導入
を追加するカメラモジュール組み込みシステムへの導入により、マシン ビジョン、セキュリティ、ロボティクス、IoT が可能になります。 USB ウェブカメラを接続するだけのデスクトップ PC とは異なり、組み込み統合では、インターフェイス、ドライバー、電力、サイズについて慎重に検討する必要があります。この記事では、さまざまな種類のカメラを統合するための実践的な手順を説明します。小型カメラモジュールMIPI CSI‑2 を使用すると、CMOSカメラモジュールUSB を使用すると、UART赤外線センサーモジュールカメラと並行して作業できます。
ステップ 1: 適切なカメラ モジュールを選択する
まず、次のいずれかを選択しますセンサーカメラモジュール組み込みシステムの制限に適合します。
- インタフェース– 共通オプション: MIPI CSI‑2 (低遅延、低電力、プロセッサーに直接)、USB (UVC、プラグアンドプレイ、長いケーブル)、またはパラレル (より多くのピン、古い)。ほとんどの組み込みシステムには、MIPI が最適です。
- 解決– 720p または 1080p は多くのタスクに十分です。 4K には強力なプロセッサが必要です。
- 物理的なサイズ – A 小型カメラモジュール(例: 8 mm × 8 mm) コンパクトなデバイスに適合します。狭いスペースの場合は、COB ボードレベルのモジュールが存在します。
- 感度– 低照度または赤外線の場合は、CMOSカメラモジュール裏面照射型 (BSI) ピクセルを使用。
注:AUART赤外線センサーモジュールはカメラではありません。 UART 経由で距離または存在データを出力します。動きを検出してカメラを起動するために追加できます。
ステップ 2: ハードウェア インターフェイスを理解する
- MIPI CSI‑2– ほとんどの組み込みプロセッサ (Raspberry Pi、i.MX、STM32MP、Jetson) には専用の CSI コネクタがあります。リボン ケーブルと対応するコネクタが必要です。のラズベリーカメラモジュール2は典型的な例です。Pi の CSI ポートに直接接続します。
- USB– プロセッサに USB ホスト (Raspberry Pi、BeagleBone など) がある場合は、USB カメラ モジュールを使用できます。 Linux カーネルの UVC ドライバーはこれを自動的に処理します。
- パラレル/DVP– 古い MCU または低電力 MCU (一部の STM32F4 など) はパラレル インターフェイスを使用します。これには、多くの GPIO ピンと慎重なタイミングが必要です。
- UART赤外線センサーモジュール– プロセッサ上の UART (TX/RX) に接続します。シリアル データを読み取り、距離または存在値を取得します。
ステップ 3: OS とドライバーを準備する
- Linux– MIPI カメラの場合は、適切なデバイス ツリー オーバーレイを有効にします (たとえば、Raspberry Pi の場合: dtoverlay=imx219)。 USB カメラは、組み込みの uvcvideo ドライバーを使用します。 Video4Linux (V4L2) を使用してキャプチャします。コマンド: v4l2-ctl --list-devices。
- アンドロイド– MIPI カメラは、カメラ HAL を通じてサポートされます。ベンダー BSP にはドライバーが含まれています。
- RTOS (FreeRTOS、Zephyr)– ドライバーを作成する必要がある場合があります。シンプルな平行カメラの方が簡単です。
- のためにUART赤外線センサーモジュール、シリアルデバイスから文字を読み取って解析するだけです。
ステップ 4: 物理的な統合
- 取り付け– 安全を確保する小型カメラモジュールネジや接着剤で。レンズを任意の窓に合わせます。
- ケーブル– MIPI リボンは壊れやすいです。短くし、急な曲がりは避けてください。 USB ケーブルは長くても構いませんが、張力を緩和する必要があります。
- 力– カメラの電圧を確認します (通常は 3.3 V または 5 V)。一部のモジュールには複数の電源が必要です。あCMOSカメラモジュールレギュレータが内蔵されている場合は、3.3 V だけが必要な場合があります。
- EMI– MIPI 信号は干渉を引き起こす可能性があります。シールドされたケーブルとグランドプレーンを使用してください。
ステップ 5: カメラにアクセスするためのソフトウェアを作成する
- V4L2 の使用 (Linux)– /dev/videoX を開き、フォーマット (V4L2_PIX_FMT_YUYV または MJPEG など) を設定し、バッファを要求し、ストリーミングを開始します。多くは libcamera または GStreamer を使用します。
- ラズベリーカメラモジュール 2 を搭載した Raspberry Pi 上– libcamera-jpeg を使用して静止画像をキャプチャします。
- libcamera-jpeg -o test.jpg
- Python を使用した USB カメラ– OpenCV は任意の UVC カメラにアクセスできます: cap=cv2.VideoCapture(0)
- UART 赤外線センサー モジュールの読み取り– シリアル ポート (/dev/ttyS0 など) を正しいボー レートで開き、データ フレームを読み取ります。
ステップ 6: 埋め込まれた制約に合わせて最適化する
CPU と電力を節約するためにフレーム レート (例: 5 ～ 15 fps) を下げます。
解像度が低い – フル HD は過剰になることがよくあります。より小さい ROI を使用します。
関心領域 (ROI) を使用する – センサーの一部のみを読み取ります。
別のセンサーでトリガー –UART赤外線センサーモジュールモーションが検出された場合にのみカメラを起動できます。
ステップ 7: 一般的な問題をデバッグする
- いいえ /dev/videoX– dmesg を確認する|grepビデオ。 MIPI の場合は、デバイス ツリー オーバーレイを確認します。
- 緑/ピンクのイメージ– 間違ったカラーフォーマットまたはホワイトバランスが設定されていません。
- ちらつき– 露出または自動ゲイン制御を調整します。
- 高CPU– ハードウェア エンコード (H.264) 以下の解像度を使用します。
例: Raspberry Pi + ラズベリー カメラ モジュール 2 + UART 赤外線センサー
カメラをCSIポートに接続します。
UART 赤外線距離センサーを GPIO UART ピンに接続します。
センサーを読み取る Python スクリプトを作成します。距離がしきい値を下回る場合、カメラから JPEG 画像をキャプチャします。
これにより、シンプルなモーショントリガーカメラが作成されます。
結論
を統合するカメラモジュール組み込みシステムに組み込むには、適切な選択が必要ですセンサーカメラモジュール(インターフェイス、サイズ、解像度)、正しく接続する (MIPI または USB)、OS/ドライバーを構成する、効率的なキャプチャ ソフトウェアを作成する。あ小型カメラモジュールコンパクトなデザインに最適です。あCMOSカメラモジュール最新の低電力パフォーマンスを提供します。のラズベリーカメラモジュール2プロトタイピングが簡単な選択肢です。を追加するUART赤外線センサーモジュールスマート ウェイクアップまたはデータ フュージョンを可能にします。慎重に計画を立てることで、あらゆる組み込みデバイスに信頼性の高いビジョンを追加できます。
カスタムについてはシンシアにお問い合わせくださいカメラモジュール統合サポート。
