カメラのデバッグ方法
カメラのデバッグ方法
画像処理の組み込みシステムでは、マシンビジョンを伴う処理や解析が行われるため、画像生成ツールのカメラのデバッグがさらに面倒になります。
ビジュアル紹介
マシンビジョンは、人間の目の代わりに機械を使用して外部環境を認識し、測定と判断を行うことです。 キャプチャされたターゲットは、撮像装置（つまり、画像キャプチャデバイス、CMOSとCCDに分かれています）を介して画像信号に変換され、専用の画像処理システムに転送され、ピクセルの分布、明るさ、色などの情報に従ってデジタル信号に変換されます。 画像システムはこれらの信号に対してさまざまな操作を実行してターゲットの特性を抽出し、識別結果に応じてその場で機器の動作を制御します。 システムのリアルタイム動作が高い必要がある一部のシステムでは、人間の応答速度と情報処理能力が要件を満たすことができませんが、マシンビジョンは情報統合を実現しやすく、コンピューター制御システムとの組み合わせにより、システムの自動化を向上させることができます。
デバッグ目的
組み込みシステムにおけるカメラのデバッグの目的は、カメラの機械的および電気的パラメータがシステム要件の下で最高品質の画像データを生成できるようにすることです。ハードウェアとソフトウェアを含む画像システムの場合、画像の品質は、外部干渉やシステム自体の制限など、多くの要因の影響を受けることがよくあります。これらの影響により、ノイズや不均一な画像が生成されます。ソフトウェア レベルの要因は、多くの場合、アルゴリズムの問題です。このレベルの問題は、理論分析と数学的計算によって解決できます。ハードウェア レベルの要因は、機器を使用してデバッグする必要があり、実験的な測定と分析によって解決できます。ハードウェア処理システムの最下層であるため、ハードウェアの品質はソフトウェアの品質に直接影響し、最終的な画像の品質に影響します。カメラのデバッグは、ハードウェア レベルからの干渉を可能な限り排除することです。
デバッグ方法
組み込みシステムは比較的広い概念であるため、この記事では、HCS12 をメイン制御チップとして使用し、カメラ グループ トロリーをデバッグする例を使用して、デバッグ方法を紹介します。
（１）外部回路をCRTディスプレイに接続する
アナログカメラから電源、グランド、信号の3本のリード線を引き出し、カメラに電源を供給し、ビデオ信号線をTVボックスのビデオ入力インターフェースに接続します。TVボックスのVGA-OUTをCRTディスプレイに接続することで、CRTにデジタル化されたカメラの映像を表示できます。この方法は完全なハードウェアレベルのディスプレイであり、人間の視覚とまったく同じ表示効果を提供し、カメラの設置やカメラ自体の物理パラメータの修正に非常に役立ちます。
（２）LCD液晶をチップの外側に拡張する
HCS12シリーズMCUにはシリアル周辺インターフェースSPI（Serial Peripheral Interface）が搭載されており、MCU間のデータ転送を実現できます。その速度はシリアル非同期通信（SCI）よりも高速です。SPIモジュールは、MCUと周辺機器間の双方向、同期、シリアル通信もサポートし、MCUの周辺拡張を実現します。
1. システムの実行中、表示される文字は、文字の形式でシステムの関連操作パラメータを促します。各文字は 8*6 ポイントを占め、6 バイトのデータが必要です。文字の表示を完了するには、プログラミングで指定された位置に該当するデータを書き込むだけです。液晶モジュール自体にはフォント ライブラリがないため、プログラムの先頭で ASC Ⅱテーブル文字の液晶表示ドット マトリックス データ、つまり N*6 バイトのサイズの 2 次元配列を定義する必要があります。
2. 画像を表示する アナログカメラで収集されたビデオ信号は、MCUのA/Dによってデジタル化され、その情報は40*70の2次元配列に保存され、その後配列は2値化され、48*84解像度のLCDモジュールに表示され、開発者はカメラマシンビジョンをリアルタイムで観察できるようになります。
