科技領域教學系列十六:認識工程積木模型套件 - 攝影鏡頭的運動探測

科技領域教學系列十六:認識工程積木模型套件 - 攝影鏡頭的運動探測

▲(圖/翻攝自智慧機器人網,下同)

文 / 楊晴心

教育部宣布自108年起課綱將從原由的七大領域增加為八大領域,也就是增開了「科技領域」這個新領域,以因應未來科技主導的時代。但很多家長會問什麼是科技領域?學生們又該學什麼?師資足不足夠?這一連串的問題已普遍在國內教育圈彌漫起來。

108年課綱中改變最大的是國中及高中職新增了程式設計這門課程,而國小則著重於生活科技的認識,為深入探討這個新領域,智慧機器人網與從事科技領域教學二十多年的宋德震老師合作,將從簡易的模型套件、基礎程式設計,甚至即將面臨的工業4.0時代的相關資訊,智慧機器人網將有系統的完整報導,讓學生們充分理解他們所要面臨的科技時代。

慧魚工程積木於1964年誕生於德國,是目前歐美日普遍運用於國中小淺易入門的基礎程式設計課程教具,是技術性很高的工程技術類積木。

慧魚工程積木的主要部件採優質尼龍塑膠製造,尺寸精確,不易磨損,可以保證反覆拆裝的同時不影響模型結合的精確度;構件的工業燕尾槽專利設計使六面都可併接,獨特的設計可實現隨心所欲的組合與擴充。

利用工業標準的基本構件(機械元件、電氣元件與氣動元件),輔以控制器和編程軟體,運用設計構思和實驗分析,可以實現任何技術過程的還原。

慧魚工程積木更涵蓋了機械、電子、控制、氣動、汽車技術,能原技術和機器人等多層技術領域。

認識慧魚工程積木套件:

《攝影鏡頭的運動探測》

• 功能介紹

攝影鏡頭通過鏡片監測外部世界與我們的肉眼直接觀察世界是不太相同的。

為了觀察運動,我們可以觀察攝像頭回傳回來的畫面,並且觀察圖像的變化對比度。 如果圖像是穩定的,那麼對比度的值是恒定的;當畫面出現運動時,對比度是會發生變化的。

當螢幕裡的畫面出現變動,即對比度產生變化時,系統會產生提示,但是,我們還需要對監測精度進行調節,以避免類似熱系統中的熱空氣流動產生的微小變化。

現在連接攝影鏡頭到TXT控制器,將控制器與電腦相連,電源開啟,在電腦中打開軟體,設置好環境,新建一個空白檔。

點擊進入Camera視窗中,按一下左上角的「Sensor fields(感應器域)」:

在左下側的感應器種類中,左鍵按一下「Movement detector(運動探測)」模組,之後滑鼠箭頭會變成一個筆形圖示:

在右側的黑色螢幕區域按一下滑鼠,繪製一個監測區域,在筆形圖示的狀態下,拖動區域四周的錨點,可以再次調整區域的小大:

再次按一下筆形圖示完成繪圖,此時筆形圖示變回正常的滑鼠箭頭:

左鍵點擊監測區域(監測區域框顯示為紅色表示被選中),再按右鍵滑鼠,會彈出屬性設置面板:

在對話方塊中有三個屬性設置:

•    Name(名稱):輸入一個該監測視窗的唯一名稱。 本實例中我們設置為Detect。

•    Change contrast(變化對比度):指圖元點的亮度改變,這裡允許我們設置一個閾值,只有當對比度的變化值達到了這個閾值,系統才會產生「警報」提示(即監測區域框會顯示為紅色)。 這個值如果設置的太高,非常小的運動就將觸發「警報」,如果設的太低,畫面中的小幅度變動將很難觸發「警報」。

•    Change area(變動區域):設置閾值以指定監測區域內變化的區域所占的百分比。 如果你想監測一輛汽車行駛過而不是一個行人,那麼這個值要設置的很高。 如果你想監測一個滑鼠在地板上移動這個值應該設的很小。

舉例:如果你想要監測一張白紙上的螞蟻的爬行,「變化對比度」的設置值要較高(50或50以上),但是「變動區域」的設置值要很小(1)。

本實例中,我們就接受其預設值(10)。 現在,點擊「OK」。 然後再勾選「即時預覽」核取方塊,此時攝像頭將為您提供監控資料:

如果在監測區域內的畫面沒有任何的變動,那麼在「Sensor values(感應器值)」視窗裡我們看到Detect的傳回值都是「0」:

