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一个热成像图像识别的计划
smith2020/08/02原创
发表人本人原创
电子技术，仪器仪表 IP:广东
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热成像人工智能

最近又看了终结者系列的电影，里面的机器人识别人类，物体的视觉效果让人印象深刻，一个大胆的想法在我脑中产生，希望能做类似这样高科技感的东西

timg.jpg

在目前，已经有一些人工智能识别解决方案，K210是一款低成本的risc-v芯片，带有人工智能的模块。开源的MaixPY项目支持此芯片，有一些简单的测试用例。可以用来做一些简单的分类应用。如下图

v2-f5660691557536a62335cc22828aca82_720w.jpg

市面上卖的开发板通常配套的是一颗OV2640的摄像头，只能拍摄可见光图像

timg.jpg

这显然是不满足我对高大上的需求的，最好做到红外波段的，这样可以在夜晚也拥有灵敏的视觉。而且最好能够叠加


计划整个系统如下：

k210-nvg.png

两路摄像头通路，一路是接热成像摄像头，一路接星光级低照度CMOS摄像头，K210采集两路图像，可以用按键进行切换。


K210的重要作用是，还可以对热成像图像进行识别打上标签。这一点是目前市面上所有的热成像搜索仪做不到的。


热成像摄像头是CVBS输入模式的，暂时先使用FLIR-HS324来调试，目前大部分热成像摄像头都是CVBS-NTSC输出的。接口通用，后期也可换成其他型号的热成像摄像头

u=3514115110,2781326437&fm=26&gp=0.jpg

拍摄的热成像图像效

DSC000047.jpg

目前K210的M5Stack社区已经有K210接入热成像的实例了，问我为什么不用那个，原因很简单

m5stack.jpg

这一款使用的FLIR Lepton 3.0 分辨率只有160x120，帧率只有可怜的9Hz，镜头也只有针尖小，无法拍摄超过10m远的物体，只能用于近距离测温等场景，无法用于远距离观察。更重要的是，接口是特殊的，无法用其他模组替换升级。


整个项目工程量非常的大，只能一步一步做起，首先，K210没有CVBS输入接口，只能用外部的芯片转换了，我选了TI的TVP5150，可以把CVBS转成成YUV422，BT656输出，附件是PDF

attachment icon tvp5150.pdf 1.26MB PDF 145次下载 预览

再买了一块K210的板子，摄像头接口是OV2640的，因此得想办法把TV5150的数据送到K210的CSI接口。没办法，只好自己做转接板。

工程地址

XXXXXXXXXXXXXXXXXXX/KiwiPCB/k210_cvbs_in

原理图

5150.png

PCB

pcb5150.png

打样回来后，焊接起来，CVBS输入的系统如下

IMG_20200802_161942.jpg

TVP5150的I2C地址是0xB9，0x80和0x81寄存器放的是ID，先编译一个固件读一下试试

cam.png


结果是沮丧的，读到的不正确。

i2c.png

用示波器测了一下TV5150的晶振，我勒个去，又不起振，之前做msisdr项目的时候，已经被无源晶振弄怕了。


查了一下网上，也没有人做过TVP5150对接K210，又是第一个吃螃蟹，只有自己慢慢折腾了。


计划项目里程碑如下：

  1. TVP5150 I2c通路调通

  2. TVP5150 视频通路调通，出图像

  3. 工程迁移到MaixPY，编写tvp5150的驱动，可以使用maixpy的分类用例

  4. 调通K210 CSI双路输入

  5. 打样做板，支持双路CVBS，一路热成像，一路星光摄像头

  6. 显示LCD替换为铁电体取景器（可选）

  7. 3D打印外壳

看上去整个项目工程量非常大，现在还在1阶段，后面会分享调试的经验，论坛的大佬也不少，大家指点一下也对研发有利，


不知不觉就写了那么多啦





[修改于 4年4个月前 - 2020/08/02 16:47:07]

来自：电子信息 / 电子技术，仪器与装备 / 仪器仪表
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~~空空如也
smith 作者
4年4个月前 IP:广东
883988
1楼

折腾了一天了，还没有解决TVP5150晶振不起振的问题，奇怪了，我的电路是按照官方原理图画的，PDN、RESET几个重要引脚测量电平也是正常的。


实在不行，只好买一个现成的模块来研究一下了，这种模块与我需要的接口和电平又对不上 火狐截图_2020-08-02T12-37-09.748Z.png

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RodTech
4年4个月前 IP:英国
883989
2楼

