【雕爷学编程】MicroPython动手做（06）——零基础学MaixPy之单目摄像头

配套 OV2640摄像头：200W像素通用24P摄像头
具有200万像素（1632x1232像素），其体积小、工作电压低，提供单片UXGA摄像和影像处理器的所有功能。通过SCCB总线控制，可以输出整帧、子采样、取窗口等方式的各种分辨率10位采样数据。该产品UXGA图像最高达到15帧/秒。用户可以完全控制图像质量、数据格式和传输方式。所有图像处理功能过程包括伽玛曲线、白平衡、饱和度、色度等都可以通过SCCB接口编程。OmmiVision图像传感器应用独有的传感器技术，通过减少或消除光学或电子缺陷如固定图案噪声、托尾、浮散等，提高图像质量，得到清晰的稳定的彩色图像。

OV2640主要参数
可以支持定制FPC长度，镜头角度（70-160度）可以支持定制FPC长度，镜头角度（70-160度）
感光阵列1632x1232 最大格式UXGA
IO电压1.7V-3.3V 模拟电压2.5-3.0v(内部LDO给核供电1.2V)
功耗工作TBD 休眠<20μA
温度操作-30℃到70℃
稳定工作0℃到50℃
输出格式（8位）YUV/YCbCr4:2:2 RGB565/555/444 GRB4:2:2 Raw RGB Data
光学尺寸1/4"
视场角70度
最大贞率15fps SXGA
灵敏度1.3V/(Lux-sec)
信噪比40 dB
动态范围50 dB
浏览模式逐行
电子曝光1行到1247行
像素面积2.2μm x 2.2μm
暗电流15mV/s at 60℃
工作电流40mA

OV2640内部方块图

摄像头电原理图

#MicroPython动手做（06）——零基础学MaixPy之单目摄像头
#实验程序之一：测试单目摄像头

#MicroPython动手做（06）——零基础学MaixPy之单目摄像头
#实验程序之一：测试单目摄像头
 
import sensor
import lcd
 
lcd.init()
 
sensor.reset()
sensor.set_pixformat(sensor.RGB565)
sensor.set_framesize(sensor.QVGA)
sensor.run(1)
 
while True:
    img = sensor.snapshot()
    lcd.display(img)

单目摄像头sensor驱动

传感器模块，进行摄像头配置及图像抓取等，用于控制开发板摄像头完成摄像任务。

1. 初始化单目摄像头

重置并初始化单目摄像头

sensor.reset([freq=24000000, set_regs=True, dual_buff=False])

参数

freq: 设置摄像头时钟频率，频率越高帧率越高，但是画质可能更差。默认 24MHz， 如果摄像头有彩色斑点（ov7740)，可以适当调低比如 20MHz

set_regs: 允许程序写摄像头寄存器，默认为 True。 如果需要自定义复位序列，可以设置为False，然后使用sensor.__write_reg(addr, value) 函数自定义写寄存器序列

dual_buff: 允许使用双缓冲，会增高帧率，但是内存占用也会增加（大约为384KiB)

2. 捕获图像控制

启动或关闭捕获图像功能(默认经过复位，设置帧大小，设置像素格式后会自动启动摄像头，不调用run(1)也会开始采集图像)

sensor.run(enable)

参数

enable: 1 表示开启 0 表示停止

返回值

return: 返回 1

3. 设置帧大小

用于设置摄像头输出帧大小，k210最大支持VGA格式，大于VGA将无法获取图像

MaixPy开发板配置的屏幕是320*240分辨率，推荐设置为QVGA格式

sensor.set_framesize(framesize[, set_regs=True])

参数

framesize: 帧大小

set_regs: 允许程序写摄像头寄存器，默认为 True。 如果需要自定义设置帧大小的序列，可以设置为False，然后使用sensor.__write_reg(addr, value) 函数自定义写寄存器序列

