कैमरा मॉड्यूल को एम्बेडेड सिस्टम में कैसे एकीकृत करें? - ज्ञान

परिचय

एक जोड़नाकैमरा मॉड्यूलएक एम्बेडेड सिस्टम से मशीन विजन, सुरक्षा, रोबोटिक्स और IoT खुलता है। एक डेस्कटॉप पीसी के विपरीत जहां आप बस एक यूएसबी वेबकैम प्लग इन करते हैं, एम्बेडेड एकीकरण के लिए इंटरफ़ेस, ड्राइवर, पावर और आकार के बारे में सावधानीपूर्वक विचार करने की आवश्यकता होती है। यह आलेख विभिन्न कैमरा प्रकारों को एकीकृत करने के लिए व्यावहारिक चरणों के बारे में बताता है - a सेछोटा कैमरा मॉड्यूलएमआईपीआई सीएसआई‑2 के साथ, एसीएमओएस कैमरा मॉड्यूलUSB के साथ, और यहां तक कि कैसे aयूएआरटी इन्फ्रारेड सेंसर मॉड्यूलकैमरे के साथ काम कर सकते हैं.

चरण 1: सही कैमरा मॉड्यूल चुनें
सबसे पहले, एक चुनेंसेंसर कैमरा मॉड्यूलजो आपके एम्बेडेड सिस्टम की सीमाओं के अनुकूल हो।

इंटरफ़ेस- सामान्य विकल्प: एमआईपीआई सीएसआई‑2 (कम विलंबता, कम शक्ति, सीधे प्रोसेसर तक), यूएसबी (यूवीसी, प्लग‑एंड‑प्ले, लंबी केबल), या समानांतर (अधिक पिन, पुराने)। अधिकांश एम्बेडेड सिस्टम के लिए, MIPI सर्वोत्तम है।
संकल्प– 720p या 1080p कई कार्यों के लिए पर्याप्त है; 4K को एक शक्तिशाली प्रोसेसर की आवश्यकता है।
भौतिक आकार – A छोटा कैमरा मॉड्यूल(उदाहरण के लिए, 8 मिमी × 8 मिमी) कॉम्पैक्ट उपकरणों में फिट बैठता है। छोटी जगहों के लिए, COB बोर्ड-स्तरीय मॉड्यूल मौजूद हैं।
संवेदनशीलता- कम रोशनी या इन्फ्रारेड के लिए, चुनेंसीएमओएस कैमरा मॉड्यूलबैक-इल्यूमिनेटेड (बीएसआई) पिक्सल के साथ।

नोट: एयूएआरटी इन्फ्रारेड सेंसर मॉड्यूलकैमरा नहीं है. यह UART पर दूरी या उपस्थिति डेटा आउटपुट करता है। आप गति का पता लगाने और कैमरे को सक्रिय करने के लिए एक जोड़ सकते हैं।

चरण 2: हार्डवेयर इंटरफ़ेस को समझें

एमआईपीआई सीएसआई‑2- अधिकांश एम्बेडेड प्रोसेसर (रास्पबेरी पाई, i.MX, STM32MP, जेटसन) में एक समर्पित CSI कनेक्टर होता है। आपको एक रिबन केबल और मिलान कनेक्टर की आवश्यकता है।रास्पबेरी कैमरा मॉड्यूल 2यह एक उत्कृष्ट उदाहरण है - यह सीधे Pi के CSI पोर्ट में प्लग हो जाता है।
USB- यदि आपके प्रोसेसर में USB होस्ट है (उदाहरण के लिए, रास्पबेरी पाई, बीगलबोन), तो आप USB कैमरा मॉड्यूल का उपयोग कर सकते हैं। लिनक्स कर्नेल का UVC ड्राइवर इसे स्वचालित रूप से संभालता है।
समानांतर/डीवीपी- पुराने या कम-शक्ति वाले MCU (कुछ STM32F4 की तरह) एक समानांतर इंटरफ़ेस का उपयोग करते हैं। इसमें कई GPIO पिन और सावधानीपूर्वक समय की आवश्यकता होती है।
यूएआरटी इन्फ्रारेड सेंसर मॉड्यूल- इसे अपने प्रोसेसर पर UART (TX/RX) से कनेक्ट करें। दूरी या उपस्थिति मान प्राप्त करने के लिए इसका क्रमबद्ध डेटा पढ़ें।

चरण 3: ओएस और ड्राइवर तैयार करें

लिनक्स- एमआईपीआई कैमरों के लिए, सही डिवाइस ट्री ओवरले सक्षम करें (उदाहरण के लिए, रास्पबेरी पाई पर: dtoverlay=imx219)। USB कैमरे अंतर्निर्मित uvcvideo ड्राइवर का उपयोग करते हैं। कैप्चर करने के लिए Video4Linux (V4L2) का उपयोग करें। कमांड: v4l2-ctl --सूची-डिवाइसेस।
एंड्रॉइड- MIPI कैमरे कैमरा HAL के माध्यम से समर्थित हैं। विक्रेता बीएसपी में ड्राइवर शामिल हैं।
आरटीओएस (फ्रीआरटीओएस, जेफायर)- आपको ड्राइवर लिखने की आवश्यकता हो सकती है। सरल समानांतर कैमरे आसान होते हैं।
एक के लिएयूएआरटी इन्फ्रारेड सेंसर मॉड्यूल, बस सीरियल डिवाइस से अक्षर पढ़ें और उनका विश्लेषण करें।

