Le module de caméra peut ajouter des yeux aux voitures intelligentes ou aux robots, aidant la voiture robot à réaliser des fonctions telles que la transmission d'images vidéo et la reconnaissance visuelle.
Par rapport aux caméras traditionnelles, quels sont les avantages uniques des modules de vision ?
Aujourd’hui, je vais présenter différents types de modules de vision pour aider les utilisateurs à mieux choisir la solution qui leur convient.
À propos du module visuel :
Le module visuel est un dispositif qui intègre une puce de traitement et une caméra et qui dispose de riches capacités de traitement visuel. Il peut directement générer les résultats de la reconnaissance visuelle et transmettre ces résultats à d'autres contrôleurs principaux via des ports IIC ou série.
Les utilisateurs peuvent appeler rapidement les résultats de la reconnaissance visuelle sans avoir à comprendre en profondeur la technologie sous-jacente du traitement d'image, ce qui réduit considérablement le temps de débogage et la difficulté technique.
Les caméras ordinaires doivent être utilisées avec des contrôleurs intégrés tels que Raspberry Pi ou Jetson, et les utilisateurs doivent également implémenter eux-mêmes des algorithmes de reconnaissance d'images, ce qui augmente non seulement le coût matériel du projet, mais augmente également la complexité du développement logiciel.
Il existe trois types courants de modules visuels : le module visuel OpenMV , le module visuel K210 et le module de caméra visuelle ESP32 .
Je présenterai les caractéristiques respectives de ces modules de caméra et les scénarios applicables.
Module visuel OpenMV
Le module de caméra OpenMV est l'un des modules de caméra les plus classiques, largement reconnu pour ses puissantes capacités de traitement d'image et sa facilité d'utilisation. Il permet aux utilisateurs d'écrire des programmes de vision industrielle intégrés à l'aide de MicroPython, ce qui est très adapté au prototypage rapide, à l'enseignement et aux microprojets.
La dernière génération d'OpenMV4 H7 Plus est équipée d'un processeur STM32H7 et d'une caméra 5MP, qui peut réaliser plusieurs fonctions telles que la reconnaissance des couleurs, la détection de visage, la détection/décodage de code QR, la détection de cercle, la détection de rectangle, la correspondance de modèles, etc.
Cependant, avec le développement de la technologie, la conception d'OpenMV basée sur un micro-ordinateur monopuce a progressivement montré ses lacunes en termes de puissance de calcul, il est difficile de répondre aux besoins de projets plus performants.
Avantages :
Grande facilité d'utilisation : permet aux utilisateurs de programmer à l'aide de MicroPython, ce qui le rend adapté au prototypage rapide, à l'enseignement et aux petits projets.
Ressources d'exemples abondantes : offre une vaste collection d'exemples et de tutoriels open source, facilitant ainsi la prise en main des débutants.
Haute résolution de caméra : Le dernier OpenMV4 H7 Plus est équipé d'une caméra 5MP, adaptée aux applications nécessitant des images de haute qualité.
Inconvénients :
Faibles performances : sa conception basée sur un microcontrôleur présente des limites en termes de puissance de calcul, ce qui rend difficile de répondre aux exigences des tâches à hautes performances, en particulier pour le traitement de modèles de réseaux neuronaux complexes.
Manque d'affichage : sans écran intégré, il ne peut pas afficher directement les résultats de la reconnaissance visuelle, ce qui augmente la difficulté du débogage.
Coût élevé : Le prix relativement élevé peut ne pas convenir aux projets à budget limité.
Extensibilité limitée : Face à des tâches complexes, l’évolutivité de son matériel et de ses logiciels est relativement limitée.
Module visuel K210
Le module de vision K210 hérite non seulement de tous les avantages d'OpenMV, mais réalise également des améliorations significatives en termes de performances.
Le processeur double cœur 64 bits intégré dispose d'un accélérateur de réseau neuronal intégré et la puissance de calcul totale peut atteindre 1TOPS, permettant au K210 d'exécuter efficacement des modèles de réseau neuronal complexes.
Il est particulièrement adapté aux applications de vision avec des exigences de performances élevées, telles que la reconnaissance des couleurs, la reconnaissance faciale, la reconnaissance des numéros, la reconnaissance des plaques d'immatriculation, la classification de l'apprentissage autonome, etc.
De plus, le K210 est équipé d'une caméra 2MP et d'un écran LCD 2,0 pouces, qui peut afficher les résultats de la reconnaissance visuelle en temps réel dans l'environnement dynamique du robot ou de la voiture.
Avantages :
Processeur hautes performances : processeur double cœur 64 bits intégré, accélérateur de réseau neuronal intégré, la puissance de calcul totale peut atteindre 1TOPS, dépassant de loin les produits similaires.
Scénarios d'application riches : il peut réaliser des tâches complexes telles que la reconnaissance des couleurs, la reconnaissance faciale, la reconnaissance numérique, la reconnaissance des plaques d'immatriculation, la classification auto-apprenante, etc., et s'adapter à divers besoins d'applications visuelles.
Écran LCD intégré : équipé d'un écran LCD de 2,0 pouces, il peut afficher les résultats de la reconnaissance visuelle en temps réel dans l'environnement dynamique du robot ou de la voiture, ce qui est pratique pour le débogage et l'affichage.
Support communautaire étendu : il fournit un grand nombre de cas et de tutoriels pour permettre aux utilisateurs de démarrer rapidement.