返回值

True : 设置成功

False: 设置错误

#MicroPython动手做（06）——零基础学MaixPy之单目摄像头

#测试程序之二：尝试拍一张照片

#MicroPython动手做（06）——零基础学MaixPy之单目摄像头
#测试程序之二：尝试拍一张照片
 
import sensor, lcd, image
 
print("init")
lcd.init(freq=15000000)
sensor.reset()
sensor.set_pixformat(sensor.RGB565)
sensor.set_framesize(sensor.QVGA)
sensor.run(1)
sensor.skip_frames(40)
print("init ok")
 
path = "/sd/image.jpg"
img = sensor.snapshot()
print("save image")
img.save(path)
 
print("read image")
img_read = image.Image(path)
lcd.display(img_read)
print("ok"）
 
 

串口输出
init
init i2c2
[MAIXPY]: find gc3028
True
True
init ok
save image
{"w":320, "h":240, "type"="rgb565", "size":153600}
read image
ok
MicroPython v0.5.0-31-gd3e71c0 on 2020-03-13; Sipeed_M1 with kendryte-k210

单目摄像头sensor驱动
传感器模块，进行摄像头配置及图像抓取等，用于控制开发板摄像头完成摄像任务。

4. 设置帧格式
用于设置摄像头输出格式
MaixPy开发板配置的屏幕使用的是RGB565，推荐设置为RGB565格式
sensor.set_pixformat(format[, set_regs=True])

参数
format: 帧格式
set_regs: 允许程序写摄像头寄存器，默认为 True。 如果需要自定义设置像素格式的序列，可以设置为False，然后使用sensor.__write_reg(addr, value) 函数自定义写寄存器序列
可选的帧格式有GRAYSCALE, RGB565, YUV422

返回值
True : 设置成功
False: 设置错误

5. 图像捕捉控制
图像捕捉功能控制
sensor.run(enable)

参数
enable: 1 表示开始抓取图像 0 表示停止抓取图像

返回值
True : 设置成功
False: 设置错误

6. 拍摄图像
使用摄像头拍摄一张照片
sensor.snapshot()

参数
无

返回值
img: 返回的图像对象

#MicroPython动手做（06）——零基础学MaixPy之单目摄像头
#测试程序之三：录制一段视频（30秒）

#MicroPython动手做（06）——零基础学MaixPy之单目摄像头
#测试程序之三：录制一段视频（30秒）
 
import video, sensor, image, lcd, time
 
lcd.init(freq=15000000)
sensor.reset()
sensor.set_pixformat(sensor.RGB565)
sensor.set_framesize(sensor.QVGA)
sensor.run(1)
sensor.skip_frames(30)
v = video.open("/sd/capture.avi", record=1, interval=200000, quality=50)
i = 0
tim = time.ticks_ms()
while True:
    tim = time.ticks_ms()
    img = sensor.snapshot()
    lcd.display(img)
    img_len = v.record(img)
    # print("record",time.ticks_ms() - tim)
    i += 1
    if i > 100:
        break
print("finish")
v.record_finish()
lcd.clear()

　　

串口输出
>>> init i2c2
[MAIXPY]: find gc3028
True
True
finish
MicroPython v0.5.0-31-gd3e71c0 on 2020-03-13; Sipeed_M1 with kendryte-k210

Maixduino开发板上的micro-SD卡插槽，我插入的是4G

在电脑上打开micro-SD卡，里面有程序二拍的照片，及程序三录制的一小段视频（实际只有25秒）

录制视频的截图

单目摄像头sensor驱动
传感器模块，进行摄像头配置及图像抓取等，用于控制开发板摄像头完成摄像任务。

7. 摄像头控制
关闭摄像头/切换摄像头
sensor.shutdown(enable/select)

参数
单目摄像头
enable: True 表示开启摄像头 False 表示关闭摄像头

双目摄像头
select: 通过写入 0 或 1 来切换摄像头

返回值
无

8. 跳帧
跳过指定帧数或者跳过指定时间内的图像，让相机图像在改变相机设置后稳定下来
sensor.skip_frames([n,time])

