El módulo de cámara puede agregar ojos a autos inteligentes o robots, ayudando al auto robot a realizar funciones como transmisión de imágenes de video y reconocimiento visual.
En comparación con las cámaras tradicionales, ¿qué ventajas únicas tienen los módulos de visión?
Hoy presentaré algunos tipos diferentes de módulos de visión para ayudar a los usuarios a elegir mejor la solución que más les convenga.
Acerca del módulo visual:
El módulo visual es un dispositivo que integra un chip de procesamiento y una cámara y tiene amplias capacidades de procesamiento visual. Puede generar directamente los resultados del reconocimiento visual y transmitirlos a otros controladores principales a través de puertos serie o IIC.
Los usuarios pueden acceder rápidamente a los resultados del reconocimiento visual sin tener que comprender profundamente la tecnología subyacente del procesamiento de imágenes, lo que reduce en gran medida el tiempo de depuración y la dificultad técnica.
Las cámaras comunes deben usarse con controladores integrados como Raspberry Pi o Jetson, y los usuarios también necesitan implementar ellos mismos algoritmos de reconocimiento de imágenes, lo que no solo aumenta el costo del hardware del proyecto, sino que también aumenta la complejidad del desarrollo del software.
Hay tres tipos comunes de módulos visuales: módulo visual OpenMV , módulo visual K210 y módulo de cámara visual ESP32 .
Presentaré estas características respectivas de los módulos de cámara y los escenarios aplicables.
Módulo visual OpenMV
El módulo de cámara OpenMV es uno de los módulos de cámara más clásicos, que ha ganado un amplio reconocimiento por sus potentes capacidades de procesamiento de imágenes y su facilidad de uso. Permite a los usuarios escribir programas de visión artificial integrados utilizando MicroPython, que es muy adecuado para la creación rápida de prototipos, la enseñanza y los microproyectos.
La última generación de OpenMV4 H7 Plus está equipada con un procesador STM32H7 y una cámara de 5MP, que puede realizar múltiples funciones como reconocimiento de color, detección de rostros, detección/decodificación de códigos QR, detección de círculos, detección de rectángulos, coincidencia de plantillas, etc.
Sin embargo, con el desarrollo de la tecnología, el diseño de OpenMV basado en microcomputadoras de un solo chip ha mostrado gradualmente sus deficiencias en potencia de cómputo, siendo difícil satisfacer las necesidades de proyectos de mayor rendimiento.
Ventajas:
Gran facilidad de uso: permite a los usuarios programar utilizando MicroPython, lo que lo hace adecuado para creación rápida de prototipos, enseñanza y proyectos pequeños.
Abundantes recursos de ejemplo: ofrece una gran colección de ejemplos y tutoriales de código abierto, lo que facilita que los principiantes comiencen.
Alta resolución de cámara: el último OpenMV4 H7 Plus está equipado con una cámara de 5MP, adecuada para aplicaciones que requieren imágenes de alta calidad.
Desventajas:
Bajo rendimiento: Su diseño basado en microcontroladores presenta limitaciones en potencia computacional, lo que dificulta cubrir las demandas de tareas de alto rendimiento, especialmente para procesar modelos complejos de redes neuronales.
Falta de pantalla: sin una pantalla incorporada, no puede mostrar directamente los resultados del reconocimiento visual, lo que aumenta la dificultad de depuración.
Alto costo: El precio relativamente alto puede no ser adecuado para proyectos con limitaciones presupuestarias.
Capacidad de expansión limitada: cuando se enfrenta a tareas complejas, la escalabilidad de su hardware y software es relativamente limitada.
Módulo visual K210
El módulo de visión K210 no solo hereda todas las ventajas de OpenMV, sino que también logra mejoras significativas en el rendimiento.
El procesador de 64 bits de doble núcleo incorporado tiene un acelerador de red neuronal y la potencia de procesamiento total puede alcanzar 1TOPS, lo que permite al K210 ejecutar de manera eficiente modelos de redes neuronales complejos.
Es especialmente adecuado para aplicaciones de visión con requisitos de alto rendimiento, como reconocimiento de color, reconocimiento facial, reconocimiento de números, reconocimiento de matrículas, clasificación de aprendizaje autónomo, etc.
Además, el K210 está equipado con una cámara de 2MP y una pantalla LCD de 2,0 pulgadas, que puede mostrar resultados de reconocimiento visual en tiempo real en el entorno dinámico del robot o el automóvil.
Ventajas:
Procesador de alto rendimiento: procesador de 64 bits de doble núcleo integrado, acelerador de red neuronal incorporado, la potencia informática total puede alcanzar 1TOPS, superando ampliamente a productos similares.
Ricos escenarios de aplicación: puede realizar tareas complejas como reconocimiento de color, reconocimiento facial, reconocimiento digital, reconocimiento de matrículas, clasificación de autoaprendizaje, etc., y adaptarse a diversas necesidades de aplicaciones visuales.
Pantalla LCD incorporada: equipada con una pantalla LCD de 2,0 pulgadas, puede mostrar resultados de reconocimiento visual en tiempo real en el entorno dinámico del robot o automóvil, lo que es conveniente para la depuración y la visualización.
Amplio soporte comunitario: Proporciona una gran cantidad de casos y tutoriales para facilitar que los usuarios comiencen rápidamente.
