Как решить проблему фокусировки камеры Raspberry Pi V2 с помощью модуля камеры с автофокусом
Дистанция фокусировки модуля камеры V2
Дистанция фокусировки официальных камер Raspberry Pi — от 1 м до бесконечности. Если снимать нужно ближе 1 м, потребуются дополнительные усилия.
Описание
Недостатки фиксированного фокуса
В простых задачах можно обойтись камерой с фиксированным фокусом. Но это всегда компромисс, и в некоторых отраслях такие камеры уходят в прошлое. Возьмём мобильные телефоны: почти у каждого смартфона и фронтальная, и основная камера — с автофокусом. Так в чём проблема фиксированного фокуса? Или иначе: почему крупные производители смартфонов отказываются от камер с фиксированным фокусом?
Съёмка — не всегда автономный процесс: за ней стоят намерения человека. В кадре есть то, что вас интересует, и именно на этом вы фокусируетесь. В каком-то смысле камера с фиксированным фокусом — пассивная: она снимает с неизменной фокусировкой.
У официальных камер V1 на 5 Мп нет нормального механизма фокусировки, поэтому чётко снять близкие объекты ими невозможно, а попытка покрутить объектив может закончиться поломкой модуля. В комплекте камер V2 на 8 Мп есть инструмент для регулировки объектива, им можно перефокусировать модуль. Но если навести фокус ближе, удалённые объекты останутся размытыми до следующей ручной регулировки. Иначе говоря, одной камерой без ручной подстройки нельзя чётко видеть и близкие к объективу, и удалённые объекты.
Что такое автофокус и зачем он нужен
Камера с автофокусом оснащена подвижным объективом с приводом от мотора: алгоритм анализирует сцену и наводит фокус. В отличие от камеры с фиксированным фокусом или ручной фокусировкой, фокусировкой здесь управляет программа, а вы можете сосредоточиться на том, чтобы выстроить лучший кадр.
Как уже сказано, камера с фиксированным фокусом при съёмке пассивна. Камера с программным управлением фокусом, напротив, активна: во время съёмки фокус легко перевести на то, что вас интересует.
Камера с автофокусом нужна, если вы снимаете объекты ближе 1 м от объектива, если одной камерой снимаете несколько объектов на разном расстоянии или если вручную крутить объектив туда-обратно неудобно. Всё управляется дистанционно программой — просто и аккуратно.
Подробнее об автофокусе в модулях камер Raspberry Pi — в статье Автофокус камеры Raspberry Pi: полное руководство.
Два модуля камер с автофокусом для Raspberry Pi
У стандартной камеры Pi объектив с фиксированным фокусом. В одних камерах он вклеен, и пользователь не может его регулировать, в других не вклеен, и фокус можно настроить вручную. Но бывает, что фокусом нужно управлять программно и дистанционно — когда до устройства не добраться. Для этого в Arducam разработали модули камер 5 Мп и 8 Мп с моторизованной фокусировкой для плат Raspberry Pi. Функцию автофокуса в Arducam тоже реализовали: исходный код демонстрации автофокуса опубликован на GitHub.
Характеристики
- Видеокамера высокой чёткости для Raspberry Pi Model A/B/B+, Raspberry Pi 2, Pi 3B, Pi 3B+ и Pi Zero
- Сенсор OV5647 5 Мп или IMX219 8 Мп с объективом с моторизованной фокусировкой
- Встроенный ИК-фильтр
- Угол обзора: 54° × 41°
- Поле обзора: 2,0 × 1,33 м на расстоянии 2 м
- Эквивалентное фокусное расстояние для полнокадровой зеркальной камеры: 35 мм
- Дистанция фокусировки: от 4 см до бесконечности
- Размер: 25 × 24 мм
- Плоский шлейф 15 см для разъёма MIPI CSI (Camera Serial Interface) на 15 контактов
Raspberry Pi официально поддерживает два модуля камер — OV5647 на 5 Мп и IMX219 на 8 Мп. Поэтому в Arducam сделали решения для обеих моделей, чтобы закрыть пробел: камеры с автофокусом для Raspberry Pi не было. Главное в такой доработке — моторизованный объектив и механизм фокусировки.
Камеру 5 Мп доработать проще: в Arducam изменили и плату камеры, и моторизованный объектив и получили новый модуль камеры. Камера V2 на 8 Мп защищена шифрованием от выпуска сторонними производителями, поэтому для неё в Arducam разработали автофокусную прямую замену: она заменяет штатный сенсор и объектив.
- Модуль камеры Arducam IMX219 с автофокусом — прямая замена камеры Raspberry Pi V2 и камеры для NVIDIA Jetson
- Модуль камеры Arducam OV5647 5 Мп 1080p с автофокусом для Raspberry Pi, совместим с Pi 5/4/3B+/3
К оборудованию прилагаются примеры кода для автофокуса и для ручного управления с клавиатуры. Автофокус работает на OpenCV, а управление с клавиатуры позволяет точно, шаг за шагом, настраивать фокус клавишами со стрелками вверх и вниз.
Видеодемонстрация
Видео опубликовано на YouTube.