参数
n: 跳过 n 帧图像
time: 跳过指定时间，单位为ms
若 n 和 time 皆未指定，该方法跳过300毫秒的帧；若二者皆指定，该方法会跳过 n 数量的帧，但将在 time 毫秒后返回

返回值
无

9. 分辨率宽度
获取摄像头分辨率宽度
sensor.width()

参数
无

返回值
int类型的摄像头分辨率宽度

10. 分辨率高度
获取摄像头分辨率高度
sensor.height()

参数
无

返回值
int类型的摄像头分辨率高度

11. 获取帧缓冲
获取当前帧缓冲区
sensor.get_fb()

参数
无

返回值
image类型的对象

#MicroPython动手做（06）——零基础学MaixPy之单目摄像头
#测试程序之四：获取和显示实时帧数

#MicroPython动手做（06）——零基础学MaixPy之单目摄像头
#测试程序之四：获取和显示实时帧数
 
import sensor
import image
import lcd
import time
 
clock = time.clock()
lcd.init()
sensor.reset()
sensor.set_pixformat(sensor.RGB565)
sensor.set_framesize(sensor.QVGA)
sensor.run(1)
sensor.skip_frames(30)
while True:
    clock.tick()
    img = sensor.snapshot()
    fps =clock.fps()
    img.draw_string(2,2, ("%2.1ffps" %(fps)), color=(0,128,0), scale=2)
    lcd.display(img)

　　

灯光下实时帧数大约15-17帧（fps）

单目摄像头sensor驱动
传感器模块，进行摄像头配置及图像抓取等，用于控制开发板摄像头完成摄像任务。

12. 获取ID
获取当前摄像头ID
sensor.get_id()

参数
无

返回值
int类型的ID

13. 设置彩条测试模式
将摄像头设置为彩条测试模式
开启彩条测试模式后，摄像头会输出一彩条图像，常用来检测摄像机总线是否连接正确。
sensor.set_colorbar(enable)

参数
enable: 1 表示开启彩条测试模式 0 表示关闭彩条测试模式

返回值
无

14. 设置对比度
设置摄像头对比度
sensor.set_contrast(contrast)

参数
constrast: 摄像头对比度，范围为[-2,+2]

返回值
True : 设置成功
False: 设置错误

15. 设置亮度
设置摄像头亮度
sensor.set_brightness(brightness)

参数
constrast: 摄像头亮度，范围为[-2,+2]

返回值
True : 设置成功
False: 设置错误

16. 设置饱和度
设置摄像头饱和度
sensor.set_saturation(saturation)

参数
constrast: 摄像头饱和度，范围为[-2,+2]

返回值
True : 设置成功
False: 设置错误

视频：k210开发板采集图像，显示实时帧数（20秒）
https://v.youku.com/v_show/id_XNDYxODk0MjMwNA==.html

灯光下的实验场景

单目摄像头sensor驱动
传感器模块，进行摄像头配置及图像抓取等，用于控制开发板摄像头完成摄像任务。

17. 设置自动增益
设置摄像自动增益模式
sensor.set_auto_gain(enable,gain_db)

参数
enable: 1 表示开启自动增益 0 表示关闭自动增益
gain_db: 关闭自动增益时，设置的摄像头固定增益值，单位为dB
如果需要追踪颜色，需要关闭自动增益

返回值
无

18. 获取增益值
获取摄像头增益值
sensor.get_gain_db()

参数
无

返回值
float类型的增益值

19. 设置水平镜像
设置摄像头水平镜像
sensor.set_hmirror(enable)

参数
enable: 1 表示开启水平镜像 0 表示关闭水平镜像

返回值
无

20. 写入寄存器
往摄像头寄存器写入指定值
sensor.__write_reg(address, value)

参数
address: 寄存器地址
value ： 写入值

返回值
无

21. 读取寄存器
读取摄像头寄存器值
sensor.__read_reg(address)

参数
address: 寄存器地址

返回值
int类型的寄存器值