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基于M5StickCPlus+AMG8833的双线性插值红外摄像头

菜鸟
2024-05-11 11:42:14     打赏

image.png

1、硬件介绍:
M5StickC PLUS主控采用ESP32-PICO-D4模组,,具备蓝牙4.2与WIFI功能,小巧的机身内部集成了丰富的硬件资源,如红外、RTC、麦克风、LED、IMU、按键、蜂鸣器、PMU等,屏幕尺寸1.14寸、135*240分辨率的TFT屏幕,电池容量达到120mAh。
AMG8833这款传感器是 8x8 红外热传感器阵列。 它将通过 I2C 返回一组 64 个单独的红外温度读数。测量范围从 0°C 到 80°C(32°F 到 176°F)的温度,精度为 ± 2.5°C (4.5°F)。最远可探测7 米的距离,最大帧速率为 10Hz。

image.png

2、开发环境:
软件开发上使用Vscode+platformIO,使用arduino进行开发。调用了官方的M5stack的库和AMG88的库文件。

1. [env:m5stick-c]  

2. platform = espressif32  

3. board = m5stick-c  

4. framework = arduino  

5. monitor_speed = 115200  

6. lib_deps =  

7.   # RECOMMENDED  

8.   # Accept new functionality in a backwards compatible manner and patches  

9.   m5stack/M5StickCPlus @ ^0.1.0  

10.   sparkfun/SparkFun GridEYE AMG88 Library @ ^1.0.2  

3、软件开发:

image.png

软件流程很简单,首先读取AMG8833,读取出的信息为一个8*8的浮点数温度矩阵。因为传感器的限制,读取到的原始温度矩阵分辨率只有64个点,这里需要对矩阵进行扩大,每两个点之间插入5个点,使得矩阵扩展到43*43个点的矩阵。扩展的方式为双线性插值法。在两个方向分别进行一次线性插值(首先在一个方向上使用线性插值,然后再在另一个方向上使用线性插值执行双线性插值。尽管每个步骤在采样值和位置上都是线性的,但是插值总体上不是线性的,而是在采样位置上是二次的。

1. float BilinearInterpolation(float q11, float q12, float q21, float q22, float x1, float x2, float y1, float y2, float x, float y)  

2. {  

3.   float x2x1, y2y1, x2x, y2y, yy1, xx1;  

4.   x2x1 = x2 - x1;  

5.   y2y1 = y2 - y1;  

6.   x2x = x2 - x;  

7.   y2y = y2 - y;  

8.   yy1 = y - y1;  

9.   xx1 = x - x1;  

10.   return 1.0 / (x2x1 * y2y1) * (q11 * x2x * y2y + q21 * xx1 * y2y + q12 * x2x * yy1 + q22 * xx1 * yy1);  

11. }  

12.   

13. //插值算法 8*8点阵过于稀疏,使用插值方式 放大点阵  

14. void zoommix()  

15. {  

16.   //4个点的值  

17.   float q11, q12, q21, q22;  

18.   uint8_t x11, x22, y11, y22;  

19.   for (uint8_t row = 0; row < SHARP; row++)  

20.   { //遍历原始数据的每一个点  

21.     for (uint8_t col = 0; col < SHARP; col++)  

22.     {  

23.       q11 = pixels[row][col];  

24.       x11 = row * INSERT + row;  

25.       y11 = col * INSERT + col;  

26.       q12 = pixels[row][col + 1 == SHARP ? SHARP - 1 : col + 1];  

27.       q21 = pixels[row + 1 == SHARP ? SHARP - 1 : row + 1][col];  

28.       q22 = pixels[row + 1 == SHARP ? SHARP - 1 : row + 1][col + 1 == SHARP ? SHARP - 1 : col + 1];  

29.       x22 = (row + 1) * INSERT + row + 1;  

30.       y22 = (col + 1) * INSERT + col + 1;  

31.   

