物体追跡カメラの作り方 for ラズパイ

Let’s play with AI.

こんにちは。

AI coordinator管理人の清水秀樹です。

皆さま、自作してますか？

私は色々なガラクタを日々生み出しています。

いずれ役に立つ日が来ることを信じて・・・・

物体追跡カメラを作ってみた。

こんなやつです。

いきなりソースコード

速くソースコード見せろって方はGitHubリポジトリにありますので使ってください。

一応補足しますと、公式サイトにサーボドライバーHATのセットアップ方法がありますので、そちらをまず試しましょう。

サンプルソースコードでウニョウニョ動けばOKです。

あとはラズパイにOpenCVをインストールするだけです。

これで準備完了。

tracking_camera.pyを起動すれば、カラーボール（赤）を追跡するカメラの出来上がり。

一応ソースコード載せときます。

import cv2
import numpy as np
import PCA9685
cap= cv2.VideoCapture(0)
x_medium = 0
y_medium = 0
PCA9685 = PCA9685.PCA9685
pwm = PCA9685(0x40, debug=False)
pwm.setPWMFreq(50)
X_MAX = 2500.0
X_MIN = 500.0
X_HOME = 1500.0
Y_MAX = 2500.0
Y_MIN = 500.0
Y_HOME = 1500.0
W = cap.get(cv2.CAP_PROP_FRAME_WIDTH)
H = cap.get(cv2.CAP_PROP_FRAME_HEIGHT)
fps = cap.get(cv2.CAP_PROP_FPS)
print('W,H,fps: ', W , H , fps)
def move(x_move, y_move):
    pwm.setServoPulse(0,x_move)
    pwm.setServoPulse(1,y_move)
move(X_HOME, Y_HOME)
#初期位置
now_degree_x, now_degree_y, move_degree_x, move_degree_y = X_HOME, Y_HOME, 0, 0
while True:
    _,  frame = cap.read()
    hsv_frame = cv2.cvtColor(frame, cv2.COLOR_BGR2HSV)
    # red color
    low_red  = np.array([161, 155, 84])
    high_red = np.array([179, 255 ,255])
    red_mask = cv2.inRange(hsv_frame, low_red, high_red)
    contours, _ = cv2.findContours(red_mask, cv2.RETR_TREE, cv2.CHAIN_APPROX_SIMPLE)
    contours = sorted(contours, key=lambda x:cv2.contourArea(x), reverse=True)
    for cnt in contours:
        (x, y, w, h) = cv2.boundingRect(cnt)
        #cv2.rectangle(frame, (x, y), (x + w, y + h), (0, 255, 0), 2)
        x_medium = int((x + x + w) / 2)
        y_medium = int((y + y + h) / 2)
        #640,480
        move_degree_x = now_degree_x - (x_medium-320)*0.3
        move_degree_y = now_degree_y - (y_medium-240)*0.3
        if move_degree_x > X_MIN and move_degree_x &lt; X_MAX:
            if move_degree_y > Y_MIN  and move_degree_y &lt; Y_MAX:
                move(move_degree_x, move_degree_y)
                now_degree_x = move_degree_x
                now_degree_y = move_degree_y
        #print(x_medium,y_medium)
        break
    cv2.line(frame, (x_medium, 0), (x_medium, 480), (0, 255, 0), 2)
    cv2.line(frame, (0, y_medium), (640, y_medium), (0, 255, 0), 2)
    cv2.imshow("Frame", frame)
    cv2.imshow("mask", red_mask)
    key = cv2.waitKey(1)
    if key == 27:
        break
cap.release()
cv2.destoyALLWindows()
</pre>

今回は簡単に首振りカメラを作りたかったので、カラートラッキングで試しています。

これが出来れば物体検知AIを使って、人だの犬だの猫だのでも実行できます。

ただ、ラズパイではマシンパワーの課題はあるかと思いますが・・・

2軸カメラマウントの準備

Aliexpressで購入したマウントを使いました。

袋の中に部品がすし詰め状態で郵送されてきましたが、中身は問題なかったです。

Amazonで販売しているこちらの商品でも代替出来ます。

以前はこちらを使っていましたが、組立時にプラスチックを削る作業なんかが発生して面倒くさいので、今回はやめました。

サーボドライバーHAT

これですね。

ラズパイに差し込む形で使用します。

さて組み立てるか

組み立てるとこんな感じで、出来上がり。

どんなニーズに使えるか謎ですが、組み立て後は割と達成感得られるかと思います。

遠隔操作ロボットを作っていると分かるのですが、カメラの魚眼レンズでも視野角狭く感じるので、joystickでウニョウニョカメラの向きを変えられるように使うと便利ですね。

YouTubeでも組み立ての様子を紹介しています。

興味があればご覧ください。

それではまた！！

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About The Author

Hideki

東京大学発AIスタートアップでロボット開発室室長・画像解析室室長・動画解析室室長を務め、画像認識関連のAI特許を在籍中に3件取得。その後、KDDIグループでプロダクトリーダーとして自然言語処理パッケージの自社開発を経て、現在はAGRIST株式会社の執行役員CTO 兼 VPoEとして、農業の人手不足解決に向けた収穫ロボットの開発組織を統括しています。AI・ハード・エレキ・通信・クラウド・IoTまでを一気通貫で設計できる視点を強みに、性能だけでなく「感動やワクワク体験」までデザインできるロボットの研究を進めています。並行して、AI coordinatorとして企業のAI導入・教育機関のAI授業・地域の技術相談を月額契約で継続伴走しています。

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