將手移動到攝影鏡頭前的監測區域中,觀察「Contrast(對比度)」和「Size(大小)」的數值變化。

嘗試在攝影鏡頭前移動不同的東西。 當物體移動到監測區域中時,你會觀察到明顯的數值變化。 請觀察不同顏色的物件和不同大小的物體的移動時,數值變化有何不同。 你還可以嘗試改變攝像頭前的畫面背景顏色,再次在監測區域內移動物體看看有什麼效果。

除了在攝影鏡頭視窗下可以即時看到監測的數值,在編寫程式時,我們通過「Camera Input(攝像頭輸入)」模組來調用這兩個屬性參數。

•    程式測試

切換到程式介面,從基本模組中拖拽「開始」模組和「時間延遲」模組到程式視窗中:

從「輸入,輸出」子分類中拖拽「面板顯示」和「攝影鏡頭輸入」模組到程式視窗中:

從「分支,等待...」子分類中拖拽一個「帶資料輸入的分支」 到程式視窗中:

從操作模組下的「顯示」子分類中,拖拽一個「顯示燈」模組到程式視窗中:

組織這些模組,編寫一個如下的簡單的程式:

這個程式將調用攝像頭的屬性值,並根據這個值進行分支判斷,如果畫面有變動,就點亮「顯示燈」。

在程式正常運行前,我們還需要對模組進行一下配置:

按右鍵「攝影鏡頭輸入」模組,調出屬性面板,這裡列出了Detect物件的兩個屬性:Detect C(對比度)和Detect A(區域)。 本例中,我們選擇調用「對比度」這個屬性值:

確認設置後,我們會看到「攝影鏡頭輸入」模組上的圖文標識發生了變化:

按右鍵「顯示燈」模組,在其屬性面板中,去掉「Initially on」右側核取方塊的「勾」,這表示顯示燈在程式運行初始時是熄滅的。

按右鍵「面板顯示」模組,在其屬性面板中,將其指定到這個名為「Lamp」的「顯示燈」:

運行這個程式,當監測區域裡出現畫面變動時,對比度會產生數值變化(非0),這時就會看到「顯示燈」點亮,如果畫面靜止不動,那麼對比度數值為0,「顯示燈」又會熄滅。

如果我們想在程式視窗裡即時的看到攝像頭監測到的對比度數值,那麼只需對程式做如下的調整:

從操作模組下的「顯示」子分類中,拖拽一個「文本顯示」模組到程式視窗中,按右鍵對其屬性進行設置,修改其名稱為「contrast」,將預設的文本顯示設定為「Contrast=   0」,位數設置為「15」:

在程式中刪除掉「顯示燈」控制項,將「面板顯示」模組重新指定到這個新建立的名為「contrast」的「文本顯示」模組:

運行該程式,我們就可以即時查看監測區域中的對比度數值。

然後,我們還可以將分支的判斷閾值進行調整,這時我們還可以觀察到對比度的值只有在達到了判斷閾值時,才會引起分支模組的跳轉。

•    實驗

試一試,如果忽略小的變化,只監測大的變化,那麼「變化對比度」和「變動區域」的值應該設置為多少合適呢?

我們可以用攝影鏡頭的這個功能來實現對物料輸送帶上流動的物品進行計數的程式,請嘗試完成實物搭建和程式編寫。

科技領域教學系列:

科技領域教學系列一:認識工程積木模型套件

科技領域教學系列二:認識工程積木模型套件

科技領域教學系列三:認識工程積木模型套件

科技領域教學系列四:認識工程積木模型套件-組裝範例

科技領域教學系列五:認識工程積木模型套件-變速器

科技領域教學系列六 :認識工程積木模型套件 - 模擬感測器【 NTC 熱敏電阻】

科技領域教學系列七:認識工程積木模型套件 - 模擬傳感器【超聲波傳感器】

科技領域教學系列八:認識工程積木模型套件 - 模擬傳感器【電位器】

科技領域教學系列九:認識工程積木模型套件 - 數字傳感器【乾簧管】

科技領域教學系列十:認識工程積木模型套件 - 數字傳感器【光電晶體管】

科技領域教學系列十一:認識工程積木模型套件 - 數字傳感器【光敏電阻】

科技領域教學系列十二:認識工程積木模型套件 - 數位感應器【軌跡感應器】

科技領域教學系列十三:認識工程積木模型套件 - 數位感應器【行程開關】

科技領域教學系列十四:認識工程積木模型套件 - 類比感應器【顏色感應器】

科技領域教學系列十五:認識工程積木模型套件 - USB攝像頭的基本介紹

熱門標籤

延伸閱讀