摄像头

前言

从前面的基础实验我们熟悉了K230基于MicroPython的编程方法，但那可以说是只发挥了K230冰山一角的性能应用，摄像头是整个机器视觉应用的基础。今天我们就通过示例代码来看看CanMV K230是如何使用摄像头的。

实验目的

学习K230摄像头使用。

实验讲解

在CanMV IDE中打开 零一科技（01Studio）CanMV K230开发套件配套资料\02-例程源码\2.机器视觉\1.摄像头应用 目录下的camera.py文件。

打开后发现编辑框出现了相关代码，我们可以先直接跑一下代码看看实验现象，连接CanMV K230，点击运行，可以发右图上方出现了摄像头实时采集的图像。

CanMV K230使用camera模块实现摄像头采集图像功能，K230硬件支持3路sensor输入（CSI接口），每个sensor设备均可独立完成图像数据采集捕获处理，并可以同时输出3路图像数据。如下图：

sensor 0，sensor 1，sensor 2表示三个图像传感器；Camera Device 0，Camera Device 1，Camera Device 2表示三个sensor设备；output channel 0，output channel 1，output channel 2表示sensor设备的三个输出通道。三个图像传感器可以通过软件配置映射到不同的sensor 设备。

Sensor对象

构造函数

from media.sensor import * #导入sensor模块，使用摄像头相关接口

sensor = Sensor(id,[width, height, fps])

构建摄像头对象。目前支持摄像头型号有：GC2093、OV5647

• id: CSI输入号。

  • 0 : CSI0；
  • 1 : CSI1；
  • 2 : CSI2；默认值，开发板上的摄像头。

• width: 可选参数，sensor采集图像宽度。默认1920；

• height: 可选参数，sensor采集图像高度。默认1080；

• fps: 可选参数，sensor最大帧率。默认30；

使用方法

sensor.reset()

复位和初始化摄像头。

sensor.set_framesize(framesize = FRAME_SIZE_INVAILD, [width, height],chn = CAM_CHN_ID_0, alignment=0, **kwargs)

设置每个通道的图像输出尺寸。

• framesize: 通道图像输出尺寸。下面列出一些常用尺寸。自定义尺寸可以通过[width, height]参数设置，如: width=800, height=480 。注意framesize和 [width, height]只使用其中一种方式设置。

  • sensor.QQVGA : 320x240
  • sensor.QVGA : 320x240
  • sensor.VGA : 640x480;
  • Sensor.FHD : 1920x1080;
  • Sensor.HD : 1280x720;

• chn: 通道编号。每个摄像头设备有3个通道。

  • CAM_CHN_ID_0 : 通道0；
  • CAM_CHN_ID_1 : 通道1；
  • CAM_CHN_ID_2 : 通道2；

sensor.set_pixformat(pixformat, chn = CAM_CHN_ID_0)

设置图像像素格式。

• pixformat: 格式。

  • sensor.GRAYSCAL : 灰度图像，每像素8位（1字节），处理速度快。
  • sensor.RGB565 : 每像素为16位（2字节），5位用于红色，6位用于绿色，5位用于蓝色，处理速度比灰度图像要慢。
  • sensor.RGB888
  • sensor.RGBP888
  • sensor.YUV420SP

• chn: 通道编号。每个摄像头设备有3个通道。

  • CAM_CHN_ID_0 : 通道0；
  • CAM_CHN_ID_1 : 通道1；
  • CAM_CHN_ID_2 : 通道2；

sensor.set_hmirror(enable)

设置摄像头画面水平镜像。

• enable: 格式。
  • 1 : 开启水平镜像；
  • 0 : 关闭水平镜像。

sensor.set_vflip(enable)

设置摄像头画面垂直翻转。

• enable: 格式。
  • 1 : 开启垂直翻转；
  • 0 : 关闭垂直翻转。

提示：通过设置摄像头的水平镜像和垂直翻转组合可以实现任意画面变换。

sensor.run()

启动摄像头。

sensor.snapshot()

使用相机拍摄一张照片，并返回 image 对象。

更多用法请阅读: CanMV K230官方文档

clock对象

我们再来看看本例程用于计算FPS（每秒帧数）的clock模块。

构造函数

clock=time.clock()

