2021電賽D 題《基于互聯網的攝像測量系統》

任務

設計并制作一個基于互聯網的攝像測量系統，系統構成如圖 1 所示，圖中邊長為 1 米的正方形區域三個頂點分別為 A、B 和 O，系統有兩個獨立的攝像節點，分別放置在 A 和 B，兩個攝像節點拍攝盡量沿 AO、BO 方向正交，并通過一個百兆/千兆以太網交換機與連接在該交換機的一個終端節點實作網路互聯，交換機必須為互聯網通用交換機，使用的網口可以任意指定，在 O 點上方懸掛一個用柔性透明細線吊起的激游標，透明細線長度為 l，激游標常亮向下指示，靜止下垂時的指示光點與 O 點重合，拉動激游標偏離靜止點的距離小于 10cm，松開后時激游標自由擺動，應保證激游標指示光點的軌跡經 O 點往復直線運動，軌跡與 OA 邊的夾角為 θ，利用該系統實作對長度 l 和角度 θ 的測量，

要求

1. 基本要求
   (1）設計并制作兩個獨立的攝像節點，每個節點由一個攝像頭和相應的電路組成，兩個攝像節點均可以拍攝到激游標的運動視頻并顯示，
   （2）設計并制作終端節點，在終端顯示幕上可以分別和同時顯示兩個攝像節點拍攝的實時視頻，在視頻中可以識別出激游標，并在視頻中用紅色方框實時框住激游標輪廓，
   （3）測量系統在終端節點設定一鍵啟動，從激游標擺動開始計時，測量系統通過對激游標周期擺動視頻信號的處理，自動測量長度 l，50cm≤ l ≤150cm，θ 角度自定，測量完成時，終端聲光提示并顯示長度 l，要求測量誤差絕對值小于 2cm，測量時間小于 30 秒，
2. 發揮部分
   （1）一鍵啟動后，測量系統通過兩個獨立攝像節點的網路協同作業，當 θ=0° 和 θ=90°時，能自動測量長度 l，50cm≤ l ≤150cm，要求測量誤差絕對值小于 2cm，測量時間小于 30 秒，
   （2）一鍵啟動后，可以測量 θ，0°≤ θ ≤90°，要求測量誤差絕對值小于 5°，測量時間小于 30 秒，
   （3）其他，

說明

（1）擺的柔性透明細線建議采用單股透明的釣魚線，直徑小于 0.2mm，不
要采用一般捻和的縫紉線，防止激游標吊起后自轉，考慮實際擺與理想擺的差異
以及各地重力加速度會有差異，系統應具有校準處理的功能，
（2）系統獲取擺的資訊必須來自攝像節點拍攝的視頻資訊，不得在擺及其
附近安裝其他傳感器和附加裝置，θ角度的標定可利用量角器測量激光指示光點
軌跡與 OA 邊的夾角實作，
（3）兩個攝像節點拍攝的取景范圍僅限激游標擺動區間的內容，不能包含
全部柔性細線的內容和地面激光光點軌跡的內容，在測量 l 和 θ 的程序中，如果
視頻包含上述內容，需用紙片遮擋這部分內容，否則不進行測驗，
（4）拍攝背景為一般實驗室場景，背景物體靜止即可，不得要求額外處理，
（5）三個節點不得采用臺式計算機和筆記本電腦

方案選擇

檔案說僅說明了三個節點不得采用臺式計算機和筆記本電腦，因此下列方案個人覺得應該可以使用（僅代表個人觀點，不負任何責任，最終解釋在比賽主辦方）
方案一：openmv
方案二：K210
方案三：樹莓派+opencv
方案四：jetson系列

實作程序

打算使用k210方案
圖傳方案使用[Maixpy]+[vofa+]實作K210串口圖傳【POST提交圖片】

# Untitled - By: Lithromantic - 周二 3月 9 2021  
from fpioa_manager import fm  
fm.register(10, fm.fpioa.UART1_TX, force=True)  
fm.register(9, fm.fpioa.UART1_RX, force=True)  
from machine import UART  
import sensor, image, time,network  
import socket  
ssid="1234"  
key="11111111"  
ADDR = ("192.168.137.1", 80)  
uart_A = UART(UART.UART1, 115200, 8, 1, 0, timeout=1000, read_buf_len=4096)  
net=network.ESP8285(uart_A)  
net.connect(ssid, key)  
print(net.ifconfig())  
sock = socket.socket()  
sock.connect(ADDR)  
sock.settimeout(10)  
  
sensor.reset()  
sensor.set_pixformat(sensor.RGB565)  
sensor.set_framesize(sensor.QVGA)  
sensor.skip_frames(time = 2000)  
  
post_request_info = b'''POST /photo/ HTTP/1.1  
Host: 127.0.0.1:80  
FILENAME:JPG  
Content-Type: application/multipart/form-data  
Content-Length: '''  
usrname=b'''  
  
'''  
while (True):  
img = sensor.snapshot()  
img = img.compress(quality=50)#壓縮圖片為jpg，質量為10%  
img_size=img.size()  
img_bytes=img.to_bytes()  
post_bytes=post_request_info+str(img_size)+usrname  
print(post_bytes)  
sock.send(post_bytes)  
block = int(len(img_bytes)/2048)  
for i in range(block):  
sock.send(img_bytes[i*2048:(i+1)*2048])  
sock.send(img_bytes[block*2048:])  
res = sock.recv(8096)  
print(res)  

使用從K210從攝像頭中獲取影像

import sensor, lcd

sensor.reset()
sensor.set_pixformat(sensor.RGB565)
sensor.set_framesize(sensor.QVGA)
sensor.run(1)
sensor.skip_frames()

img = sensor.snapshot()
print(img)

import sensor: 首先匯入內置的sensor（攝像頭）庫
sensor.reset(): 初始化攝像頭，這里失敗需要檢查硬體
sensor.set_pixformat(sensor.RGB565): 設定攝像頭為RGB565格式，默認都是用RGB565即可
sensor.set_framesize(sensor.QVGA): 解析度為QVGA，即320x240
sensor.run(1): 開始運行，在現在的版本中也可以不呼叫，在上面設定完成后，攝像頭會自動開始運行
sensor.skip_frames(): 攝像頭剛啟動時，影像質量還沒穩定，所以跳過一些影像
sensor.snapshot():從攝像頭取一幀影像資料，回傳值是一張影像的物件

測驗尋找激游標色塊

import sensor
import image
import lcd
import time
lcd.init()
sensor.reset()
sensor.set_pixformat(sensor.RGB565)
sensor.set_framesize(sensor.QVGA)
sensor.run(1)
laser_threshold   = (0,   80,  -70,   -10,   -0,   30)
while True:
    img=sensor.snapshot()
    blobs = img.find_blobs([laser_threshold])
    if blobs:
        for b in blobs:
            tmp=img.draw_rectangle(b[0:4])
            tmp=img.draw_cross(b[5], b[6])
            c=img.get_pixel(b[5], b[6])
    lcd.display(img)

特別說明： 從圖片中查找所有色塊物件(image.blob)串列, 傳入的顏色閾值引數按照 LAB 格式(l_lo，l_hi，a_lo，a_hi，b_lo，b_hi)

重要：將色塊物件在影像中用矩形框標識出來，修改這個值：tmp=img.draw_rectangle(b[0:4])