Inconvénients :
Appareil photo basse résolution : malgré ses performances puissantes, l'appareil photo ne dispose que de 2 MP, ce qui peut ne pas fonctionner correctement dans certaines applications nécessitant des images haute résolution.
Module visuel ESP32
La série de produits ESP32 était à l'origine connue pour ses fonctions IoT et de communication sans fil, mais après la sortie de la puce haute performance ESP32-S3, ESP a également officiellement ouvert une série d'applications de modules visuels.
Bien que le module visuel ESP32 ne soit pas aussi performant que le K210 en termes de performances, il est plus puissant que le module OpenMV. Il est également équipé d'une puce de calcul de réseau neuronal profond, qui peut gérer des tâches de traitement d'image plus complexes.
En plus de ses puissantes capacités de traitement visuel, l'ESP32 conserve également ses avantages inhérents dans le domaine de l'IoT. Il est équipé d'une caméra 2MP, qui peut facilement réaliser un streaming vidéo à distance, compensant ainsi efficacement le manque d'affichage à l'écran.
Cependant, comparé aux modules K210 et OpenMV, l'ESP32 manque légèrement de scénarios d'application réels et de nombre de cas.
Actuellement, les modules de vision ESP32 sont principalement divisés en deux catégories :
L’une d’entre elles combine la transmission d’images et le traitement de la vision par l’IA.
Un autre module est un module de vision IA basé sur ROS (Robot Operating System). Il est plus adapté aux développeurs ROS pour créer des solutions de vision à distance.
Avantages :
Meilleures capacités de communication sans fil : avec d'excellentes fonctions Wi-Fi et Bluetooth, il peut facilement réaliser un streaming vidéo à distance, ce qui est particulièrement adapté aux scénarios nécessitant une communication sans fil.
Meilleur rapport coût-efficacité : comparé aux modules OpenMV et K210, l'ESP32 a atteint un meilleur équilibre entre performances et prix, et convient aux projets avec des exigences de performances moyennes.
Puce de calcul de réseau neuronal profond intégrée : prend en charge les modèles de réseau neuronal légers, adaptés à certaines applications de vision IA simples.
Taille compacte : petite taille et poids léger, adapté aux projets portables ou à espace restreint.
Inconvénients :
Performances moyennes : Il est plus puissant que le module OpenMV, mais pas aussi bon que le K210, surtout face à des tâches visuelles de haute précision.
Absence d'affichage à l'écran : l'ESP32 lui-même n'a pas d'écran intégré et ne peut pas afficher intuitivement les résultats de la reconnaissance visuelle.
Environnement de développement relativement complexe : L'environnement de développement et la chaîne d'outils d'ESP32 sont relativement complexes et peuvent nécessiter davantage de travail de configuration et de débogage.
Caméra traditionnelle indépendante + carte de commande principale intégrée
Dans certains projets de concours de conception électronique qui nécessitent une puissance de calcul et une flexibilité extrêmement élevées, l'utilisation de caméras indépendantes avec des contrôleurs intégrés hautes performances (tels que Raspberry Pi, NVIDIA Jetson, etc.) est également une solution courante.
Bien que cette méthode puisse fournir la puissance de calcul la plus puissante et l’environnement de développement le plus flexible, elle implique également des coûts et une consommation d’énergie plus élevés, ainsi qu’un processus de construction de système plus complexe.
Avantages :
Puissance de calcul puissante : équipé d'un puissant processeur multicœur et d'un GPU, il peut gérer des tâches de traitement d'images complexes et des modèles d'apprentissage en profondeur.
Environnement de développement flexible : prend en charge plusieurs langages de programmation, notamment Python, C++, CUDA, etc.
Meilleure compatibilité : la carte de contrôle principale est généralement équipée de plusieurs interfaces et prend en charge plusieurs types de caméras.
Inconvénients :
Cher : En particulier la série NVIDIA Jetson, son prix est bien plus élevé que celui des microcontrôleurs ou microcontrôleurs ordinaires.
Consommation électrique élevée : une consommation électrique élevée peut entraîner des problèmes tels qu'un échauffement et une autonomie de la batterie.
Grande taille : le contrôle principal hautes performances et ses périphériques sont généralement de grande taille et ne conviennent pas aux projets avec un espace limité.
Difficulté de développement élevée : davantage de problèmes peuvent être rencontrés lors du débogage, tels que la compatibilité matérielle, les conflits logiciels, etc., ce qui n'est pas convivial pour les débutants.
Résumé
Si vous recherchez une simplicité d'utilisation et un démarrage rapide, et que les exigences du projet sont relativement simples, le module OpenMV et le module de vision K210 sont tous deux de bons choix, en particulier pour l'enseignement et les petits projets.
Si vous avez besoin de performances et de précision supérieures et êtes prêt à investir plus de temps et de ressources dans le développement, le K210 est l'un des modules de vision les plus puissants du marché, particulièrement adapté aux applications de vision IA complexes.
Si vous avez besoin de capacités de communication sans fil et souhaitez davantage d’expansion dans le domaine de l’Internet des objets, l’ESP32 est un choix économique pour les projets ayant des exigences de performances moyennes.
Si vous devez gérer des tâches d'IA complexes et que le budget du projet est suffisant, le contrôle maître intégré hautes performances (tel que Raspberry Pi, Jetson) est le meilleur choix, en particulier pour la conduite autonome, les drones, les robots industriels et d'autres scénarios d'application avec une puissance de calcul extrêmement élevée et des exigences en temps réel.