不知道楼主有没有了解过。。。flir boson上自带一个intel movidius 2, 由于某些原因sdk虽然不完全，也基本不能用，但是也有点识别的demo。。。

Thermal_pedestrian_counting.0.0.jpeg

如果一定要用上古cvbs输出的热成像，99％其实都带了lvds之类的14/16bit并口，要用串口发指令启用。

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smith作者
4年4个月前 IP:广东
883990
3楼
引用RodTech发表于2楼的内容
不知道楼主有没有了解过。。。flir boson上自带一个intel movidius 2, 由于某...

我有下载过FLIR的4GB大小的ADAS数据，图像是用 FLIR Tau2 拍的，有打标前和打标后以及可见光的图像，但文档没有介绍Flir Tau2有打标的能力。以为是后期处理的。

FLIR_00764.jpeg

不过最主要的，CVBS接口的所见到即为所得，目前CVBS还算是热成像摄像头主流输出模式，毕竟这玩意分辨率和码率不高。后期可以复用一堆机芯

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smith作者
4年4个月前 IP:广东
883992
4楼

最新发现TVP5150不支持IO电压1.8V，要TVP5151才行，巨坑 sticker sticker ，但这个应该不是不起振的原因

火狐截图_2020-08-02T14-26-32.970Z.png

XXXXXXXXXXXXXXXXXX/support/data-converters/f/73/t/262513?Replacement-of-TVP5150-by-TVP5151-issues




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RodTech
4年4个月前 IP:英国
883997
5楼
引用smith发表于3楼的内容
我有下载过FLIR的4GB大小的ADAS数据，图像是用 FLIR Tau2 拍的，有打标前和打标后以...

tau2实在太老了，的确没有能力跑classifier，

4年前的boson就带了，好像是类似yolo的算法。

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314152
4年4个月前 IP:广东
884023
6楼

要不。。。直接上个小的x86平台来开发 sticker

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phpskycn
4年4个月前 IP:云南
884027
7楼

热成像识别的训练数据比较麻烦，开源的数据集少，而不同的设备差异较大迁移也麻烦


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smith作者
4年4个月前 IP:香港
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8楼
引用phpskycn发表于7楼的内容
热成像识别的训练数据比较麻烦，开源的数据集少，而不同的设备差异较大迁移也麻烦

其实如果只是作分类，不考虑测温的话，图像完全可以当灰度图像处理，FLIR有开放一些ADAS图像数据集，不过确实比较少

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Vowstar
4年4个月前 修改于 4年4个月前 IP:广东
884467
9楼

2018年的时候做过TVP5150接K210的实验，但是出来的东西对不齐的画出来的图会有锯齿，需要动用CPU二次处理比较不爽。可能你接一个安路或者高云的FPGA来干这个会更好一些=P

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smith作者
4年4个月前 IP:香港
884485
10楼
引用Vowstar发表于9楼的内容
2018年的时候做过TVP5150接K210的实验，但是出来的东西对不齐的画出来的图会有锯齿，需要动...

层主用的是TVP5150还是TVP5151，需要软件作BT656转RGB吗，稳定的话可以做到多少帧

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gmcg
4年4个月前 IP:广东
884487
11楼

非常好的资料，感谢分享

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feiban
4年4个月前 IP:陕西
884500
12楼
引用smith发表于1楼的内容
折腾了一天了，还没有解决TVP5150晶振不起振的问题，奇怪了，我的电路是按照官方原理图画的，PDN...

说句实话，楼主的layout实在太差。 

可能的几个原因：

1、layout： 晶体走线过长，而且没有就近打地孔到GND。

2、负载电容： jlc的14.31818MHz晶体都是贴片的，你这个插裝的不知道负载电容是多少。 举例：晶体负载电容20pF，实际贴的电容器Cload = （20pF-2pF）*2  = 36pF。 

3、100k电阻太小了，直接拆掉，或者换1M的。

4、焊接问题，阻焊剂要用酒精清洗干净。



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feiban
4年4个月前 IP:陕西
884502
13楼

XTAL1 对外提供时钟也是很奇葩



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smith作者
4年4个月前 IP:广东
884520
14楼
引用feiban发表于13楼的内容
XTAL1 对外提供时钟也是很奇葩

这个不是对外提供时钟，而是大部分摄像头模组都有的输入时钟XCLK，可以使用控制器的时钟保留的兼容设计，不过现在没有用上

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smith作者
4年4个月前 IP:香港
884531
15楼
引用feiban发表于12楼的内容
说句实话，楼主的layout实在太差。 可能的几个原因：1、layout： 晶体走线过长，而且没有就...

