مقدمة في معالجة الصور: بيكسي وبدائلها: 6 خطوات

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:40

في هذه المقالة ، سنشرح معنى معالجة الصور الرقمية (DIP) وأسباب استخدام أجهزة مثل Pixy وأدوات أخرى لإجراء عملية على الصور أو مقاطع الفيديو. في نهاية هذا المقال سوف تتعلم:

• كيف شكل الصورة الرقمية.
• ما هي معالجة الصور الرقمية.
• أدوات لمعالجة الصور.
• ما هو Pixy وكيفية استخدامه.

الخطوة 1: ما هي معالجة الصور؟

الصور ومقاطع الفيديو والصور بشكل عام بالإضافة إلى حفظ لحظة من ذكرياتنا ، لها تطبيقات أخرى أيضًا. ربما ترى الكاميرات الأمنية في الأماكن العامة أو ترى روبوتات تتعقب خطًا أو كائنًا أو أكثر تقدمًا في إدراك الموقف ، وتفصل الشوائب عن المنتجات على خط الإنتاج والعديد من التطبيقات المماثلة أو حتى غير المماثلة تقوم ببعض العمليات الحسابية على الصور وهذه تسمى العمليات الحسابية معالجة الصور.

للحصول على أفضل فهم ، من المفيد معرفة بنية الصورة. كل صورة هي إشارة مع قيم البكسل في أي نقطة من ذلك. (البكسل هو الوحدة الأساسية للصورة الرقمية التي يمكن أن يكون لها قيم مختلفة لسطوعها و / أو لونها ، وتسمى هذه القيم "شدة") الإشارة هي إشارة الجهد المستمر التي يقدمها المستشعر البصري ، وسيتم تحويل هذه الإشارة إلى رقمية تتشكل مع بعض العمليات مثل أخذ العينات. الشكل الرقمي لهذه البيانات يشبه المصفوفة ثنائية الأبعاد أو المصفوفة التي تصنع صورة رقمية بحيث يكون شكلها f (X ، Y) للموقع والقيمة. لا تنس أن كل مقطع فيديو عبارة عن مجموعة من الصور يتم تشغيلها بمعدل تشغيل محدد في الثانية.

بعد تكوين الصورة ، ستبدأ العملية. لأي غرض نحتاج إلى عملية؟ إذا احتجنا إلى معلومات من صورة ، فسنستخدم رؤية الكمبيوتر. الرؤية الحاسوبية هي وسيلة لمحاكاة الرؤية البشرية. الرؤية البشرية لديها القدرة على "التعلم" وإعطاء البيانات من المدخلات المرئية. رؤية الكمبيوتر هي في الأساس المجال الذي جعل الكمبيوتر يكتسب فهمًا عالي المستوى من الصور أو مقاطع الفيديو الرقمية ، حتى للاستخدامات في الوقت الفعلي ؛ ومعالجة الصور الرقمية جزء من ذلك.

الخطوة الثانية: كيف نقوم بمعالجة الصور؟

إذا كنا نفكر في تطبيق آلي لمعالجة الصور ، فهناك طريقتان:

1. اختيار وحدة الكاميرا المعتادة (توفير الصورة دون أي معالجة عليها) ثم استخدام البرمجة والحسابات من قبل المستخدم.
2. استخدام الأدوات الصلبة التي تقوم بهذه العملية لاستخدام أسرع وأسهل ؛ مثل كاميرا بيكسي …

الحل الأول: للطريقة الأولى ، هناك أدوات برمجية مختلفة مثل MATLAB أو مكتبات مثل OpenCV للترميز. هناك أسماء أخرى في أدوات المعالجة أيضًا ؛ لكن الأسماء الشائعة التي تبحث عن هذه المعالجة هي OpenCV و MATLAB. دعونا نرى مقارنة سريعة بينهما. سيساعدنا مخطط مقارنة MATLAB و OpenCV.

الحل الثاني: استخدام جهاز خاص! مثل الكاميرات ذات القدرة على معالجة الصور. عادة ما يكون لديهم واجهة مستخدم ولا يحتاجون إلى ترميز. يبدو ذلك أسهل ولكن بطريقة ما تضع قيودًا ويمكنهم فعل ما تم تحديدهم لذلك ؛ على سبيل المثال ، لا تستطيع كاميرا اكتشاف الوجه القيام بالتعرف على الألوان بشكل طبيعي (ربما مع بعض التغييرات في البرامج الثابتة يمكن أن تغير خوارزمية التعرف ولكن هذه طريقة صعبة وليست شائعة!) طريقتان ، ولكن أيهما أفضل؟

الرسم البياني الثاني هو المقارنة بين طريقتين.

الخطوة 3: بدء Pixy

PIXY هي إحدى وحدات الكاميرا المحددة لمعالجة الصور ، وخوارزمية التعرف هي الترشيح المستند إلى اللون. الغرض الرئيسي من هذه الكاميرا هو التعرف على الألوان وتسميتها ككائن مألوف. يمكن لهذه الكاميرا "التعرف" على الألوان التي "فكرت بها" في البداية.

الآن بعد أن عرفت ماهية Pixy ، دعنا نرى كيف يمكننا البدء في استخدام Pixy.

الخطوة 4: الأجهزة المطلوبة

مستشعر الصور Pixy CMUcam5

اردوينو UNO R3

الخطوة 5: بدء Pixy

الآن ، تعال معنا خطوة بخطوة حتى النهاية:

الخطوة الأولى:

شراء بيكسي! PIXY و PIXY2 العاديان هما نسختان من كاميرات pixy. انقر فوق الارتباط أعلاه لشراء النوع العادي ، والذي نواصل خطوات استخدام هذا المنتدى.