この方式は、ハードウェアとソフトウェアを組み合わせた表示方式であり、表示中にシステムの動作プロセスを中断することなく、カメラ関連の情報をリアルタイムに追跡して表示することができます。
（３）自作シリアル通信ホストコンピュータソフトウェア
MCU の SCI モジュールを使用して画像データを PC に送信し、上位コンピュータは MSCOMM 制御プログラミングを使用して通信データを読み取ります。データを読み取った後、Windows プログラムの強力なデータ処理機能と画像表示機能を使用して画像データを処理できます。たとえば、データに従って画像を再描画したり、配列をフィルタリングしてフィルタリング効果を表示したり、受信配列をファイルとしてエクスポートしてコンピュータ シミュレーション用のデータ ソースを提供したりできます。
この方法は完全なソフトウェア表示方法で、MCUからデータを受信するだけで、一連の処理をPC上で実現でき、グラフィックス変換効果の検査、フィルタリング分析の長所と短所、データシミュレーションのアイデアなど、他の方法とは比較にならない利点があります。
長所と短所の比較
1. CRT変調方式。カメラのビデオ信号を接続することで、CRTはマシンビジョンを高忠実度で表示できます。ただし、カメラパラメータテストとカメラの機械位置調整に限定されており、高度なポイントのデジタル信号とは関係ありません。
2. LCDデバッグ方法。シングルチップマイクロコンピュータのSPIポートに直接接続してデータ伝送を行い、リアルタイムで表示画像を更新します。このモジュールはシステムに直接取り付けることができ、システム関連情報をリアルタイムで表示できます。ただし、モジュールの解像度の制限により、白黒のバイナリ値しか表示できず、デジタル画像が歪んでしまいます。
3. シリアルデバッグ方式。PCの強力なデータ処理機能と画像表示機能を最大限に活用し、デジタル画像の高精度なピクセル表示を実現し、グレースケール値テーブルをエクスポートして、VCおよびMATLABシミュレーション用のフィールドデータを提供します。ただし、PCとMCU間のデータ転送速度が遅すぎて、リアルタイム性能が不足し、動的追跡の利点が欠けています。
画像処理の組み込みシステムでは、マシンビジョンを伴う処理や解析が行われるため、画像生成ツールのカメラのデバッグがさらに面倒になります。
ビジュアル紹介
マシンビジョンは、人間の目の代わりに機械を使用して外部環境を認識し、測定と判断を行うことです。 キャプチャされたターゲットは、撮像装置（つまり、画像キャプチャデバイス、CMOSとCCDに分かれています）を介して画像信号に変換され、専用の画像処理システムに転送され、ピクセルの分布、明るさ、色などの情報に従ってデジタル信号に変換されます。 画像システムはこれらの信号に対してさまざまな操作を実行してターゲットの特性を抽出し、識別結果に応じてその場で機器の動作を制御します。 システムのリアルタイム動作が高い必要がある一部のシステムでは、人間の応答速度と情報処理能力が要件を満たすことができませんが、マシンビジョンは情報統合を実現しやすく、コンピューター制御システムとの組み合わせにより、システムの自動化を向上させることができます。
デバッグ目的
組み込みシステムにおけるカメラのデバッグの目的は、カメラの機械的および電気的パラメータがシステム要件の下で最高品質の画像データを生成できるようにすることです。ハードウェアとソフトウェアを含む画像システムの場合、画像の品質は、外部干渉やシステム自体の制限など、多くの要因の影響を受けることがよくあります。これらの影響により、ノイズや不均一な画像が生成されます。ソフトウェア レベルの要因は、多くの場合、アルゴリズムの問題です。このレベルの問題は、理論分析と数学的計算によって解決できます。ハードウェア レベルの要因は、機器を使用してデバッグする必要があり、実験的な測定と分析によって解決できます。ハードウェア処理システムの最下層であるため、ハードウェアの品質はソフトウェアの品質に直接影響し、最終的な画像の品質に影響します。カメラのデバッグは、ハードウェア レベルからの干渉を可能な限り排除することです。
デバッグ方法
