圖1 左圖為傳統PTZ攝影機，右圖為利用OpenQCam所完成的ePTZ攝影機。
在上一專案OpenQCam中，我們使用了一個五百萬畫像素(2592*1944)的攝像頭模組和一片QVGA(320*240)的LCD顯示屏，剛好符合上述情境，很適合應用在ePTZ上。如圖2左圖所示，取像時為2592*1944畫像素，我們可選擇性的截切一小塊再丟給LCD顯示，如圖2右圖所示，當截切內容大於LCD顯示解析度時，則先把影像縮小至320*240畫像素再顯示即可。
圖2 左圖為攝影機原始解析度及局部截切後解析度，右圖為LCD顯示解析度。
表1 不同巡行尺度參數
|
|
CW |
CH |
EW |
EH |
SW |
次 |
SH |
次 |
總移動 |
|
Full |
2592 |
1944 |
2592 |
1944 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
|
QVGA |
2592 |
1944 |
320 |
240 |
71 |
32 |
113 |
8 |
256 |
|
VGA |
2592 |
1944 |
640 |
480 |
122 |
16 |
122 |
12 |
192 |
|
HD |
2592 |
1944 |
1280 |
960 |
82 |
16 |
123 |
8 |
128 |
main.cpp
#include <stdio.h>
#include <iostream>
#include "ILI9341.h"
#include <opencv2/opencv.hpp>
#include <ctime>
#define MAX_W 2592
#define MAX_H 1944
using namespace std;
using namespace cv;
int main(int argc, char **argv)
{
// 巡行參數 0:原始解析度 / 1:QVGA / 2:VGA / 3:HD
int para_num = 0; // 巡行參數編號
int EW[4] = {2592, 320, 640, 1280}; // 裁切影像寬度
int EH[4] = {1944, 240, 480, 960}; // 裁切影像高度
int SW[4] = {2592, 71,122,82}; // 水平移動距離
int SH[4] = {1994, 113, 122, 123}; // 垂直移動距離
int curr_x = 0; // 目前巡行起點X
int curr_y = 0; // 目前巡行起點Y
int curr_ew = EW[0]; // 目前裁切影像寬度
int curr_eh = EH[0]; // 目前裁切影像高度
int curr_sx = SW[0]; // 目前水平移動距離
int curr_sh = SH[0]; // 目前垂直移動距離
double t0,t1,t2;
int result = LCD_Inital(); // LCD初始化
switch(result){ // 顯示初始化錯誤訊息
case 0:
printf("LCD inital OK.\n");
break;
case 1:
printf("BCM2835 inital failed. Are you running as root??\n");
break;
case 2:
printf("GPIO inital failed. Are you running as root??\n");
break;
case 3:
printf("SPI inital failed. Are you running as root??\n");
break;
case 4:
printf("ILI9341 inital failed. Please check PCB connection is OK.\n");
break;
default:
printf("LCD inital failed.\n");
}
if(result != 0)
return 0;
VideoCapture cap(0); // 啟動攝像頭連續取像
if (!cap.isOpened()) { // 若無法開啟則結束
cerr << "ERROR: Unable to open the camera" << endl;
return 0;
}
cap.set(CV_CAP_PROP_FRAME_WIDTH, 2592); // 設定攝像頭輸入為最大解析度
cap.set(CV_CAP_PROP_FRAME_HEIGHT,1944);
Mat matCap;
Mat matCapResize;
Mat matROI;
Mat matDisp;
int count = 0;
cout << "Start grabbing !" << endl;
LCD_SetHorizontalDisplay(); // 設定LCD為橫式顯示
char strFps[10]; // 儲存速度字串
t1 = (double)getTickCount(); // 取得目前時間
while(1) {
for(curr_y=0; curr_y<MAX_H-EH[para_num]; curr_y += SH[para_num]){
for(curr_x=0; curr_x<MAX_W-EW[para_num]; curr_x += SW[para_num]){
t0 = t1; // 儲存舊時間
t1 = (double)getTickCount(); // 儲存目前時間