Desventajas:
Cámara de baja resolución: a pesar de su potente rendimiento, la cámara solo tiene 2 MP, lo que puede no funcionar bien en algunas aplicaciones que requieren imágenes de alta resolución.
Módulo visual ESP32
La serie de productos ESP32 era conocida originalmente por sus funciones de IoT y comunicación inalámbrica, pero después del lanzamiento del chip de alto rendimiento ESP32-S3, ESP también abrió oficialmente una serie de aplicaciones de módulos visuales.
Aunque el módulo visual ESP32 no tiene un rendimiento tan bueno como el K210, es más potente que el módulo OpenMV. También está equipado con un chip de computación de red neuronal profunda, que puede manejar tareas de procesamiento de imágenes más complejas.
Además de sus potentes capacidades de procesamiento visual, el ESP32 también conserva sus ventajas inherentes en el campo de IoT. Está equipado con una cámara de 2MP, que puede realizar fácilmente la transmisión de video remota, compensando eficazmente la falta de visualización en pantalla.
Sin embargo, en comparación con los módulos K210 y OpenMV, el ESP32 presenta algunas carencias en cuanto a escenarios de aplicación reales y número de casos.
Actualmente, los módulos de visión ESP32 se dividen principalmente en dos categorías:
Uno es que combina la transmisión de imágenes y el procesamiento de visión mediante inteligencia artificial.
Otro es un módulo de visión de IA basado en ROS (sistema operativo robótico). Es más adecuado para que los desarrolladores de ROS creen soluciones de visión remota.
Ventajas:
Mejores capacidades de comunicación inalámbrica: con excelentes funciones de Wi-Fi y Bluetooth, puede lograr fácilmente la transmisión de video remota, lo que es particularmente adecuado para escenarios que requieren comunicación inalámbrica.
Mejor relación costo-beneficio: en comparación con los módulos OpenMV y K210, ESP32 ha logrado un mejor equilibrio entre rendimiento y precio, y es adecuado para proyectos con requisitos de rendimiento medio.
Chip de computación de red neuronal profunda incorporado: admite modelos de redes neuronales livianos, adecuados para algunas aplicaciones de visión de IA simples.
Tamaño compacto: tamaño pequeño y peso ligero, adecuado para proyectos portátiles o con limitaciones de espacio.
Desventajas:
Rendimiento promedio: Es más fuerte que el módulo OpenMV, pero no tan bueno como el K210, especialmente cuando se enfrentan tareas visuales de alta precisión.
Falta de visualización en pantalla: el ESP32 en sí no tiene una pantalla incorporada y no puede mostrar de forma intuitiva los resultados del reconocimiento visual.
Entorno de desarrollo relativamente complejo: el entorno de desarrollo y la cadena de herramientas de ESP32 son relativamente complejos y pueden requerir más trabajo de configuración y depuración.
Cámara tradicional independiente + placa de control principal integrada
En algunos proyectos de concurso de diseño electrónico que requieren una potencia de cálculo y una flexibilidad extremadamente altas, el uso de cámaras independientes con controladores integrados de alto rendimiento (como Raspberry Pi, NVIDIA Jetson, etc.) también es una solución común.
Si bien este método puede proporcionar la mayor potencia informática y el entorno de desarrollo más flexible, también implica mayores costes y consumo de energía, así como un proceso de construcción de sistemas más complejo.
Ventajas:
Potente potencia informática: equipado con una potente CPU y GPU de múltiples núcleos, puede manejar tareas complejas de procesamiento de imágenes y modelos de aprendizaje profundo.
Entorno de desarrollo flexible: admite múltiples lenguajes de programación, incluidos Python, C++, CUDA, etc.
Mejor compatibilidad: La placa de control principal generalmente está equipada con múltiples interfaces y admite múltiples tipos de cámaras.
Desventajas:
Caro: Especialmente la serie NVIDIA Jetson, su precio es muy superior al de los microcontroladores o microcontroladores convencionales.
Alto consumo de energía: Un alto consumo de energía puede causar problemas como calentamiento y duración de la batería.
Gran tamaño: el control principal de alto rendimiento y sus periféricos suelen ser de gran tamaño y no son adecuados para proyectos con espacio limitado.
Alta dificultad de desarrollo: se pueden encontrar más problemas durante la depuración, como compatibilidad de hardware, conflictos de software, etc., lo que no es amigable para principiantes.
Resumen
Si busca facilidad de uso y un inicio rápido, y los requisitos del proyecto son relativamente simples, el módulo OpenMV y el módulo de visión K210 son buenas opciones, especialmente para la enseñanza y proyectos pequeños.
Si necesita mayor rendimiento y precisión, y está dispuesto a invertir más tiempo y recursos en el desarrollo, el K210 es uno de los módulos de visión más potentes del mercado, especialmente adecuado para aplicaciones complejas de visión de IA.
Si necesita capacidades de comunicación inalámbrica y desea una mayor expansión en el campo de la Internet de las cosas, ESP32 es una opción rentable para proyectos con requisitos de rendimiento medio.
Si necesita manejar tareas de IA complejas y el presupuesto del proyecto es suficiente, el control maestro integrado de alto rendimiento (como Raspberry Pi, Jetson) es la mejor opción, especialmente para conducción autónoma, drones, robots industriales y otros escenarios de aplicación con potencia informática extremadamente alta y requisitos en tiempo real.