感谢分析，100k的电阻是参考国外的一个原理图画的，拿掉发现还是不起振，目前最大的怀疑点是使用1.8V供电，而TVP5150的VDD_IO必须要3.3V，需要换城TVP5151才行，现在也在等TVP5151到货测试

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smith作者
4年3个月前 IP:香港
885264
16楼

更新一下进展，改板后，电源改为3.3V，TVP5150起振了，不过I2C读取到的数据不对，疑为时钟配置导致的

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BSP
4年3个月前 IP:湖南
885320
17楼

低照度摄像头在微光下成像也不理想，可以试试增像管

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smith作者
4年3个月前 IP:广东
885784
18楼

淦、调试了接近一个月了，重新改版了一下，自己做的硬件终于通了，晶振起振了，PCLK有输出，但是I2C一直没调通。用K210的I2C读取不到数据，用ESP32的Wire库读取也有问题

IMG_20200906_212542.jpg

换成用买的模块调I2C，不得不说，TVP5150这颗芯片的I2C真的做得太特么烂了，


最后，我居然是用CH552 8051单片机的GPIO模拟I2C，可以正常访问的地址，读取的数据依然有问题，但是写下去的正常，把参数设置下去，最后示波器上终于有信号了，CVBS信号已经转化成了数字信号

IMG_20200906_211237.jpg

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smith作者
4年3个月前 IP:广东
885787
19楼


下一步，抓取BT656数据，传输到电脑显示出来

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Vowstar
1年8个月前 IP:广东
917643
20楼
引用smith发表于10楼的内容
层主用的是TVP5150还是TVP5151，需要软件作BT656转RGB吗，稳定的话可以做到多少帧

我之前参与了k210的设计, 当时有个tvp5150的验证case, 其中PAL模式是25fps, NTSC模式是30fps, 需要做软件后处理. 

后续我去了其他芯片公司开发了支持bt656/bt1120的新的接口IP,  已经不再需要软件后处理了. 可能以后用的某款芯片里会有我的设计.

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smith作者
1年8个月前 IP:广东
917730
21楼
引用Vowstar发表于20楼的内容
我之前参与了k210的设计, 当时有个tvp5150的验证case, 其中PAL模式是25fps, ...

只要模拟视频这个需求的， 基本都会加入i源的支持， 但是de-interlace就不是所有的芯片都有了


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smith作者
1年8个月前 IP:广东
917731
22楼
引用Vowstar发表于20楼的内容
我之前参与了k210的设计, 当时有个tvp5150的验证case, 其中PAL模式是25fps, ...

我后面扔了esp32和K210了， 用一颗CPLD芯片把BT656直接转成RGB， 通过cy7c68013交给电脑处理， 相当于自己做了一个usb采集卡 sticker


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大仙
1年6个月前 IP:江苏
920631
23楼
引用Vowstar发表于20楼的内容
我之前参与了k210的设计, 当时有个tvp5150的验证case, 其中PAL模式是25fps, ...

额，才发现电脑上装的NODEMCU烧录工具好像是你写的，大佬啊。

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opencvcluster
9个月26天前 IP:江苏
928957
24楼

美国限制民用红外成像设备最高刷新率在9HZ，改进的话可以考虑国产传感器还有之前疫情期间退役的海康体温款实际也能最大120°C刷新率只受制于硬件，蛮多人特地买中国传感器回去自己DIY

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smith作者
1个月28天前 修改于 1个月28天前 IP:广东
937868
25楼

又一个前瞻性的研究， 最近看到俄罗斯开始在穿越机上装备orange pi，然后利用opencv锁定敌人打击乌军

Screenshot_20240926-161135.png

图像数据通过CVBS转USB输入到AI Soc芯片，然后计算得到遥控指令，遥控指令通过UART输入飞控，撞向敌方目标

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