嵌入式硬件篇---OpenMV基本使用自动增益\曝光\白平衡

前言

以上就是今天要讲的内容，本文简单介绍了基本使用以及自动增益\自动曝光\自动白平衡。

第一部分:基本使用

import sensor#引入感光元件的模块

#设置摄像头参数
sensor.reset()#1.初始化感光元件
sensor.set_pixformat(sensor.RGB565)#2.设置采集图像为彩色
sensor.set_framesize(sensor.QVGA)#设置采集图像的大小
sensor.skip_frames()#跳过n张照片，在更改设置后，跳过一些帧，等待感光元件变稳定。

#一直拍照
while(True):
    img = sensor.snapshot()#拍摄一张照片，img为一个image对象

摄像头初始化

sensor.reset() 初始化感光元件

设置彩色／黑白图像

sensor.set_pixformat() 设置像素模式。

参数:
sensor.GRAYSCALE: 灰度，每个像素8bit。
sensor.RGB565: 彩色，每个像素16bit。

设置图像大小

sensor.set_framesize() 设置图像的大小

参数:
sensor.QQCIF: 88x72
sensor.QCIF: 176x144
sensor.CIF: 352x288
sensor.QQSIF: 88x60
sensor.QSIF: 176x120
sensor.SIF: 352x240
sensor.QQQQVGA: 40x30
sensor.QQQVGA: 80x60
sensor.QQVGA: 160x120
sensor.QVGA: 320x240
sensor.VGA: 640x480
sensor.HQQQVGA: 80x40
sensor.HQQVGA: 160x80
sensor.HQVGA: 240x160
sensor.B64X32: 64x32 (用于帧差异 image.find_displacement())
sensor.B64X64: 64x64 用于帧差异 image.find_displacement())
sensor.B128X64: 128x64 (用于帧差异 image.find_displacement())
sensor.B128X128: 128x128 (用于帧差异 image.find_displacement())
sensor.LCD: 128x160 (用于LCD扩展板)
sensor.QQVGA2: 128x160 (用于LCD扩展板)
sensor.WVGA: 720x480 (用于 MT9V034)
sensor.WVGA2:752x480 (用于 MT9V034)
sensor.SVGA: 800x600 (仅用于 OV5640 感光元件)
sensor.XGA: 1024x768 (仅用于 OV5640 感光元件)
sensor.SXGA: 1280x1024 (仅用于 OV5640 感光元件)
sensor.UXGA: 1600x1200 (仅用于 OV5640 感光元件)
sensor.HD: 1280x720 (仅用于 OV5640 感光元件)
sensor.FHD: 1920x1080 (仅用于 OV5640 感光元件)
sensor.QHD: 2560x1440 (仅用于 OV5640 感光元件)
sensor.QXGA: 2048x1536 (仅用于 OV5640 感光元件)
sensor.WQXGA: 2560x1600 (仅用于 OV5640 感光元件)
sensor.WQXGA2: 2592x1944 (仅用于 OV5640 感光元件)

跳过一些帧

sensor.skip_frames(n=10) 跳过n张照片，在更改设置后，跳过一些帧，等待感光元件变稳定。

获取一张图像

sensor.snapshot() 拍摄一张照片，返回一个image对象。

第二部分:自动增益／白平衡／曝光

sensor.set_auto_gain() 自动增益开启（True）或者关闭（False）。

在使用颜色追踪时，需要关闭自动增益。

sensor.set_auto_whitebal() 自动白平衡开启（True）或者关闭（False）。

在使用颜色追踪时，需要关闭自动白平衡。

sensor.set_auto_exposure(enable[\, exposure_us])

enable 打开（True）或关闭（False）自动曝光。默认打开。
如果 enable 为False， 则可以用 exposure_us 设置一个固定的曝光时间（以微秒为单位）。

1. 自动增益（Auto Gain）

作用

自动增益控制（AGC）用于调整图像的亮度。当环境光线较暗时，增益值会增加以放大信号，使图像变亮；当环境光线较亮时，增益值会降低以避免过曝。

相关函数

sensor.set_auto_gain(enable)
启用或禁用自动增益控制。

enable=True：启用自动增益（默认）。

enable=False：禁用自动增益，手动设置增益值。

sensor.get_gain_db()
获取当前增益值（单位：分贝，dB）。

sensor.set_auto_gain(False) + sensor.set_gain(value)
禁用自动增益后，手动设置增益值（value为增益值，范围取决于摄像头型号）。

使用场景

在光线变化较大的环境中，启用自动增益可以动态调整图像亮度。

如果需要固定增益值（如避免噪声干扰），可以禁用自动增益并手动设置。

示例代码
import sensor

#初始化摄像头
sensor.reset()
sensor.set_pixformat(sensor.RGB565)
sensor.set_framesize(sensor.QVGA)

