Ajustes de la cámara

Es muy difícil lograr buenos resultados de procesamiento de imágenes sin buenas imágenes. Con una luz montada cerca de la lente de la cámara, debería poder usar los ejemplos proporcionados, LabVIEW Dashboard o Shuffleboard, NI Vision Assistant o un navegador web para ver imágenes de la cámara y experimentar con la configuración de la cámara.

Cambiar la configuración de la cámara

Camera Setting page of the AXIS web UI.

Para cambiar la configuración de la cámara en cualquiera de las cámaras Axis compatibles (206, M1011, M1013), navegue hasta la página web de la cámara ingresando su dirección (generalmente 10.TE.AM.11) en un navegador web. Haga clic en Setup cerca de la esquina superior derecha de la página. En el M1013, las configuraciones que se enumeran a continuación se dividen entre la página de Video Stream y la página Camera Settings, ambas enumeradas en Video section.

Enfocar

La Axis M1011 tiene un lente fixed-focus y no necesita ajuste. La cámara Axis 206 tiene un bisel negro alrededor del lente que rota para así mover el lente hacia afuera y adentro y ajusta el enfoque. La Axis M103 tiene un montaje de bisel plateado y negro alrededor del lente para ajustar el enfoque. Asegúrese de que las imágenes que está procesando son relativamente nítidas y enfocadas para las distancias que necesita su robot.

Compresión

Three images with different compression settings of 0, 30, and 100.

La cámara Axis devuelve imágenes en formato BMP, JPEG o MJPEG. Las imágenes BMP son bastante grandes y requieren más tiempo para transmitirse al cRIO y al portátil. Por lo tanto, las implementaciones de WPILib suelen utilizar MJPEG (Motion JPEG). El ajuste de compresión varía de 0 a 100, siendo 0 imágenes de muy alta calidad con muy poca compresión y 100 imágenes de muy baja calidad con muy alta compresión. El valor predeterminado de la cámara es 30, y es un buen compromiso, con pocos artefactos que degradarán el procesamiento de la imagen.

Nota

Se recomienda a los equipos que consideren cómo la configurar la compresión de la cámara afecta el ancho de banda si realizan el procesamiento en la computadora de la Driver Station; consulte el documento técnico de FMS para obtener más detalles.

Resolución

Under image appearance there is a dropdown for setting the resolution.

Los tamaños de imagen que comparten las cámaras compatibles son 160x120, 320x240 y 640x480. El M1011 y el 1013 tienen tamaños adicionales, pero no están integrados en WPILib. El tamaño de imagen más grande tiene cuatro veces más píxeles que son un cuarto del tamaño de la imagen de tamaño medio. La imagen grande tiene dieciséis veces más píxeles que la imagen pequeña.

La cinta utilizada en el objetivo tiene 4 pulgadas (~10 cm) de ancho y, para un buen procesamiento, querrá que la función de 4 pulgadas (~10 cm) tenga al menos dos píxeles de ancho. Usando las ecuaciones de distancia anteriores, podemos ver que una imagen de tamaño mediano debería estar bien hasta el punto en que el campo de visión sea de alrededor de 640 pulgadas (~16 m), un poco más de 53 pies (~16 m), que es casi el doble del ancho del campo FRC® . Esto ocurre a unos 60 pies (~18 m) de distancia, más largo que la longitud del campo. El tamaño pequeño de la imagen debe poder utilizarse para el procesamiento a una distancia de aproximadamente 30 pies (~9 m) o un poco por encima del campo medio.

El tamaño de la imagen también influye en el tiempo de decodificación y procesamiento. Las imágenes más pequeñas serán aproximadamente cuatro veces más rápidas que las del siguiente tamaño. Si el robot o el objetivo se está moviendo, es muy importante minimizar el tiempo de procesamiento de la imagen, ya que esto aumentará el retraso entre la ubicación del objetivo y la ubicación percibida. Si tanto el robot como el objetivo están estacionarios, el tiempo de procesamiento suele ser menos importante.

Nota

Al solicitar imágenes usando LabVIEW (ya sea el Dashboard o el Código de Robot), se ignorarán las configuraciones de resolución y cuadros por segundo de la cámara. El código de LabVIEW especifica la velocidad de fotogramas y la resolución como parte de la solicitud de flujo (esto no cambia la configuración almacenada en la cámara, anula esa configuración para el flujo específico). El SmartDashboard y el código del robot en C++ o Java utilizarán la resolución y la velocidad de fotogramas almacenada en la cámara.

