo.write(target_pan); tilt_servo.write(target_tilt); delay( 1000 ); } void loop () { static int i = 0 ; uint16_t blocks; char buf[ 32 ]; blocks = pixy.getBlocks(); if (blocks) { i ++ ; if (i % 2 == 0 ) { int j = 0 ; target_pan = pixy.blocks[j].x + pixy.blocks[j].width / 2 ; target_pan = map(target_pan, 0 , 300 , 150 , 30 ); target_tilt = pixy.blocks[j].y + pixy.blocks[j].height / 2 ; target_tilt = map(target_tilt, 0 , 200 , 10 , 100 ); value_pan = alpha * target_pan + ( 1 – alpha) * value_pan; value_tilt = alpha * target_tilt + ( 1 – alpha) * value_tilt; pan_servo.write(value_pan); tilt_servo.write(value_tilt); } } } 접기
이제 영상을 보면 됩니다. 크크크크…
뭐.. 혼자 구동하고 영상 찍고해야해서 좀 허접하지만. 뭐 아무튼.. 나쁘진 않다~로 마무리 하겠습니다. ㅋㅋㅋ
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아두이노 서보모터 카메라 따라 움직이기
앞에서 pixy 카메라와 아두이노의 연결까지 진행을 해봤는데 이제 카메라에서 받은 값을 이용해서 이런저런 프로그램을 만들어보자. 이 pixy 카메라는 인식한 색의 x, y 좌표를 아두이노에 전달하는데 그 값을 이용해서 서보모터의 방향을 물건을 따라서 돌게 하는 예제를 만들어보려 한다.
아래 영상과 같이 카메라 앞에서 물건이 움직이면 서보모터도 똑같은 방향으로 향하도록 하는 내용을 만들어보려는 것이다.
▲ 영상에서도 알 수 있듯이 이미 메커니즘과 결합을 해 놓은 상태인데 그 녀석이 없다고 가정하고 따로 서보모터를 하나 연결한 후 카메라에 보이는 물체의 방향대로 모터가 돌도록 하는 내용이다. 그리고 색의 설정은 노란색으로 했다.
이 예제를 만들어보기 위해서 준비 한건 아두이노, 서보모터, pixy 카메라 그리고 카메라가 설정한 색을 포착했을 때와 그렇지 않았을 때 각각의 상황을 알려줄 LED 두 개이다.
▲ 회도는 다음과 같다. 디지털 7번과 8번은 물체를 탐지했을 때 알려주기 위해서 LED를 연결했으며 설정한 색을 찾을 때는 흰색을 그렇지 못했을 때는 노란색을 켜도록 할 것이다. 그리고 6번 핀에서는 서보모터로 값을 전달하도록 했으며 5V와 GND를 모터로 각각 연결을 해줬다. 이제 이것들을 제어할 프로그램을 작성해보자.
바로 앞글에서 카메라와 아두이노를 연결하는 방법 및 서보모터를 사용하기 위한 준비 등은 정리를 했으니 참고하기로 하고 여기서는 바로 소스 코드를 살펴본다.
pixy
서보모터
▲ 먼저 pixy와 서보모터를 사용하기 위해서 라이브러리를 추가한 후 include 해주고 각각의 객체를 인스턴스화 했다. 그리고 setup() 구간에서는 서보를 5번 핀에 할당했고 각각의 LED를 7번과 8번에 연결을 했다.
▲ 그리고 반복 구간에서는 blocks의 값과 X좌표의 값을 반환받아서 저장할 변수를 선언한 후 만약에 블록이 탐지가 된다면 반환받은 X좌표 값을 map() 함수를 이용해서 서보모터의 각도 0~180도의 값으로 변환을 시켜줬다. (참고로 pixy는 0~319의 X 좌표를 반환한다.) 그리고 그 상황을 체크해보기 위해서 8번 핀에 연결된 흰색 LED를 켜도록 했으며 블록을 탐지하지 못할 때는 7번 핀의 노란색을 켜도록 했다.
이제 이 코드를 아두이노에 업로드 한 후 지정한 색의 물건을 탐지했을 때와 그렇지 않았을 때 제대로 실행이 되는지 확인해보자.
▲ 이처럼 설정한 색의 물건을 탐지했을 때는 흰색 LED가 켜지면서 서보모터가 그 물건의 방향과 똑같이 움직이고 범위 내에 물건이 없을 때는 노란색 LED를 켜게 된다. 참고로 서보모터가 불안정하게 움직이는 이유는 설정한 색이 여러 개가 잡히기 때문이다. 맨 앞의 영상에서는 약간 어두운 곳에서 노란색을 설정해서 또렷하게 탐지를 하고 모터가 불안하지 않았는데 이번 영상에서는 조명을 켠 상태에서 테스트를 했더니 노란색이 여러 곳에서 포착이 되면서 모터가 조금 불안하게 움직였으니 참고하고….
이렇게 해서 아두이노에 연결된 카메라와 서보모터를 이용해서 설정한 물건의 방향대로 모터가 회전하는 예제를 만들어봤는데 이 예제는 응용할 부분이 아무 많을 거 같으니 잘 기록해 놨다가 다음에 참고하기 위해서 정리를 해봤다.
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