組み込みシステムは比較的広い概念であるため、この記事では、HCS12 をメイン制御チップとして使用し、カメラ グループ トロリーをデバッグする例を使用して、デバッグ方法を紹介します。
（１）外部回路をCRTディスプレイに接続する
アナログカメラから電源、グランド、信号の3本のリード線を引き出し、カメラに電源を供給し、ビデオ信号線をTVボックスのビデオ入力インターフェースに接続します。TVボックスのVGA-OUTをCRTディスプレイに接続することで、CRTにデジタル化されたカメラの映像を表示できます。この方法は完全なハードウェアレベルのディスプレイであり、人間の視覚とまったく同じ表示効果を提供し、カメラの設置やカメラ自体の物理パラメータの修正に非常に役立ちます。
（２）LCD液晶をチップの外側に拡張する
HCS12シリーズMCUにはシリアル周辺インターフェースSPI（Serial Peripheral Interface）が搭載されており、MCU間のデータ転送を実現できます。その速度はシリアル非同期通信（SCI）よりも高速です。SPIモジュールは、MCUと周辺機器間の双方向、同期、シリアル通信もサポートし、MCUの周辺拡張を実現します。
1. システムの実行中、表示される文字は、文字の形式でシステムの関連操作パラメータを促します。各文字は 8*6 ポイントを占め、6 バイトのデータが必要です。文字の表示を完了するには、プログラミングで指定された位置に該当するデータを書き込むだけです。液晶モジュール自体にはフォント ライブラリがないため、プログラムの先頭で ASC Ⅱテーブル文字の液晶表示ドット マトリックス データ、つまり N*6 バイトのサイズの 2 次元配列を定義する必要があります。
2. 画像を表示する アナログカメラで収集されたビデオ信号は、MCUのA/Dによってデジタル化され、その情報は40*70の2次元配列に保存され、その後配列は2値化され、48*84解像度のLCDモジュールに表示され、開発者はカメラマシンビジョンをリアルタイムで観察できるようになります。
この方式は、ハードウェアとソフトウェアを組み合わせた表示方式であり、表示中にシステムの動作プロセスを中断することなく、カメラ関連の情報をリアルタイムに追跡して表示することができます。
（３）自作シリアル通信ホストコンピュータソフトウェア
MCU の SCI モジュールを使用して画像データを PC に送信し、上位コンピュータは MSCOMM 制御プログラミングを使用して通信データを読み取ります。データを読み取った後、Windows プログラムの強力なデータ処理機能と画像表示機能を使用して画像データを処理できます。たとえば、データに従って画像を再描画したり、配列をフィルタリングしてフィルタリング効果を表示したり、受信配列をファイルとしてエクスポートしてコンピュータ シミュレーション用のデータ ソースを提供したりできます。
この方法は完全なソフトウェア表示方法で、MCUからデータを受信するだけで、一連の処理をPC上で実現でき、グラフィックス変換効果の検査、フィルタリング分析の長所と短所、データシミュレーションのアイデアなど、他の方法とは比較にならない利点があります。
長所と短所の比較
1. CRT変調方式。カメラのビデオ信号を接続することで、CRTはマシンビジョンを高忠実度で表示できます。ただし、カメラパラメータテストとカメラの機械位置調整に限定されており、高度なポイントのデジタル信号とは関係ありません。
2. LCDデバッグ方法。シングルチップマイクロコンピュータのSPIポートに直接接続してデータ伝送を行い、リアルタイムで表示画像を更新します。このモジュールはシステムに直接取り付けることができ、システム関連情報をリアルタイムで表示できます。ただし、モジュールの解像度の制限により、白黒のバイナリ値しか表示できず、デジタル画像が歪んでしまいます。
3. シリアルデバッグ方式。PCの強力なデータ処理機能と画像表示機能を最大限に活用し、デジタル画像の高精度なピクセル表示を実現し、グレースケール値テーブルをエクスポートして、VCおよびMATLABシミュレーション用のフィールドデータを提供します。ただし、PCとMCU間のデータ転送速度が遅すぎて、リアルタイム性能が不足し、動的追跡の利点が欠けています。