cap >> matCap; // 將取得的影像複製到matCap
if(para_num == 0){
resize(matCap, matDisp, cv::Size(320,240), 0, 0, INTER_LINEAR); // 將影像縮至QVGA解析度到顯示區
}
else{
matROI = matCap(Rect(curr_x,curr_y,curr_ew,curr_eh)); // 裁切指定位置大小影像
resize(matROI, matDisp, cv::Size(320,240), 0, 0, INTER_LINEAR); // 將影像縮至QVGA解析度到顯示區
}
Mat matDispROI = matDisp(Rect(0, 0, 120, 90)); // 指定ROI區
rectangle(matCap, cv::Point(curr_x, curr_y),
cv::Point(curr_x+EW[para_num],curr_y+EH[para_num]), Scalar(0,0,255), 20); // 在原影像上畫ROI框
resize(matCap, matCapResize, cv::Size(120,90), 0, 0, INTER_NEAREST); // 將原始影像縮至120*90
matCapResize.copyTo(matDispROI); // 貼至顯示區左上角
// 計算兩次執行時間差 取倒數即為每秒幀數 顯示在LCD左上角
// 若不需顯示則註解掉下面兩行
sprintf(strFps,"%2.1f FPS", 1.0 / ((t1-t0) / getTickFrequency()));
putText(matDisp, strFps, Point(200,20), FONT_HERSHEY_DUPLEX, 0.8, Scalar(0,255,0),1);
// 將影像逐行顯示在LCD上
for(int i = 0; i < matDisp.rows; i++){
char *ptrS = matDisp.ptr<char>(i);
ILI9341_WriteLineBGR2RGB565(ptrS, matDisp.cols);
}
// 若無法取得影像則結束程式
if (matCap.empty()) {
cerr << "ERROR: Unable to grab from the camera" << endl;
return 0;
}
count ++;
if(count%2 == 0) // 工作中LED1閃爍
bcm2835_gpio_write(PIN_GPIO_LED_R, 1); // 點亮LED1
else
bcm2835_gpio_write(PIN_GPIO_LED_R, 0); // 熄減LED1
// 若SW1按下則切換到下一組巡行參數
if(bcm2835_gpio_lev(PIN_GPIO_SW1) != 0){
delay(10); // 去除按鍵彈跳
curr_x = MAX_W; // 強迫離開雙for loop
curr_y = MAX_H; //
}
// 若SW2按下則綠燈閃一下結束程式
if(bcm2835_gpio_lev(PIN_GPIO_SW2) != 0){
bcm2835_gpio_write(PIN_GPIO_LED_G, 1); // 點亮LED2
delay(50);
bcm2835_gpio_write(PIN_GPIO_LED_G, 0); // 熄減LED2
bcm2835_gpio_write(PIN_GPIO_LED_R, 0); // 熄減LED1
cap.release();
BCM2835_End();
cout << "Done!" <<endl;
return 0;
}
if(curr_x >= MAX_W)
break;
} // end of for loop curr_x
if(curr_y >= MAX_H)
break;
} // end of for loop curr_y
para_num ++;
if(para_num >= 4)
para_num = 0;
curr_ew = EW[para_num]; // 目前裁切影像寬度
curr_eh = EH[para_num]; // 目前裁切影像高度
curr_sx = SW[para_num]; // 目前水平移動距離
curr_sh = SH[para_num]; // 目前垂直移動距離
} // end of while
}
接著執行本專案已預建編譯指令批次檔 go.sh 進行編譯，等待約30 秒後即可完成，產生執行檔ePTZ，由於BCM2835 須要較高權限，所以執行時要加上 sudo，
完整操作如下所示。
sudo ./go.sh (編譯程式)
sudo ./ePTZ (執行程式)
執行後，會依序執行表1中四種尺度巡行參數，當按下SW1時會直接跳到下一組參數，每按一次則依序循環切換巡行參數，巡行時LED1(紅)閃爍表示工作中，當按下SW2時可結束程式。經實測在未進行程式優化下，執行速度大約有4.0~4.5 FPS，相當於移動一個步階大約200~220ms。
本專案是延續前一專案OpenQCam及做為熟悉本平台軟硬體架構很好的範例，程式的相關註解詳見各程式原始碼。受限於個人能力有限，撰文上難免產生誤解或疏漏，如有任何問題歡迎留言或來信指教！
作者：歐尼克斯實境互動工作室 https://omnixri.blogspot.tw/ (Dec. 2017)
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