Cuadros por segundo

The Video Stream section allows the user to set a maximum frame rate.

Las cámaras Axis tienen una velocidad de fotogramas máxima de 30 fotogramas por segundo. Si lo desea, se puede establecer un límite más bajo para reducir el consumo de ancho de banda.

Activar color

Las cámaras Axis suelen devolver imágenes en color, pero son capaces de desactivar el color y devolver una imagen monocromática o en escala de grises. La imagen resultante es un poco más pequeña en tamaño de archivo y considerablemente más rápida de decodificar. Si el procesamiento se lleva a cabo solo en el brillo o la luminancia de la imagen, y no se usa el color del anillo de luz, esta puede ser una técnica útil para aumentar la velocidad de fotogramas o reducir el uso de la CPU.

Balance de blancos

White balance controls how the camera blends the component colors.

Si se usa el color del brillo de la luz para identificar el marcador, asegúrese de controlar la configuración de la cámara que afecta el color de la imagen. El ajuste más importante es el balance de blancos. Controla cómo la cámara combina los colores de los componentes del sensor para producir una imagen que coincida con el procesamiento de color del cerebro humano. La cámara tiene cinco o seis preajustes con nombre, una configuración automática que se adapta constantemente al entorno y una configuración de retención para una calibración personalizada.

El enfoque más sencillo es utilizar un ajuste preestablecido con nombre, uno que mantenga la saturación del objetivo y no presente problemas al teñir objetos neutrales con el color de la fuente de luz.

Para calibrar de forma personalizada el balance de blancos, coloque un objeto neutro conocido frente a la cámara. Una hoja de papel blanco es un objeto razonable para empezar. Establezca el ajuste del balance de blancos en automático, espere a que la cámara actualice sus filtros (aproximadamente diez segundos) y cambie el balance de blancos a mantener.

Exposición

The Image Appearance section has a bunch of settings that can be tuned as described below.

El brillo o la exposición de la imagen también influye en los colores que se informan. El problema es que a medida que aumenta el brillo general, la saturación del color comenzará a disminuir. Veamos un ejemplo para ver cómo ocurre esto. Un objeto rojo saturado colocado frente a la cámara devolverá una medición RGB alta en rojo y baja en los otros dos, p. (220, 20, 30). A medida que aumenta la iluminación blanca general, el valor RGB aumenta a (240, 40, 50), luego (255, 80, 90), luego (255, 120, 130) y luego (255, 160, 170). Una vez que se maximiza el componente rojo, la luz adicional solo puede aumentar el azul y el verde, y actúa para diluir el color medido y reducir la saturación. Si el objetivo es identificar el objeto rojo, es útil ajustar la exposición para evitar diluir su color principal. La imagen deseada se verá algo oscura excepto por el brillo de color.

Hay dos enfoques para controlar los tiempos de exposición de la cámara. Una es permitir que la cámara calcule la configuración de exposición automáticamente, en función de sus sensores, y luego ajustar la configuración de brillo de la cámara a un número pequeño para reducir el tiempo de exposición. La configuración de brillo actúa de manera similar a la configuración de compensación de exposición en las cámaras SLR. El otro enfoque es calibrar la cámara para usar una configuración de exposición personalizada. Para hacer esto en un 206 o M1011, cambie el ajuste de exposición a automático, exponga la cámara a luces brillantes para que calcule una exposición corta y luego cambie el ajuste de exposición para mantener. Ambos enfoques darán como resultado una imagen oscura general con colores de destino brillantes saturados que se destacan del fondo y son más fáciles de enmascarar.

Los ajustes de exposición de M1013 se ven un poco diferentes. La opción Habilitar compensación de luz de fondo es similar a la configuración de exposición automática de los modelos M1011 y 206 y, por lo general, querrá desmarcar esta casilla. Ajuste los controles deslizantes del valor de Brillo y Exposición hasta que su imagen se vea como lo desea. La prioridad de exposición generalmente debe establecerse en Movimiento. Esto dará prioridad a la velocidad de fotogramas sobre la calidad de la imagen. Tenga en cuenta que incluso con estos ajustes, la cámara M1013 aún realiza cierta compensación de exposición automática, por lo que se recomienda verificar la calibración con frecuencia para minimizar cualquier impacto que los cambios de iluminación puedan tener en el procesamiento de la imagen. Consulte Calibración para obtener más detalles.