हैकरबॉक्स 0024: विजन क्वेस्ट: 11 कदम

2024 लेखक: John Day | [email protected]. अंतिम बार संशोधित: 2024-01-30 09:23

विज़न क्वेस्ट - इस महीने हैकरबॉक्स हैकर्स कंप्यूटर विज़न और सर्वो मोशन ट्रैकिंग के साथ प्रयोग कर रहे हैं। इस निर्देश में हैकरबॉक्स # 0024 के साथ काम करने की जानकारी है, जिसे आप अंतिम आपूर्ति के दौरान यहां उठा सकते हैं। इसके अलावा, यदि आप हर महीने अपने मेलबॉक्स में इस तरह का हैकरबॉक्स प्राप्त करना चाहते हैं, तो कृपया HackerBoxes.com पर सदस्यता लें और क्रांति में शामिल हों!

हैकरबॉक्स 0024 के लिए विषय और सीखने के उद्देश्य:

• कंप्यूटर विजन के साथ प्रयोग
• ओपनसीवी (कंप्यूटर विजन) की स्थापना
• Arduino IDE से Arduino नैनो की प्रोग्रामिंग
• Arduino नैनो के साथ सर्वो मोटर्स को नियंत्रित करना
• मैकेनिकल पैन और टिल्ट असेंबली को असेंबल करना
• माइक्रोकंट्रोलर के साथ पैन और टिल्ट मोशन को नियंत्रित करना
• OpenCV का उपयोग करके फेस ट्रैकिंग करना

HackerBoxes DIY इलेक्ट्रॉनिक्स और कंप्यूटर प्रौद्योगिकी के लिए मासिक सदस्यता बॉक्स सेवा है। हम शौक़ीन, निर्माता और प्रयोगकर्ता हैं। हम सपनों के सपने देखने वाले हैं। ग्रह हैक!

चरण 1: हैकरबॉक्स 0024: बॉक्स सामग्री

• HackerBoxes #0024 संग्रहणीय संदर्भ कार्ड
• तीन ब्रैकेट पैन और झुकाव विधानसभा
• सहायक उपकरण के साथ दो MG996R सर्वो
• दो एल्युमिनियम सर्कुलर सर्वो कप्लर्स
• Arduino नैनो V3 - 5V, 16MHz, माइक्रोयूएसबी
• यूएसबी केबल के साथ डिजिटल कैमरा असेंबली
• यूनिवर्सल क्लिप माउंट के साथ तीन लेंस
• चिकित्सा निरीक्षण पेन लाइट
• ड्यूपॉन्ट पुरुष/महिला जंपर्स
• माइक्रोयूएसबी केबल
• एक्सक्लूसिव ओपनसीवी डिकल
• एक्सक्लूसिव दीया डे मुर्टोस डेकाल

कुछ अन्य चीजें जो मददगार होंगी:

• कैमरा बेस के लिए लकड़ी का छोटा बोर्ड स्क्रैप
• सोल्डरिंग आयरन, सोल्डर और बेसिक सोल्डरिंग टूल्स
• सॉफ्टवेयर टूल्स चलाने के लिए कंप्यूटर

सबसे महत्वपूर्ण बात, आपको रोमांच की भावना, DIY भावना और हैकर की जिज्ञासा की आवश्यकता होगी। हार्डकोर DIY इलेक्ट्रॉनिक्स कोई मामूली खोज नहीं है, और हम इसे आपके लिए कम नहीं कर रहे हैं। लक्ष्य प्रगति है, पूर्णता नहीं। जब आप रोमांच बनाए रखते हैं और आनंद लेते हैं, तो नई तकनीक सीखने और कुछ परियोजनाओं के काम करने की उम्मीद से बहुत संतुष्टि प्राप्त की जा सकती है। हम सुझाव देते हैं कि प्रत्येक कदम धीरे-धीरे उठाएं, विवरणों को ध्यान में रखते हुए, और मदद मांगने में कभी संकोच न करें।

अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न: हम सभी HackerBox सदस्यों से वास्तव में एक बड़ा उपकार करना चाहते हैं। सहायता से संपर्क करने से पहले कृपया HackerBoxes वेबसाइट पर अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्नों की समीक्षा करने के लिए कुछ मिनट दें। जबकि हम स्पष्ट रूप से सभी सदस्यों की यथासंभव मदद करना चाहते हैं, हमारे अधिकांश समर्थन ईमेल में सरल प्रश्न शामिल होते हैं जिन्हें अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न में स्पष्ट रूप से संबोधित किया जाता है। समझने के लिए धन्यवाद!

