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嵌入式硬件系列：OpenMV基础使用指南

文章目录

  • 前言
  • 第一部分:基本使用
  • 摄像头初始化
  • 设置彩色／黑白图像
  • 设置图像大小
  • 跳过一些帧
  • 获取一张图像
  • 第二部分:自动增益／白平衡／曝光
  • 1. 自动增益（Auto Gain）
  • 作用
  • 相关函数
  • 使用场景
  • 2. 自动曝光（Auto Exposure）
  • 作用
  • 相关函数
  • 使用场景
  • 3. 自动白平衡（Auto White Balance）
  • 作用
  • 相关函数
  • 使用场景
  • 4. 综合使用
  • 5. 注意事项
  • 性能影响
  • 手动调优
  • 硬件限制
  • 总结

    • 前言

    本文简单介绍了基本使用以及自动增益\自动曝光\自动白平衡。

    第一部分:基本使用

    import sensor#引入感光元件的模块

#设置摄像头参数
sensor.reset()#1.初始化感光元件
sensor.set_pixformat(sensor.RGB565)#2.设置采集图像为彩色
sensor.set_framesize(sensor.QVGA)#设置采集图像的大小
sensor.skip_frames()#跳过n张照片，在更改设置后，跳过一些帧，等待感光元件变稳定。

#一直拍照
while(True):
    img = sensor.snapshot()#拍摄一张照片，img为一个image对象

    摄像头初始化

    sensor.reset() 初始化感光元件

    设置彩色／黑白图像

    sensor.set_pixformat() 设置像素模式。

    参数:
    sensor.GRAYSCALE: 灰度，每个像素8bit。
    sensor.RGB565: 彩色，每个像素16bit。

    设置图像大小

    sensor.set_framesize() 设置图像的大小

    参数:
    sensor.QQCIF: 88×72
    sensor.QCIF: 176×144
    sensor.CIF: 352×288
    sensor.QQSIF: 88×60
    sensor.QSIF: 176×120
    sensor.SIF: 352×240
    sensor.QQQQVGA: 40×30
    sensor.QQQVGA: 80×60
    sensor.QQVGA: 160×120
    sensor.QVGA: 320×240
    sensor.VGA: 640×480
    sensor.HQQQVGA: 80×40
    sensor.HQQVGA: 160×80
    sensor.HQVGA: 240×160
    sensor.B64X32: 64×32 (用于帧差异 image.find_displacement())
    sensor.B64X64: 64×64 用于帧差异 image.find_displacement())
    sensor.B128X64: 128×64 (用于帧差异 image.find_displacement())
    sensor.B128X128: 128×128 (用于帧差异 image.find_displacement())
    sensor.LCD: 128×160 (用于LCD扩展板)
    sensor.QQVGA2: 128×160 (用于LCD扩展板)
    sensor.WVGA: 720×480 (用于 MT9V034)
    sensor.WVGA2:752×480 (用于 MT9V034)
    sensor.SVGA: 800×600 (仅用于 OV5640 感光元件)
    sensor.XGA: 1024×768 (仅用于 OV5640 感光元件)
    sensor.SXGA: 1280×1024 (仅用于 OV5640 感光元件)
    sensor.UXGA: 1600×1200 (仅用于 OV5640 感光元件)
    sensor.HD: 1280×720 (仅用于 OV5640 感光元件)
    sensor.FHD: 1920×1080 (仅用于 OV5640 感光元件)
    sensor.QHD: 2560×1440 (仅用于 OV5640 感光元件)
    sensor.QXGA: 2048×1536 (仅用于 OV5640 感光元件)
    sensor.WQXGA: 2560×1600 (仅用于 OV5640 感光元件)
    sensor.WQXGA2: 2592×1944 (仅用于 OV5640 感光元件)

    跳过一些帧

    sensor.skip_frames(n=10) 跳过n张照片，在更改设置后，跳过一些帧，等待感光元件变稳定。

    获取一张图像

    sensor.snapshot() 拍摄一张照片，返回一个image对象。

    第二部分:自动增益／白平衡／曝光

    sensor.set_auto_gain() 自动增益开启（True）或者关闭（False）。

    在使用颜色追踪时，需要关闭自动增益。

    sensor.set_auto_whitebal() 自动白平衡开启（True）或者关闭（False）。

    在使用颜色追踪时，需要关闭自动白平衡。

    sensor.set_auto_exposure(enable[\, exposure_us])

    enable 打开（True）或关闭（False）自动曝光。默认打开。
    如果 enable 为False， 则可以用 exposure_us 设置一个固定的曝光时间（以微秒为单位）。

    1. 自动增益（Auto Gain）

    作用

    自动增益控制（AGC）用于调整图像的亮度。当环境光线较暗时，增益值会增加以放大信号，使图像变亮；当环境光线较亮时，增益值会降低以避免过曝。

    相关函数

    sensor.set_auto_gain(enable)
启用或禁用自动增益控制。

enable=True：启用自动增益（默认）。

enable=False：禁用自动增益，手动设置增益值。

sensor.get_gain_db()
获取当前增益值（单位：分贝，dB）。

sensor.set_auto_gain(False) + sensor.set_gain(value)
禁用自动增益后，手动设置增益值（value为增益值，范围取决于摄像头型号）。

