Navigation eines Autonomen-Roboters mittels Kamera

Python auf Einplatinencomputer wie Raspberry Pi, Banana Pi / Python für Micro-Controller
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Emre
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Mittwoch 9. September 2020, 13:23

Hallo zusammen,

ich ein Schüler aus der 5.Klasse HTL und wir haben dieses Jahr eine sehr interessante Diplomarbeit vor uns.

Wir haben uns entschlossen, als Diplomarbeit einen (vielleicht fertigen) Roboter mit einer Bilderfassung-Kamera auszurüsten. Das Ziel dabei ist es mithilfe der Kamera den Roboter auf einer Fahrbahn fahren zu lassen während sie verschiedene Schilder/Symbole erkennt und dementsprechend reagiert (z.B. muss sie bei einer Stop-Tafel anhalten oder eine Markierung auf dem Boden verfolgen).

Verwenden werden wir dazu:
Raspberry Pi + Kamera
Python + Bildverarbeitungssoftware

Da wir bis jetzt garnicht mit Python gearbeitet haben und uns auch nicht entscheiden konnten was für eine Kamera wir dafür verwenden sollen, oder ob Python die beste Programmiersprache dafür ist, wollte ich mich noch, bevor wir anfangen schlau machen.

Falls ihr Fragen habt wie zum Beispiel unser Roboter oder die Fahrbahn ausschaut könnt ihr euch gerne melden.

Ich wäre sehr dankbar für jede Art und Weise an Hilfe die von euch kommt.

LG
Emre
__deets__
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Mittwoch 9. September 2020, 18:18

Hallo Emre,

ein schoenes Projekt, aber auch anspruchsvoll. Ich denke, dass man da etwas mit Python und der OpenCV machen kann.

Grundsaetzlich gilt fuer CV-Projekte das es wichtig ist, einen grossen Korpus and gelabelten (also benannten) Testdaten zu bekommen. Also zB Frames mit dem Stoppschild aus verschiedenen moeglichen Perspektiven, etc. Die muesst ihr sammeln und gut aufbewahren, denn anhand derer werdet ihr verschiedene Klassifikatoren immer wieder ausprobieren/trainieren muessen.

Fuer das verfolgen des Streifens auf dem Boden wuerde ich eher auf klassische Methoden setzten, also das bearbeiten des Bildes so dass man zB die Position, an der der Streifen gerade am unteren Ende verschwindet, ermitteln kann. Auch hier ist es wichtig, Testdaten zu sammeln, um ueber die Zeit den Algorithmus darauf loszulassen.

Bezueglich der Kamera wuerde ich nichts allzu besonderes nehmen. Neuronale Netze zb rechnen oft nur auf 240 Pixeln im Quadrat, und generell ist ein kleines Bild natuerlich schneller verarbeitet. Und selbst 30fs seid ihr gut genug dabei, das erreichen die Algorithmen eher nicht. Die neue PI-Kamera ist zB schon besser, als ihr sein muesst - da reicht auch die alte.

Viel Erfolg!
Emre
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Donnerstag 10. September 2020, 07:34

Hallo __deets__ und danke erstmal für deine ausführliche Antwort.

Eine Sache wo ich mir sehr viele Gedanken gemacht habe ist, ob es möglich für unseren Roboter wäre sowohl die Spur (Linie auf dem Boden) als auch die Symbole gleichzeitig zu erkennen und zu bearbeiten/reagieren.

Bei der Auswahl der Kamera werde ich deine Tips auf jeden fall beachten. Uns ist jedoch noch nicht klar wie groß die Symbole sein müssen bzw. wie weit weg sie sein dürfen um noch erkennbar zu bleiben. Dementsprechend müssen wir glaub ich auch entscheiden ob wir eine weitwinkel Kamera brauchen oder nicht, das nehme ich jedoch nicht an.. oder was denkst du ?

LG
Emre
__deets__
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Donnerstag 10. September 2020, 16:05

Ich denke ihr solltet euch vordringlich auf das Pfad-verfolgen konzentrieren. Und die Schilder als Bonus machen. Das kann dann ggf bedeuten, dass ihr die Schilder statt wie ein normales Schild auf dem Boden platziert, zB auf einem kleinen LEGO-Unterbau. Denn es wird euch deutlich leichter fallen, wenn die Kamera recht weit nach unten zeigt. Wenn ihr das damit hinbekommt, ist der Schritt es mit einer weitwinkeligeren Kamera oder einer zweiten zu machen klein.
Emre
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Donnerstag 10. September 2020, 19:55

Sorry nachricht kam zu oft ^^
Emre
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Donnerstag 10. September 2020, 20:10

Vielen Dank für deine Antworten.

Morgen habe ich Zeit um mit meinem Lehrer darüber zu reden. Werde ihm auf jeden fall deine Ideen vorschlagen!
Ich danke dir dafür das du dir Zeitgenommen hast um mir weiterzuhelfen, falls Fragen auftauchen werde ich mich wieder melden.

LG
Emre
Emre
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Mittwoch 16. September 2020, 13:03

Hallo nochmals,
um die Motoren von unserem Roboter anzusteuern brauchen wir ein Motorshild für Raspberry Pi 4. Auf Amazon gibts allerdings nur eines für Raspberry Pi 2 und 3.

Hat eventuell jemand Erfahrung und kann uns behilflich sein?
__deets__
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Mittwoch 16. September 2020, 13:59

Das sollte keinen Unterschied machen. Die IO leiste ist gleich geblieben.
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