Камера машинного зрения OpenMV H7 Plus

Камера OpenMV H7 Plus — это компактная система компьютерного зрения с высоким разрешением и низким энергопотреблением. Она отличается от обычных камер встроенным микроконтроллером для обработки изображения на лету и управления внешними устройствами.

На базе OpenMV H7 Plus можно сделать собственную систему видеонаблюдения с распознаванием лиц, цифровое зрение для робота или систему сортировки на производстве. А ещё камера может выступать считывателем QR-кодов или датчиком линии.

При желании камеру машинного зрения можно объединить с одноплатными компьютерами Raspberry Pi, контроллерами Arduino и другими управляющими платами.

Особенности

Камера OpenMV H7 Plus выделяется поддержкой HD-разрешений и увеличенным объёмом оперативной и Flash-памяти для более сложных проектов.

Если вам нужна более доступная камера машинного зрения, обратите внимание на OpenMV H7 R2 с разрешением VGA.

Начинка

Захватом изображения занимается светочувствительная КМОП-матрица OmniVision OV5640 размером 1/4″ с разрешением 2592×1944. Камера снимает видео в 8-битном режиме оттенков серого или цветном 16-битном формате RGB565 с частотой до 120 кадров в секунду. Поддерживаются форматы сжатия MJPEG, GIF и несжатое видео RAW. На камере предусмотрена подсветка RGB-светодиодом и два ИК-светодиода для съёмки в темноте.

Объектив с фокусным расстоянием 2,8 мм и диафрагмой F2.0 крепится через байонет со стандартной резьбой M12 с шагом 0,5 мм, поэтому к OpenMV H7 Plus подходят сменные объективы от GoPro и других портативных камер.

За обработку изображения отвечает 32-битный микроконтроллер STM32H743II от компании STMicroelectronics с вычислительным ядром ARM Cortex-M7. Процессор работает на тактовой частоте до 480 МГц, у него на борту 1 МБ оперативной памяти SRAM и 2 МБ Flash-памяти, которые дополнены 32 МБ внешней SDRAM и 32 МБ флеша.

Начинка справляется с алгоритмами компьютерного зрения разной сложности, среди которых:

• анализ изображений через TensorFlow Lite;
• детекция движения в кадре;
• распознавание лиц;
• отслеживание цветных объектов и маркеров;
• отслеживание движения зрачков;
• определение и считывание QR-кодов, штрих-кодов и AprilTags;
• скоростное отслеживание линии;
• распознавание геометрических объектов;
• сравнение изображения с заданным шаблоном.

Для записи видео и хранения рабочих данных используется карта памяти microSD. Скорость чтения и записи до 100 Мбит/с позволяет оперативно подгружать объекты для машинного зрения.

Различные модули и объективы позволяют расширить возможности камеры: например, добавить ей дисплей, Wi-Fi или радиопередатчик 5,8 ГГц.

Программное обеспечение

Умная камера программируется на MicroPython в среде разработки OpenMV IDE с поддержкой русского языка. Она объединяет в себе редактор программного кода, просмотр видеобуфера камеры и построение RGB-гистограмм в реальном времени, чтобы упростить процесс отладки.

Благодаря поддержке MicroPython вам доступна масса готовых библиотек для управления периферией и оптимизированными для микроконтроллеров алгоритмами обработки изображений. Это позволяет быстрее запрограммировать свою систему на основе существующих «кирпичиков», а не писать всё с нуля.

Взаимодействие с управляющими платформами происходит через библиотеку RPC (Remote Python/Procedure Call), которая может передавать результаты обработки изображений и команды управления периферией, подключённой к внешнему контроллеру.

Подключение периферии

На OpenMV H7 Plus предусмотрено 10 контактов ввода-вывода общего назначения (GPIO) для подключения внешних устройств.

• 10 пинов поддерживают прерывания.
• 8 пинов умеют выдавать ШИМ-сигнал разрядностью 16 бит.
• Пин P6 оснащён 12-разрядными АЦП и ЦАП для подключения аналоговой периферии.
• Три пина предназначены для управления сервоприводами.
• Аппаратные интерфейсы включают в себя 2× UART, 2× I²C, 1× SPI и 1× CAN.

На пинах выдаётся логическое напряжение 3,3 В и ток до 25 мА, но они толерантны к входному напряжению 5 В (кроме пина P6 в режиме АЦП/ЦАП).

Питание

Камера питается через порт micro-USB, разъём питания JST PH-2 или напрямую через контакт Vin напряжением от 3,6 до 5 В.

• При питании через USB подойдёт наш сетевой адаптер с кабелем micro-USB.
• Используйте источник напряжения от 3,6 до 5 вольт для питания через контакт Vin или разъём JST, для которого пригодится коннектор JST PH-2 с проводами.

Комплектация

• 1× Камера машинного зрения OpenMV H7 Plus
• 2× Контактные колодки (PBS-8L)
• 2× Контактные штыри (PLS-8)

Характеристики

• Модель: OpenMV Cam H7 Plus
• Основные чипы: STM32H743II, OV5640
• Входное напряжение через USB: 5 В
• Входное напряжение через пин Vin и разъём JST: 3,6–5 В
• Ток потребления в фоновом режиме: 140 мА
• Ток потребления в активном режиме: до 240 мА
• Максимальный ток с пина или на пин: 25 мА
• Максимальный выходной ток пина 3V3: 250 мА
• Напряжение логических уровней: 3,3 В
• Карта памяти: microSD
• Размеры: 45×36×30 мм

Микроконтроллер STMicroelectronics STM32H743II

• Вычислительное ядро: ARM Cortex-M7
• Разрядность: 32 бита
• Тактовая частота: 480 МГц
• Оперативная память:
  • 1 МБ SRAM (встроенная)
  • 32 МБ SDRAM (внешняя)
• Flash-память:
  • 2 МБ (встроенная)
  • 32 МБ (вненшяя)
• Пины ввода-вывода: 10 (с поддержкой прерываний)
• Контакты с АЦП / ЦАП: 1 с разрядностью 12 бит
• Контакты с ШИМ: 8 с разрядностью 16 бит
• Аппаратные интерфейсы:
  • 2× UART
  • 2× I²C
  • 1× SPI
  • 1× CAN

Камера OmniVision OV5640

• Сенсор изображения: КМОП-матрица
• Размер матрицы: 1/4″
• Разрешение: 2592×1944
• Частота кадров:
  • QSXGA (2592×1944): 15 к/с
  • 1080p (1920×1080): 30 к/с
  • 720p (1280×720): 60 к/с
  • VGA (640×480): 90 к/с
  • QVGA (320×240): 120 к/с
• Цветной режим: 16 бит (RGB565)
• Чёрно-белый режим: 8 бит
• Сжатие видео: MJPEG, GIF, несжатый RAW
• Байонет объектива: M12/0,5 мм
• Фокусное расстояние объектива: 2,8 мм
• Диафрагма: F2.0
• ИК-фильтр: 650 нм (убираемый)
• Встроенная подсветка:
  • 1× RGB-светодиод
  • 2× ИК-светодиод (850 нм)