    使用场景

    在光线变化较大的环境中，启用自动增益可以动态调整图像亮度。

    如果需要固定增益值（如避免噪声干扰），可以禁用自动增益并手动设置。

    示例代码
import sensor

#初始化摄像头
sensor.reset()
sensor.set_pixformat(sensor.RGB565)
sensor.set_framesize(sensor.QVGA)

#启用自动增益
sensor.set_auto_gain(True)

#获取当前增益值
print("Current Gain:", sensor.get_gain_db())

#禁用自动增益并手动设置增益值
sensor.set_auto_gain(False)
sensor.set_gain(10)  # 设置增益值为10dB

    2. 自动曝光（Auto Exposure）

    作用

    自动曝光控制（AEC）用于调整图像的曝光时间，以确保图像在不同光照条件下都能获得合适的亮度。曝光时间越长，图像越亮，但可能导致运动模糊；曝光时间越短，图像越暗，但能捕捉快速运动。

    相关函数

    sensor.set_auto_exposure(enable)
启用或禁用自动曝光控制。

enable=True：启用自动曝光（默认）。

enable=False：禁用自动曝光，手动设置曝光时间。

sensor.get_exposure_us()
获取当前曝光时间（单位：微秒，µs）。

sensor.set_auto_exposure(False) + sensor.set_exposure_us(value)
禁用自动曝光后，手动设置曝光时间（value为曝光时间，范围取决于摄像头型号）。

    使用场景

    在光线变化较大的环境中，启用自动曝光可以动态调整图像亮度。

    如果需要固定曝光时间（如避免运动模糊），可以禁用自动曝光并手动设置。

    示例代码
import sensor

#初始化摄像头
sensor.reset()
sensor.set_pixformat(sensor.RGB565)
sensor.set_framesize(sensor.QVGA)

#启用自动曝光
sensor.set_auto_exposure(True)

#获取当前曝光时间
print("Current Exposure:", sensor.get_exposure_us())

#禁用自动曝光并手动设置曝光时间
sensor.set_auto_exposure(False)
sensor.set_exposure_us(10000)  # 设置曝光时间为10000µs

    3. 自动白平衡（Auto White Balance）

    作用

    自动白平衡（AWB）用于调整图像的色彩平衡，以确保在不同光源下（如日光、白炽灯、荧光灯）图像的色彩表现准确。白平衡通过调整红、绿、蓝三个通道的增益来校正色彩。

    相关函数

    sensor.set_auto_whitebal(enable)
启用或禁用自动白平衡。

enable=True：启用自动白平衡（默认）。

enable=False：禁用自动白平衡，手动设置白平衡增益。

sensor.get_rgb_gain_db()
获取当前红、绿、蓝三个通道的增益值（单位：分贝，dB）。

sensor.set_auto_whitebal(False) + sensor.set_rgb_gain(r_gain, g_gain, b_gain)
禁用自动白平衡后，手动设置红、绿、蓝三个通道的增益值。

    使用场景

    在光源颜色变化较大的环境中，启用自动白平衡可以动态调整色彩平衡。
    如果需要固定色彩表现（如避免色偏），可以禁用自动白平衡并手动设置。

    示例代码

    import sensor

#初始化摄像头
sensor.reset()
sensor.set_pixformat(sensor.RGB565)
sensor.set_framesize(sensor.QVGA)

#启用自动白平衡
sensor.set_auto_whitebal(True)

#获取当前白平衡增益值
print("Current RGB Gain:", sensor.get_rgb_gain_db())

#禁用自动白平衡并手动设置增益值
sensor.set_auto_whitebal(False)
sensor.set_rgb_gain(2.0, 1.5, 1.8)  # 设置红、绿、蓝增益值

    4. 综合使用

    在实际应用中，自动增益、自动曝光和自动白平衡通常需要结合使用，以确保图像质量。以下是一个综合示例：

    import sensor

#初始化摄像头
sensor.reset()
sensor.set_pixformat(sensor.RGB565)
sensor.set_framesize(sensor.QVGA)

#启用自动增益、自动曝光、自动白平衡
sensor.set_auto_gain(True)
sensor.set_auto_exposure(True)
sensor.set_auto_whitebal(True)

#捕获图像并显示
while True:
    img = sensor.snapshot()
    print("Gain:", sensor.get_gain_db(), "Exposure:", sensor.get_exposure_us(), "RGB Gain:", sensor.get_rgb_gain_db())

    5. 注意事项

    性能影响

    性能影响：自动增益、自动曝光和自动白平衡会增加计算开销，可能降低帧率。

    手动调优

    手动调优：在特定场景下（如固定光源环境），手动设置增益、曝光和白平衡可以获得更好的效果。

    硬件限制

    硬件限制：不同摄像头模块的增益、曝光和白平衡范围可能不同，需参考具体型号的文档。

    通过合理使用这些功能，可以在不同环境下获得高质量的图像，为后续的图像处理任务（如目标检测、颜色识别）奠定基础。

    总结

    以上就是今天要讲的内容，本文仅仅简单介绍了基本使用以及自动增益\自动曝光\自动白平衡。

    作者：Ronin-Lotus

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