Kamera CMOS s STM32F429 pro výuku

Abstract

Diplomová práce se zabývá zpracováním obrazu na vestavném mikrořadiči s jádrem ARM Cortex - M4. Cílem je ukázat jednoduché možnosti připojení různých obrazových CMOS senzorů k sériově vyráběnému vývojovému kitu, a to jak po programové, tak po hardwarové stránce. Jedna z kapitol se zabývá implementací jednoduchého zpracování obrazu, které by mělo sloužit jako základ pro cvičení předmětů zaměřených na obrazové senzory. Další část práce je zaměřena na možnosti low-level komunikace mikroprocesoru a CMOS senzoru, postavené na paralelním rozhraní DCMI a sériovém rozhraní I2C. V průběhu práce byly vyzkoušeny různé módy vyčítání obrazových dat ze tří typů CMOS senzorů, především různé módy průměrování a přeskakování obrazových řádků a sloupců. V neposlední řadě je popsána PC aplikace pro komunikaci se zvolenými senzory, umožňující i jejich konfiguraci. Součástí práce je i příkladová praktická úloha využívající triangulace. Dále je předveden propojovací modul mezi existující HW moduly senzoru a mikrořadičové části. Výsledkem práce by měla být univerzální kamera pro účely použití v Laboratoři videometrie. Řešení je nízkonákladové a jednoduše sestavitelné. Na závěr práce je zmíněn realizovaný návrh upevňovacího bloku pro objektiv. Tento blok byl vytištěn pomocí populárního 3D tisku.

Diploma thesis is focused on embedded microcontroller image processing using ARM Cortex M4 microcontroller. The aim of the thesis is to show how to connect easily various CMOS image sensors to a serially produced development kit, including both HW and SW part. The development kit is used as the main image processing unit. One chapter of the work deals with easy image processing which should be used as a base for simple student's image applications. Another part of the work is focused on low-level communication between CMOS sensors and STM32F429 MCU through standard DCMI and I2C interfaces. Various readout modes of three CMOS sensor types are tested and implemented. Last but not least the demonstration PC application for access to sensor and microcontroller through USB VCP is presented. Example of practical use of the camera using triangulation is described. The developed hardware for connecting of already existing parts of sensor and microcontroller modules is shown as well. The output of the work should serve as a universal camera for teaching purposes in the Laboratory of Videometry. It is low-cost and easily reproducible. In the end an alternative mechanical solution for attaching lens to CMOS camera module using 3D printing is mentioned.