चरण 2: कंप्यूटर विजन

कंप्यूटर विज़न एक अंतःविषय क्षेत्र है जो इस बात से संबंधित है कि कंप्यूटर डिजिटल छवियों या वीडियो से उच्च-स्तरीय समझ कैसे प्राप्त करते हैं। इंजीनियरिंग के दृष्टिकोण से, कंप्यूटर विज़न उन कार्यों को स्वचालित करना चाहता है जो मानव दृश्य प्रणाली कर सकती है। एक वैज्ञानिक अनुशासन के रूप में, कंप्यूटर विज़न कृत्रिम प्रणालियों के पीछे के सिद्धांत से संबंधित है जो छवियों से जानकारी निकालते हैं। छवि डेटा कई रूप ले सकता है, जैसे वीडियो अनुक्रम, कई कैमरों से दृश्य, या मेडिकल स्कैनर से बहु-आयामी डेटा। एक तकनीकी अनुशासन के रूप में, कंप्यूटर विज़न कंप्यूटर विज़न सिस्टम के निर्माण के लिए अपने सिद्धांतों और मॉडलों को लागू करना चाहता है। कंप्यूटर विज़न के उप-डोमेन में दृश्य पुनर्निर्माण, घटना का पता लगाना, वीडियो ट्रैकिंग, ऑब्जेक्ट रिकग्निशन, 3 डी पोज़ एस्टीमेशन, लर्निंग, इंडेक्सिंग, मोशन एस्टीमेशन और इमेज रिस्टोरेशन शामिल हैं।

यह ध्यान रखना दिलचस्प है कि कंप्यूटर विज़न को कंप्यूटर ग्राफिक्स का विलोम माना जा सकता है।

चरण 3: प्रसंस्करण और ओपनसीवी

प्रसंस्करण एक लचीली सॉफ्टवेयर स्केचबुक और दृश्य कला के संदर्भ में कोड करना सीखने के लिए एक भाषा है। प्रसंस्करण ने दृश्य कला के भीतर सॉफ्टवेयर साक्षरता और प्रौद्योगिकी के भीतर दृश्य साक्षरता को बढ़ावा दिया है। हजारों छात्र, कलाकार, डिजाइनर, शोधकर्ता और शौक़ीन हैं जो सीखने और प्रोटोटाइप के लिए प्रसंस्करण का उपयोग करते हैं।

OpenCV (ओपन सोर्स कंप्यूटर विज़न लाइब्रेरी) एक ओपन सोर्स कंप्यूटर विज़न और मशीन लर्निंग सॉफ़्टवेयर लाइब्रेरी है। OpenCV को कंप्यूटर विज़न अनुप्रयोगों के लिए एक सामान्य बुनियादी ढांचा प्रदान करने और वाणिज्यिक उत्पादों में मशीन धारणा के उपयोग में तेजी लाने के लिए बनाया गया था। ओपनसीवी लाइब्रेरी में 2500 से अधिक अनुकूलित एल्गोरिदम हैं, जिसमें क्लासिक और अत्याधुनिक कंप्यूटर विज़न और मशीन लर्निंग एल्गोरिदम दोनों का एक व्यापक सेट शामिल है। इन एल्गोरिदम का उपयोग चेहरों का पता लगाने और पहचानने, वस्तुओं की पहचान करने, वीडियो में मानव क्रियाओं को वर्गीकृत करने, कैमरा आंदोलनों को ट्रैक करने, चलती वस्तुओं को ट्रैक करने आदि के लिए किया जा सकता है।

"उदाहरण जोड़ें" का चयन करके और फिर वीडियो और ओपनसीवी पुस्तकालयों दोनों को स्थापित करने वाले पुस्तकालय टैब के तहत फ़ाइल> उदाहरण मेनू से प्रसंस्करण के भीतर ओपनसीवी स्थापित करें। बेसिक फेस ट्रैकिंग के लिए LiveCamTest उदाहरण खोलें। प्रसंस्करण उदाहरणों के लिए यहां कुछ अन्य ओपनसीवी देखें।

और अधिक संसाधनों:

कंप्यूटर विज़न के साथ शुरुआत करना एक पुस्तक परियोजना है जो कंप्यूटर दृष्टि के साथ रचनात्मक प्रयोग के लिए एक आसान प्रवेश बिंदु प्रदान करती है। यह कंप्यूटर विज़न प्रोजेक्ट बनाने के लिए आवश्यक कोड और अवधारणाओं का परिचय देता है।

पायथन के साथ प्रोग्रामिंग कंप्यूटर विज़न पीसीवी पर एक ओ'रेली किताब है, जो कंप्यूटर विज़न के लिए एक ओपन सोर्स पायथन मॉड्यूल है।

ओपनसीवी सीखना

कंप्यूटर विजन: एल्गोरिदम और अनुप्रयोग

मास्टरींग ओपनसीवी

विजुअल रिकग्निशन के लिए स्टैनफोर्ड कोर्स CS231n कन्वेन्शनल न्यूरल नेटवर्क्स (16 वीडियो)

क्रिस उर्मसन टेड टॉक कैसे एक चालक रहित कार सड़क को देखती है

चरण 4: Arduino नैनो माइक्रोकंट्रोलर प्लेटफ़ॉर्म

हम अपने पैन और टिल्ट कैमरा माउंट में सर्वो को नियंत्रित करने के लिए किसी भी सामान्य माइक्रोकंट्रोलर प्लेटफॉर्म का उपयोग कर सकते हैं। Arduino नैनो एक सतह-माउंट, ब्रेडबोर्ड के अनुकूल, एकीकृत USB के साथ छोटा Arduino बोर्ड है। यह आश्चर्यजनक रूप से पूर्ण विशेषताओं वाला और हैक करने में आसान है।

विशेषताएं:

• माइक्रोकंट्रोलर: एटमेल ATmega328P
• वोल्टेज: 5V
• डिजिटल I/O पिन: 14 (6 PWM)
• एनालॉग इनपुट पिन: 8
• डीसी करंट प्रति आई/ओ पिन: ४० एमए
• फ्लैश मेमोरी: 32 केबी (बूटलोडर के लिए 2 केबी)
• एसआरएएम: 2 केबी
• ईईपीरोम: 1 केबी
• घड़ी की गति: 16 मेगाहर्ट्ज
• आयाम: 17 मिमी x 43 मिमी

अरुडिनो नैनो का यह विशेष संस्करण ब्लैक रोबोटडिन डिज़ाइन है। इंटरफ़ेस एक ऑन-बोर्ड माइक्रोयूएसबी पोर्ट द्वारा है जो कई मोबाइल फोन और टैबलेट के साथ उपयोग किए जाने वाले समान माइक्रोयूएसबी केबल के साथ संगत है।

Arduino Nanos में बिल्ट-इन USB/सीरियल ब्रिज चिप है। इस विशेष संस्करण पर, ब्रिज चिप CH340G है। ध्यान दें कि विभिन्न प्रकार के यूएसबी/सीरियल ब्रिज चिप्स विभिन्न प्रकार के Arduino बोर्डों पर उपयोग किए जाते हैं। ये चिप्स आपको कंप्यूटर के USB पोर्ट को Arduino के प्रोसेसर चिप पर सीरियल इंटरफ़ेस के साथ संचार करने की अनुमति देते हैं।

कंप्यूटर के ऑपरेटिंग सिस्टम को USB/सीरियल चिप के साथ संचार करने के लिए डिवाइस ड्राइवर की आवश्यकता होती है। ड्राइवर IDE को Arduino बोर्ड के साथ संचार करने की अनुमति देता है। जिस विशिष्ट डिवाइस ड्राइवर की आवश्यकता होती है वह ओएस संस्करण और यूएसबी/सीरियल चिप के प्रकार दोनों पर निर्भर करता है। CH340 USB/सीरियल चिप्स के लिए, कई ऑपरेटिंग सिस्टम (UNIX, Mac OS X, या Windows) के लिए ड्राइवर उपलब्ध हैं। CH340 का निर्माता यहां उन ड्राइवरों की आपूर्ति करता है।

जब आप पहली बार Arduino नैनो को अपने कंप्यूटर के USB पोर्ट में प्लग करते हैं, तो हरी बिजली की रोशनी आनी चाहिए और कुछ ही समय बाद नीली एलईडी धीरे-धीरे झपकना शुरू कर देनी चाहिए। ऐसा इसलिए होता है क्योंकि नैनो में BLINK प्रोग्राम पहले से लोड होता है, जो एकदम नए Arduino Nano पर चल रहा है।

चरण 5: Arduino एकीकृत विकास पर्यावरण (IDE)

यदि आपके पास अभी तक Arduino IDE स्थापित नहीं है, तो आप इसे Arduino.cc. से डाउनलोड कर सकते हैं

यदि आप Arduino पारिस्थितिकी तंत्र में काम करने के लिए अतिरिक्त परिचयात्मक जानकारी चाहते हैं, तो हम सुझाव देते हैं कि HackerBoxes Starter कार्यशाला के निर्देशों की जाँच करें।

नैनो को माइक्रोयूएसबी केबल में और केबल के दूसरे छोर को कंप्यूटर पर यूएसबी पोर्ट में प्लग करें, Arduino IDE सॉफ़्टवेयर लॉन्च करें, टूल> पोर्ट के तहत IDE में उपयुक्त USB पोर्ट का चयन करें (इसमें "wchusb" के साथ एक नाम होने की संभावना है)) टूल> बोर्ड के तहत IDE में "Arduino Nano" भी चुनें।

अंत में, उदाहरण कोड का एक टुकड़ा लोड करें:

फ़ाइल-> उदाहरण-> मूल बातें-> ब्लिंक

यह वास्तव में वह कोड है जो नैनो पर पहले से लोड किया गया था और नीली एलईडी को धीरे-धीरे ब्लिंक करने के लिए अभी चलना चाहिए। तदनुसार, यदि हम इस उदाहरण कोड को लोड करते हैं, तो कुछ भी नहीं बदलेगा। इसके बजाय, आइए कोड को थोड़ा संशोधित करें।

बारीकी से देखने पर, आप देख सकते हैं कि प्रोग्राम एलईडी को चालू करता है, 1000 मिलीसेकंड (एक सेकंड) की प्रतीक्षा करता है, एलईडी को बंद कर देता है, एक और सेकंड की प्रतीक्षा करता है, और फिर यह सब फिर से करता है - हमेशा के लिए।

दोनों "देरी (1000)" कथनों को "देरी (100)" में बदलकर कोड को संशोधित करें। यह संशोधन एलईडी को दस गुना तेजी से झपकाएगा, है ना?

आइए आपके संशोधित कोड के ठीक ऊपर UPLOAD बटन (तीर आइकन) पर क्लिक करके संशोधित कोड को नैनो में लोड करें। स्थिति की जानकारी के लिए कोड के नीचे देखें: "संकलन" और फिर "अपलोडिंग"। आखिरकार, आईडीई को "अपलोडिंग पूर्ण" इंगित करना चाहिए और आपकी एलईडी तेजी से चमकती होनी चाहिए।

अगर ऐसा है तो बधाई! आपने अभी-अभी अपना पहला एम्बेडेड कोड हैक किया है।

एक बार जब आपका फास्ट-ब्लिंक संस्करण लोड और चल रहा हो, तो क्यों न देखें कि क्या आप एलईडी को दो बार तेजी से झपकाने के लिए कोड को फिर से बदल सकते हैं और फिर दोहराने से पहले कुछ सेकंड प्रतीक्षा कर सकते हैं? इसे आज़माइए! कुछ अन्य पैटर्न के बारे में कैसे? एक बार जब आप एक वांछित परिणाम की कल्पना करने, उसे कोडिंग करने और योजना के अनुसार काम करने के लिए इसे देखने में सफल हो जाते हैं, तो आपने एक सक्षम हार्डवेयर हैकर बनने की दिशा में एक बड़ा कदम उठाया है।

चरण 6: सर्वो मोटर्स

सर्वो मोटर्स को आम तौर पर दोहराए जाने वाले विद्युत दालों की एक श्रृंखला द्वारा नियंत्रित किया जाता है जहां दालों की चौड़ाई सर्वो की स्थिति को इंगित करती है। पल्स चौड़ाई मॉड्यूलेटेड (पीडब्लूएम) नियंत्रण संकेत अक्सर एक सामान्य माइक्रोकंट्रोलर जैसे अरुडिनो द्वारा उत्पन्न होता है।

छोटे हॉबी सर्वो, जैसे कि MG996R, एक मानक तीन-तार कनेक्शन के माध्यम से जुड़े हुए हैं: एक डीसी बिजली की आपूर्ति के लिए दो तार और नियंत्रण दालों को ले जाने के लिए एक तार। MG996R सर्वो में 4.8-7.2 VDC का ऑपरेटिंग वोल्टेज रेज है।

चरण 7: पैन और टिल्ट मैकेनिज्म को असेंबल करना

1. दोनों MG996R सर्वो को उनके बैग से खींच लें और शामिल सामान को अभी के लिए अलग रख दें।
2. प्रत्येक सर्वो के लिए एक एल्यूमीनियम, गोलाकार सर्वो युग्मक संलग्न करें। ध्यान दें कि कप्लर्स सर्वो से अलग बैग में आते हैं। कपलर बहुत टाइट फिट है। सर्वो आउटपुट के अंत में युग्मक को दबाकर प्रारंभ करें और फिर केंद्र छेद में एक स्क्रू थ्रेड करें। सर्वो आउटपुट पर कपलर खींचने के लिए धागे को कस लें।
3. ध्यान दें कि पैन-टिल्ट असेंबली के लिए तीन ब्रैकेट हैं - दो बॉक्स-ब्रैकेट और एक यू-ब्रैकेट।
4. सर्वो में से एक के लिए एल्यूमीनियम सर्कल पर बॉक्स-ब्रैकेट में से एक को माउंट करें। हम इस सर्वो को पैन सर्वो कहेंगे। बॉक्स-ब्रैकेट को इसकी केंद्र की दीवार के साथ एल्यूमीनियम सर्कल के खिलाफ इस तरह उन्मुख करें कि बॉक्स ब्रैकेट की अन्य दो दीवारें पैन सर्वो से दूर हों। बॉक्स ब्रैकेट की मध्य दीवार पर केंद्र छेद का प्रयोग करें। इस व्यवस्था से पैन सर्वो को संलग्न बॉक्स-ब्रैकेट को सक्रिय करने के बाद चारों ओर घूमने की अनुमति मिलनी चाहिए।
5. अन्य सर्वो (टिल्ट सर्वो) को बॉक्स-ब्रैकेट में रखें जो पैन सर्वो के एल्यूमीनियम सर्कल से जुड़ा हुआ है। टिल्ट सर्वो को चिपकाने के लिए कम से कम दो नट और बोल्ट का उपयोग करें - प्रत्येक तरफ एक।
6. यू-ब्रैकेट को पकड़े हुए, बड़े पिवट माउंटिंग होल्स में से एक के माध्यम से यू के अंदर से पीतल "असर" डालें।
7. यू-ब्रैकेट को बेयरिंग के साथ टिल्ट सर्वो पर रखें जो कि बॉक्स ब्रैकेट के अंदर है जैसे कि दूसरा बड़ा पिवट माउंटिंग होल (बिना असर वाला) टिल्ट सर्वो पर एल्यूमीनियम सर्कल के साथ संरेखित हो।
8. यू-ब्रैकेट के एक तरफ एल्यूमीनियम सर्कल पर यू-ब्रैकेट को चिपकाने के लिए स्क्रू का उपयोग करें।
9. यू-ब्रैकेट के दूसरी तरफ, असर के माध्यम से और बॉक्स-ब्रैकेट में छोटे छेद में एक स्क्रू को कस लें। यह यू-ब्रैकेट को बाद में बॉक्स-ब्रैकेट के चारों ओर घूमने की अनुमति देनी चाहिए जब झुकाव सर्वो को सक्रिय किया जाता है।

चरण 8: पैन और टिल्ट असेंबली को माउंट करना

शेष बॉक्स-ब्रैकेट को कैमरे के आधार के रूप में काम करने के लिए एक छोटे लकड़ी के बोर्ड स्क्रैप में खराब कर दिया जा सकता है जैसा कि छवि में दिखाया गया है। अंत में, पैन सर्वो को उस शेष बॉक्स-ब्रैकेट के भीतर रखा जाता है जिसमें सर्वो को ब्रैकेट में चिपकाने के लिए कम से कम दो नट और बोल्ट का उपयोग किया जाता है - प्रत्येक तरफ एक।

चरण 9: पैन और टिल्ट असेंबली को वायर और टेस्ट करें

योजनाबद्ध के अनुसार सर्वो को तार करने के लिए, सर्वो से मूल महिला कनेक्टर को काटना सबसे तेज़ है और फिर नैनो पिन से जुड़े सिग्नल और ग्राउंड लाइन प्राप्त करने के लिए कुछ महिला ड्यूपॉन्ट जम्पर सिरों का उपयोग करें।

USB से सर्वो को बिजली देने के लिए नैनो में 5V आपूर्ति पर पर्याप्त करंट नहीं है, इसलिए एक अतिरिक्त आपूर्ति की सिफारिश की जाती है। यह 4.8-7.2 वोल्ट रेंज में कुछ भी हो सकता है। उदाहरण के लिए, चार एए बैटरी (श्रृंखला में) अच्छी तरह से काम करेंगी। बेंच सप्लाई या वॉल-वार्ट भी एक अच्छा विकल्प है।

PanTiltTest.ino के रूप में यहां संलग्न सरल उदाहरण Arduino कोड का उपयोग Arduino IDE पर सीरियल मॉनिटर से दो सर्वो के नियंत्रण का परीक्षण करने के लिए किया जा सकता है। उदाहरण कोड में सेट 9600bps से मेल खाने के लिए मॉनिटर बॉड दर सेट करें। 0 और 180 डिग्री के बीच कोण मान दर्ज करने से सर्वोस तदनुसार स्थिति में आ जाएगा।

अंत में, यूएसबी कैमरा मॉड्यूल (या अन्य सेंसर) को ट्रैकिंग अनुप्रयोगों में उपयोग के लिए पैन-टिल्ट असेंबली के यू-ब्रैकेट पर लगाया जा सकता है।

चरण 10: ओपनसीवी के साथ फेस ट्रैकिंग

एक मशीन विजन फेस-ट्रैकिंग सिस्टम को सबसिस्टम के संयोजन से लागू किया जा सकता है जैसा कि ब्लॉक आरेख में दिखाया गया है। Arduino के लिए SerialServoControl स्केच को निम्नलिखित स्पार्कफुन ट्यूटोरियल में OpenCV, प्रोसेसिंग, एक Arduino, एक USB कैमरा और एक मानव चेहरे को ट्रैक करने के लिए एक पैन / टिल्ट असेंबली का उपयोग करके संबंधित प्रदर्शन के साथ पाया जा सकता है। जब उपयोगकर्ता कमरे के चारों ओर घूमता है तब भी वीडियो फ्रेम में चेहरे को केंद्रित रखने के लिए डेमो कैमरे को पुनर्स्थापित करने के लिए दो सर्वो का उपयोग करता है। उदाहरण के लिए C# में कोड, CamBot वीडियो के लिए GitHub रिपॉजिटरी देखें।

चरण 11: ग्रह को हैक करें

यदि आपने इस इंस्ट्रक्टेबल का आनंद लिया है और चाहते हैं कि इस तरह के इलेक्ट्रॉनिक्स और कंप्यूटर टेक प्रोजेक्ट्स का एक बॉक्स हर महीने आपके मेलबॉक्स में पहुंचा दिया जाए, तो कृपया यहां सदस्यता लेकर हमसे जुड़ें।

नीचे दी गई टिप्पणियों में या हैकरबॉक्स फेसबुक पेज पर अपनी सफलता तक पहुंचें और साझा करें। निश्चित रूप से हमें बताएं कि क्या आपके कोई प्रश्न हैं या किसी चीज़ के लिए कुछ मदद की ज़रूरत है। HackerBoxes का हिस्सा बनने के लिए धन्यवाद। कृपया अपने सुझाव और प्रतिक्रिया प्राप्त करते रहें। HackerBoxes आपके बॉक्स हैं। चलो कुछ बढ़िया बनाते हैं!