#启用自动增益
sensor.set_auto_gain(True)

#获取当前增益值
print("Current Gain:", sensor.get_gain_db())

#禁用自动增益并手动设置增益值
sensor.set_auto_gain(False)
sensor.set_gain(10)  # 设置增益值为10dB

2. 自动曝光（Auto Exposure）

作用

自动曝光控制（AEC）用于调整图像的曝光时间，以确保图像在不同光照条件下都能获得合适的亮度。曝光时间越长，图像越亮，但可能导致运动模糊；曝光时间越短，图像越暗，但能捕捉快速运动。

相关函数

sensor.set_auto_exposure(enable)
启用或禁用自动曝光控制。

enable=True：启用自动曝光（默认）。

enable=False：禁用自动曝光，手动设置曝光时间。

sensor.get_exposure_us()
获取当前曝光时间（单位：微秒，µs）。

sensor.set_auto_exposure(False) + sensor.set_exposure_us(value)
禁用自动曝光后，手动设置曝光时间（value为曝光时间，范围取决于摄像头型号）。

使用场景

在光线变化较大的环境中，启用自动曝光可以动态调整图像亮度。

如果需要固定曝光时间（如避免运动模糊），可以禁用自动曝光并手动设置。

示例代码
import sensor

#初始化摄像头
sensor.reset()
sensor.set_pixformat(sensor.RGB565)
sensor.set_framesize(sensor.QVGA)

#启用自动曝光
sensor.set_auto_exposure(True)

#获取当前曝光时间
print("Current Exposure:", sensor.get_exposure_us())

#禁用自动曝光并手动设置曝光时间
sensor.set_auto_exposure(False)
sensor.set_exposure_us(10000)  # 设置曝光时间为10000µs

3. 自动白平衡（Auto White Balance）

作用

自动白平衡（AWB）用于调整图像的色彩平衡，以确保在不同光源下（如日光、白炽灯、荧光灯）图像的色彩表现准确。白平衡通过调整红、绿、蓝三个通道的增益来校正色彩。

相关函数

sensor.set_auto_whitebal(enable)
启用或禁用自动白平衡。

enable=True：启用自动白平衡（默认）。

enable=False：禁用自动白平衡，手动设置白平衡增益。

sensor.get_rgb_gain_db()
获取当前红、绿、蓝三个通道的增益值（单位：分贝，dB）。

sensor.set_auto_whitebal(False) + sensor.set_rgb_gain(r_gain, g_gain, b_gain)
禁用自动白平衡后，手动设置红、绿、蓝三个通道的增益值。

使用场景

在光源颜色变化较大的环境中，启用自动白平衡可以动态调整色彩平衡。
如果需要固定色彩表现（如避免色偏），可以禁用自动白平衡并手动设置。

示例代码

import sensor

#初始化摄像头
sensor.reset()
sensor.set_pixformat(sensor.RGB565)
sensor.set_framesize(sensor.QVGA)

#启用自动白平衡
sensor.set_auto_whitebal(True)

#获取当前白平衡增益值
print("Current RGB Gain:", sensor.get_rgb_gain_db())

#禁用自动白平衡并手动设置增益值
sensor.set_auto_whitebal(False)
sensor.set_rgb_gain(2.0, 1.5, 1.8)  # 设置红、绿、蓝增益值

4. 综合使用

在实际应用中，自动增益、自动曝光和自动白平衡通常需要结合使用，以确保图像质量。以下是一个综合示例：

import sensor

#初始化摄像头
sensor.reset()
sensor.set_pixformat(sensor.RGB565)
sensor.set_framesize(sensor.QVGA)

#启用自动增益、自动曝光、自动白平衡
sensor.set_auto_gain(True)
sensor.set_auto_exposure(True)
sensor.set_auto_whitebal(True)

#捕获图像并显示
while True:
    img = sensor.snapshot()
    print("Gain:", sensor.get_gain_db(), "Exposure:", sensor.get_exposure_us(), "RGB Gain:", sensor.get_rgb_gain_db())

5. 注意事项

性能影响

性能影响：自动增益、自动曝光和自动白平衡会增加计算开销，可能降低帧率。

手动调优

手动调优：在特定场景下（如固定光源环境），手动设置增益、曝光和白平衡可以获得更好的效果。

硬件限制

硬件限制：不同摄像头模块的增益、曝光和白平衡范围可能不同，需参考具体型号的文档。

通过合理使用这些功能，可以在不同环境下获得高质量的图像，为后续的图像处理任务（如目标检测、颜色识别）奠定基础。

总结

以上就是今天要讲的内容，本文仅仅简单介绍了基本使用以及自动增益\自动曝光\自动白平衡。