ثانيا:

قم بتشغيله. تحتوي اللوحة على منفذ USB للطاقة. سيتم تشغيله عن طريق الاتصال بمنفذ USB بالكمبيوتر.يمكن تشغيله عبر دبابيس خلف اللوحة مع بطارية (6-10 فولت).

ثالث:

قم بتوصيله بالكمبيوتر عبر كابل USB. أحد طرفي الكمبيوتر والآخر بمنفذ USB الصغير الخاص بـ PIXY.

رابعا:

قم بتنزيل برنامج كاميرتك هنا. PIXY Mon هو تطبيق PIXY لمنصة Linux و Mac و Windows. ما يمكن أن يفعله هذا التطبيق هو التكوين وإظهار ما يمكن لـ PIXY رؤيته.

خامسا:

حتى هذه اللحظة ، لا تحتاج الكاميرا إلى التوصيل بالضرورة بمتحكم دقيق أو لوحة إذا كنت بحاجة إلى الرؤية والتعرف عليها دون أي شيء آخر ؛ الاعتراف لا يعتمد على اتصال ميكرو. على أي حال ، بالنسبة للتعليم ، حدد كائنًا ذو لون مميز وجيد. بسبب خوارزمية التعرف على ترشيح الألوان المستندة إلى تدرج اللون ، يمكن أن يؤثر تدرج اللون والضوء في البيئة على النتيجة. لذلك ، لا تختار كائنات بيضاء أو سوداء أو رمادية لأن هذه الألوان ليست تدرجًا!

السادس:

اضغط على الزر الموجود أعلى PIXY لبدء التدريس. أولاً ، سيومض مؤشر LED وبعد ذلك ، سيحصل RGB LED على لون الجزء المركزي من منطقة الرؤية. اختر الكائن الموجود أمام الكاميرا ، إذا أظهر مؤشر LED اللون الصحيح فإنه يظهر القفل الصحيح. يجب أن تكون المسافة بين العدسات والجسم 6-20 بوصة. الطريقة الثانية هي استخدام PIXY MON ؛ اختار مساحة كبيرة من الكائن في PIXY MON ثم اختار الكائن.

سابعا:

سيتم عرض شبكة الكائن في pixy mon. معرفة ما إذا كانت الشبكة هي المنطقة الصحيحة للكائن وليس بما في ذلك الخلفية. يمكن أن تساعد المتزلجون في التكوين في الحصول على مساحة أفضل.

ثامن:

الآن لكل "لون" ، ستقوم الكاميرا بتعيين رقم. 7 توقيعات تعني 7 ألوان يجب التعرف عليها. باستخدام ألوان قريبة من بعضها البعض ، على سبيل المثال ، ملصق بألوان الأحمر والوردي والأزرق ، يمكنك تحديد كائن أو مكان للكاميرا ، على سبيل المثال ، يُظهر هذا الملصق مكان الباب. هذا يمكن أن يساعد في التعرف على آلاف الأشياء باستخدام هذه الكاميرا! تسمى هذه المجموعة من الألوان "رمز اللون" أو CC. لإعداد CC ، يجب عليك استخدام PIXY mon ثم يمكن استخدامها مثل أي توقيع.

تاسع:

بعد التدريس الناجح ، إذا تم توصيل متحكم أو لوحة بالكاميرا ، يمكن أن تعطي الكائن المكتشف بواسطة بيكسي. إذا كنت تستخدم Arduino ، فاستخدم Pinout هذا للاتصال. (انقر هنا لمزيد من المعلومات) ، ثم قم بتنزيل مكتبة PIXY هنا ، وأضف إلى مكتبات Arduino في اتجاه Sketch> Include library> Add ZIP library. الآن حدد الملف المضغوط للمكتبة. تم ذلك! الآن مع الرسم الافتراضي لـ PIXY ، سيعطي X و Y (الموقع) والعرض والطول (الحجم) للكائن. يمكن استخدام الرسومات الأخرى أيضًا ؛ مثل المقلاة والميل. لتوصيل اللوحات الأخرى ، يمكنك أن ترى هنا.

ملاحظة: التدريس له طريقتان كما أوضحنا: 1. استخدام PIXY بدون PIXY MON ، مثل ما تفعله الروبوتات وعدم توصيلها بجهاز كمبيوتر. ستكون الطريقة ولكن كيفية تعيين رقم التوقيع؟ الصمام إذا كان PIXY سيغير اللون في اللحظات الأولى من التدريس ، والنقرة التي تقوم بها على اللون الذي سيحدد الرقم ؛ من الأحمر المعنى 1 إلى البنفسجي المعنى 7. في الطريقة 2 ، سيتم إعداد الرقم مع التطبيق فقط.

الخطوة 6: قريب جدًا من "النهاية"

شرحنا سبب الحاجة إلى استخدام الصور ، وما هي معالجة الصور الرقمية وكيف يمكن القيام بها. ما هي الطرق المتوفرة لدينا ومن الأجهزة التي يمكن أن تساعدنا حاليًا ، اخترنا PIXY للتوضيح. أوضحنا كيف يعمل وماذا تفعل إذا كنت مبتدئًا في كاميرات pixy! يمكنك الآن بدء معالجة الصور لروبوتك الصغير والاستمتاع بالعين الثالثة مع جهاز الكمبيوتر الخاص بك.

يمكنك أيضًا قراءة هذا المشروع على موقع ElectroPeak الرسمي: