Arduino video capture

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目次

Arduino video capture and movie transmitter

Arduino でビデオキャプチャー(ビデオ入力)及びキャプチャーデータを無線電送する実験中です。 キャプチャー速度と電送速度は動画と認識出来るフレームレートが得られる事を目標とします。

部品

  • Arduino pro mini 5V 16MHz
  • LM1881 ビデオ・シンク・セパレーター
  • 5V 3.3V 双方向信号変換器
  • XBee Wi-Fi
  • XBee電源供給及び端子ピッチ変換アダプター
  • 抵抗
  • コンデンサ
  • 接続ケーブル類
  • ブレッドボード

詳細な部品はブレッドボードからユニバーサル基板に移行する際に記述します。

計画

  1. Arduinoのアナログコンパレータを用いて、ビデオ映像の2値画像をキャプチャーします。
    グレースケールでは無く、黒と白の2値のみです。
    簡単に言うとFAXの動画版のような感じになります。
  2. Arduino にてキャプチャーしたデータを、SPIで接続したXBee Wi-FiにてUDPでPCにデータ転送します。
  3. 自作WindowsアプリケーションにてXBee Wi-Fiからのデータを受信し、PCのディスプレイに動画(映像)として表示します。

進捗状況

  • ビデオ映像をArduinoにて2値化キャプチャーを行う部分は実験完了。
  • XBeeでデータ転送を行う部分も実装完了しているが、途中エラーが出て5秒程データが送信されない場合があります。
  • 映像表示Windowsアプリケーションはベーター版ではあるものの作成しました。

課題

  • 映像品質の向上
    → 下記、考察にて言及
  • XBee Wi-Fi での UDP 送信成功率を上げる事
    → Arduinoスケッチの改良が必要
  • Windows アプケーションの画像表示速度の向上
    → Windowsアプリケーションの最適化が必要
  • 映像の多値化(グレースケール化)
    → 回路、スケッチ、Windowsアプリケーション全ての改良が必要

写真

写真1:Arduinoビデオキャプチャー実験回路


写真2:Arduinoビデオキャプチャー画像表示Windowsアプリケーション


動画

Arduino に液晶をつないで同動画を表示させていた片がいらっしゃったので真似してみました。こちらは、画質が…。


考察

ビデオ映像品質が壊滅的です。

要因は、

  1. CCDカメラで液晶ディスプレイを撮っている為
  2. CCDからの映像品質が悪い
  3. NTSCのカラー信号がアナログコンパレータの閾値をまたいでいる
  4. 実験回路のアナログ品質が悪い(寄生容量とかそういうの…)
  5. LM1881 の Rset の調整を忘れていた
  6. 電源供給が安定していない
  7. XBee Wi-Fi がノイズを発射している

等いろいろ考えられます。

オシロスコープ等の計測器が無い環境で作ったので、イマイチ原因追求ができていません。

NTSCのYC分離をせずいきなりアナログコンパレータにつないでいるので、CをフィルターしてYだけ入れるとどうなるか調べるのもありかもしれません。

Arduinoで作成出来るオシロレベルでチェック位は行うつもりです。どこまで使えるかは未知数です。

地デジをNTSC変換した映像だと上記写真2の様に、そこまでノイズは載っていません。

今回は、ArduinoとXBee Wi-FiのUDP送信でどの程度動画のワイヤレス電送ができるのかの実験でもありました。

映像同期をしっかり取るなど、スケッチの書き方次第ではさらに高速化出来る可能性はあります。

また、XBee Wi-Fiが途中でエラーを起こし、自然に復帰する原因も追求していません。

課題は多数あるのですが、出来るかできないかで言えば、ある程度出来ると言えると思います。

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