构建一个时钟对象。

使用方法

clock.tick()

开始追踪运行时间。

clock.fps()

停止追踪运行时间，并返回当前FPS（每秒帧数）。在调用该函数前始终首先调用 clock.tick() 。

本节还有缓冲区图像显示代码，会在下一节会详细讲解，本节主要讲述摄像头使用。我们来看看代码的编写流程图：

参考代码

'''
实验名称：摄像头使用
实验平台：01Studio CanMV K230
说明：实现摄像头图像采集显示
'''

import time, os, sys

from media.sensor import * #导入sensor模块，使用摄像头相关接口
from media.display import * #导入display模块，使用display相关接口
from media.media import * #导入media模块，使用meida相关接口

try:

    sensor = Sensor() #构建摄像头对象
    sensor.reset() #复位和初始化摄像头
    sensor.set_framesize(Sensor.FHD) #设置帧大小FHD(1920x1080)，默认通道0
    sensor.set_pixformat(Sensor.RGB565) #设置输出图像格式，默认通道0

    #使用IDE缓冲区输出图像,显示尺寸和sensor配置一致。
    Display.init(Display.VIRT, sensor.width(), sensor.height())

    MediaManager.init() #初始化media资源管理器

    sensor.run() #启动sensor

    clock = time.clock()

    while True:


        os.exitpoint() #检测IDE中断

        ################
        ## 这里编写代码 ##
        ################
        clock.tick()

        img = sensor.snapshot() #拍摄一张图

        Display.show_image(img) #显示图片

        print(clock.fps()) #打印FPS


###################
# IDE中断释放资源代码
###################
except KeyboardInterrupt as e:
    print("user stop: ", e)
except BaseException as e:
    print(f"Exception {e}")
finally:
    # sensor stop run
    if isinstance(sensor, Sensor):
        sensor.stop()
    # deinit display
    Display.deinit()
    os.exitpoint(os.EXITPOINT_ENABLE_SLEEP)
    time.sleep_ms(100)
    # release media buffer
    MediaManager.deinit()

由于CanMV K230 MicroPython底层基于Linux + RTOS实现，因此可以看到代码中出现一些辅助中断等代码，这些代码相对固定，本节中核心代码如下，非常简洁：

    ...
    sensor = Sensor() #构建摄像头对象
    sensor.reset() #复位和初始化摄像头
    sensor.set_framesize(Sensor.FHD) #设置帧大小FHD(1920x1080)，默认通道0
    sensor.set_pixformat(Sensor.RGB565) #设置输出图像格式，默认通道0

    #使用IDE缓冲区输出图像,显示尺寸和sensor配置一致。
    Display.init(Display.VIRT, sensor.width(), sensor.height())

    MediaManager.init() #初始化media资源管理器

    sensor.run() #启动sensor

    clock = time.clock()

    while True:


        os.exitpoint() #检测IDE中断

        ################
        ## 这里编写代码 ##
        ################
        clock.tick()

        img = sensor.snapshot() #拍摄一张图

        Display.show_image(img) #显示图片

        print(clock.fps()) #打印FPS

    ...

实验结果

点击运行代码，可以看到在右边显示摄像头实时拍摄情况，下方则显示RGB颜色直方图。

点击左下角串口终端，可以看到实时显示当前的FPS(每秒帧数)值约为30帧。

通过本实验，我们了解了摄像头sensor模块以及时间time模块的原理和应用，可以看到CanMV将摄像头功能封装成sensor模块，用户不必关注底层代码编可以轻松使用。

多路摄像头接口使用

01科技 CanMV K230除了CSI2接口标配的GC2093（60FPS）摄像头外，还可以通过CSI0、CSI1接口外接摄像头。外接摄像头目前支持型号:

• OV5647（1080P 30FPS）。6cm/15cm/30cm 3款长度可选。 点击购买>>

使用方法很简单，只需要在上面示例代码基础上在初始化时候配置id参数即可。

CSI0接口

    ...
    sensor = Sensor(id=0) #id=0表示使用CSI0接口上的摄像头
    ...

CSI1接口

    ...
    sensor = Sensor(id=1) #id=1表示使用CSI1接口上的摄像头
    ...