32.       //插入值  

33.       for (uint8_t xpos = 0; xpos <= INSERT; xpos++)  

34.       {  

35.         for (uint8_t ypos = 0; ypos <= INSERT; ypos++)  

36.         {  

37.           if (x11 + xpos < SHARP + INSERT * (SHARP - 1) && y11 + ypos < SHARP + INSERT * (SHARP - 1))  

38.           {  

39.             HDTemp[x11 + xpos][y11 + ypos] = BilinearInterpolation(q11, q12, q21, q22, x11, x22, y11, y22, x11 + xpos, y11 + ypos);  

40.           }  

41.         }  

42.       }  

43.     }  

44.   }  

45. 

扩展后的矩阵是一个43*43个点的浮点数矩阵。需要使用图像的方式将矩阵展示出来。首先获取矩阵中最高、最低的温度值。将最低到最高温度映射到色彩空间上去,然后使用伪彩色对矩阵进行展示。

1. void Getabcd()  

2. {  

3.   a = MinTemp + (MaxTemp - MinTemp) * 0.2121;  

4.   b = MinTemp + (MaxTemp - MinTemp) * 0.3182;  

5.   c = MinTemp + (MaxTemp - MinTemp) * 0.4242;  

6.   d = MinTemp + (MaxTemp - MinTemp) * 0.8182;  

7. }  

8.   

9. //浮点数转颜色  伪彩色  

10. uint16_t GetColor(float val)  

11. {  

12.   byte red = 0, green = 0, blue = 0;  

13.   red = constrain(255.0 / (c - b) * val - ((b * 255.0) / (c - b)), 0, 255);  

14.   if ((val > MinTemp) & (val < a))  

15.   {  

16.     green = constrain(255.0 / (a - MinTemp) * val - (255.0 * MinTemp) / (a - MinTemp), 0, 255);  

17.   }  

18.   else if ((val >= a) & (val <= c))  

19.   {  

20.     green = 255;  

21.   }  

22.   else if (val > c)  

23.   {  

24.     green = constrain(255.0 / (c - d) * val - (d * 255.0) / (c - d), 0, 255);  

25.   }  

26.   else if ((val > d) | (val < a))  

27.   {  

28.     green = 0;  

29.   }  

30.   

31.   if (val <= b)  

32.   {  

33.     blue = constrain(255.0 / (a - b) * val - (255.0 * b) / (a - b), 0, 255);  

34.   }  

35.   else if ((val > b) & (val <= d))  

36.   {  

37.     blue = 0;  

38.   }  

39.   else if (val > d)  

40.   {  

41.     blue = constrain(240.0 / (MaxTemp - d) * val - (d * 240.0) / (MaxTemp - d), 0, 240);  

42.   }  

43.   

44.   // use the displays color mapping function to get 5-6-5 color palet (R=5 bits, G=6 bits, B-5 bits)  

45.   return M5.Lcd.color565(red, green, blue);  

46. }  

47. void DisplayGradient()  

48. {  

49.   uint8_t row, col;  

50.   for (row = 0; row < SHARP + INSERT * (SHARP - 1); row++)  

51.   {  

52.     for (col = 0; col < SHARP + INSERT * (SHARP - 1); col++)  

53.     {  

54.       M5.Lcd.fillRect(row*3,col*3,3,3, GetColor(HDTemp[row][col]));  

55.     }  

56.   }  

57. }  

4、效果演示:

image.png

这是拍摄热水保温杯的效果,杯子没有盖盖。可以看见杯口温度明显高于周边。

image.png

这是拍摄正在工作的空调的照片,可以看见冷气吹出来。

整体来说,AMG8833分辨率还是太低了,无法呈现清晰的物体,而且远处的物体就显示的不很好了,温度显示也不是很准确。不过用来检查电路板的发热点还是挺不错的。

m5plus.zip



高工
2024-05-11 11:44:31     打赏
2楼

谢谢分享


高工
2024-05-11 15:34:52     打赏
3楼

这个不错啊


专家
2024-05-11 19:40:57     打赏
4楼

感兴趣的可以一起学习。谢谢分享!


专家
2024-05-12 00:23:55     打赏
5楼

谢谢分享


高工
2024-05-12 13:58:27     打赏
6楼

楼主再详细介绍一下呗


院士
2024-05-12 19:03:21     打赏
7楼

谢谢楼主的分享~!


工程师
2024-05-15 10:24:47     打赏
8楼

谢谢楼主分享。


助工
2024-05-16 09:38:58     打赏
9楼

感谢分享


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