चरण 4: भौतिक एकीकरण

बढ़ते- सुरक्षित करेंछोटा कैमरा मॉड्यूलपेंच या चिपकने वाला के साथ. लेंस को किसी भी विंडो के साथ संरेखित करें।
केबल- एमआईपीआई रिबन नाजुक होते हैं; उन्हें छोटा रखें और तेज़ मोड़ से बचें। USB केबल लंबे हो सकते हैं लेकिन तनाव से राहत की आवश्यकता होती है।
शक्ति- कैमरे का वोल्टेज जांचें (आमतौर पर 3.3 V या 5 V)। कुछ मॉड्यूल को एकाधिक आपूर्ति की आवश्यकता होती है। एसीएमओएस कैमरा मॉड्यूलअंतर्निर्मित नियामक के साथ केवल 3.3 V की आवश्यकता हो सकती है।
ईएमआई- एमआईपीआई सिग्नल हस्तक्षेप का कारण बन सकते हैं। परिरक्षित केबल और ग्राउंड प्लेन का उपयोग करें।

चरण 5: कैमरे तक पहुँचने के लिए सॉफ़्टवेयर लिखें

V4L2 (लिनक्स) का उपयोग करना- /dev/videoX खोलें, प्रारूप सेट करें (उदाहरण के लिए, V4L2_PIX_FMT_YUYV या MJPEG), बफ़र्स का अनुरोध करें, और स्ट्रीमिंग शुरू करें। कई लोग libcamera या GStreamer का उपयोग करते हैं।
रास्पबेरी कैमरा मॉड्यूल 2 के साथ रास्पबेरी पाई पर– स्थिर छवि कैप्चर करने के लिए libcamera-jpeg का उपयोग करें:
libcamera-jpeg -o test.jpg
पायथन के साथ यूएसबी कैमरा- OpenCV किसी भी UVC कैमरे तक पहुंच सकता है: कैप=cv2.VideoCapture(0)
UART इन्फ्रारेड सेंसर मॉड्यूल पढ़ना- सीरियल पोर्ट (उदाहरण के लिए, /dev/ttyS0) को सही बॉड दर पर खोलें और डेटा फ़्रेम पढ़ें।

चरण 6: एंबेडेड बाधाओं के लिए अनुकूलन करें

सीपीयू और पावर बचाने के लिए फ्रेम दर (उदाहरण के लिए, 5‑15 एफपीएस) कम करें।

कम रिज़ॉल्यूशन - फुल एचडी अक्सर ओवरकिल होता है; छोटे ROI का उपयोग करें.

रुचि के क्षेत्र (आरओआई) का उपयोग करें - सेंसर का केवल भाग पढ़ें।

दूसरे सेंसर के साथ ट्रिगर - aयूएआरटी इन्फ्रारेड सेंसर मॉड्यूलगति का पता चलने पर ही कैमरे को जगाया जा सकता है।

चरण 7: सामान्य समस्याओं को डीबग करें

नहीं /dev/videoX- dmesg की जाँच करें|ग्रेप वीडियो. एमआईपीआई के लिए, डिवाइस ट्री ओवरले को सत्यापित करें।
हरी/गुलाबी छवि- गलत रंग प्रारूप या सफेद संतुलन सेट नहीं है।
झिलमिलाहट- एक्सपोज़र या स्वचालित लाभ नियंत्रण समायोजित करें।
उच्च सीपीयू- हार्डवेयर एन्कोडिंग (H.264) या कम रिज़ॉल्यूशन का उपयोग करें।

उदाहरण: रास्पबेरी पाई + रास्पबेरी कैमरा मॉड्यूल 2 + यूएआरटी इन्फ्रारेड सेंसर

कैमरे को CSI पोर्ट से कनेक्ट करें.

UART इन्फ्रारेड डिस्टेंस सेंसर को GPIO UART पिन से कनेक्ट करें।

एक पायथन स्क्रिप्ट लिखें जो सेंसर को पढ़े। जब दूरी एक सीमा से कम हो, तो कैमरे से एक JPEG छवि कैप्चर करें।

यह एक सरल गति-ट्रिगर कैमरा बनाता है।

निष्कर्ष

एकीकृत करना एकैमरा मॉड्यूलएक एम्बेडेड सिस्टम में सही चयन की आवश्यकता होती हैसेंसर कैमरा मॉड्यूल(इंटरफ़ेस, आकार, रिज़ॉल्यूशन), इसे सही ढंग से कनेक्ट करना (एमआईपीआई या यूएसबी), ओएस/ड्राइवर को कॉन्फ़िगर करना, और कुशल कैप्चर सॉफ़्टवेयर लिखना। एछोटा कैमरा मॉड्यूलकॉम्पैक्ट डिज़ाइन के लिए बढ़िया है। एसीएमओएस कैमरा मॉड्यूलआधुनिक कम-शक्ति प्रदर्शन प्रदान करता है।रास्पबेरी कैमरा मॉड्यूल 2एक आसान प्रोटोटाइप विकल्प है. एक जोड़नायूएआरटी इन्फ्रारेड सेंसर मॉड्यूलस्मार्ट वेक-अप या डेटा फ़्यूज़न को सक्षम बनाता है। सावधानीपूर्वक योजना बनाकर, आप किसी भी एम्बेडेड डिवाइस में विश्वसनीय दृष्टि जोड़ सकते हैं।

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