Проект электронного устройства видеозахвата на STM32

Какую матрицу с каким объективом оптимальнее всего выбрать для построения камеры наблюдения?

Привет, друзья!

В предыдущей статье (https://tehnopage.ru/modul-svyazi-4g-dlya-platy-videozahvata-zorg) я показал проект модуля связи, который в свою очередь является частью отладочного комплекса, предназначенного для построения камеры наблюдения ZorG.

Я создаю проект ZorG исключительно за счёт своего личного времени и средств и освещаю шаги по его созданию на моем YouTube канале как один из проектов:
https://www.youtube.com/c/KirillIvanychev

Если Вам интересна идея проекта и, Вы хотите принять в нем участие как разработчик или юрист или психолог или как гражданин, которому важно, чтобы мы воплотили на практике идею улучшения культуры взаимоуважения интересов и ценностей других людей, то я открыт для взаимодействия с целью проработки проекта по юридическим, этическим, психологическим и техническим вопросам.
Если хотите присоединиться к проекту ZorG, то пишите мне о своем желании и предложениях в Телеграм или Instagram:
https://t.me/kirill_ivanychev
https://instagram.com/kirill_ivanychev

В этой статье я расскажу о подключаемом модуле видеокамеры, который завершит конструкцию отладочного комплекса DevBoard. После сборки и успешной проверки всех модулей воедино я перейду к процессу разработки алгоритмов, которые фиксируют картинки с видеокамеры, сохраняют ее на Flash-карту  и транслируют и отдают их в сеть по запросам пользователей.

Исследователи в области видеонаблюдения и распознавания лиц говорят о том, что для надежного распознавания лиц людей и предметов необходимо получать с камеры картинку, четкость которой позволит выполнить распознавание лица человека.

В результате экспериментов для камеры выявили среднее сочетание объектива, разрешения матрицы, уровня освещения, необходимое для систем видео-наблюдения с целью устойчивого распознавания лиц.

Вот такими параметрами должна обладать такая камера наблюдения: 
500 пикселей/м 
матрица 5 Мегапикселей
фокусное расстояния 2.8 - 8 мм
дальность до 9 м с шириной сцены 5.2 м

Я выбрал матрицу OV5640 от компании Omni Vision.
Преимуществом этой матрицы является то, что она может выдавать картинку в формате JPEG, что ускорит прием картинки на стороне микроконтроллера и избавит от ее упаковки в тот же JPEG.
Таким образом я сформирую на Flash-карте видео в формате MJPEG, которое потом будет удобно доставать по кадрам.

Она позволит выдавать 15 кадров в секунду на максимальном разрешении, чего в принципе хватит для работы по распознаванию лиц и отслеживанию объектов.

Плюс ко всему ее стоимость достаточно невысока по сравнению с другими матрицами, например MT9P031.

Вот такой модуль камеры с объективом 72 градуса и приводом автофокуса обойдется всего в $10 с копейками:
https://alii.pub/72uea8?erid=2SDnje8Chr3

Именно под него я и выполню схему подключаемого модуля. 

Вот так он выглядит:

Рисунок 2 - Объектив и матрица OV5640

А это схема его подключения из документации на OV5640, по которой я выполню его подключение:

Рисунок 3 - Схема подключения OV5640

Для создания принципиальной электрической схемы и проекта печатной платы я как и ранее воспользуюсь средой разработки электронных устройств EasyEDA.

В соответствие с документацией и примерами включения матрицы, для ее работы необходимо обеспечить 3 напряжения питания: 3.3 В, 2.8 В и 1.8 В.

3.3 В я возьму от платы DevBoard через сигнальный разъем. 
2 остальных напряжения я сформирую при помощи преобразователей MAX8887EZK18 и MAX8860EUA28.

Таким образом схема питания будет выглядеть вот так:

Рисунок 4 - Схема питания 

Осталось подключить модуль к сигнальному разъему DevBoard.
Схема соединений выглядит так:

Рисунок 5 - Схема подключения к DevBoard

Теперь эти схемы я конвертирую в проект печатной платы и выполню разводку дорожек.

В этот раз также я смог сделать плату всего в двух слоях, а это значит, плата будет сильно дешевле, чем 4-слойная.

Вот такую плату в итоге я спроектировал:

Рисунок 6 - 3D вид платы с верхней стороны

Рисунок 7 - 3D вид платы с нижней стороны

Если Вам интересно поиграться с этим проектом, то вы можете заказать производство этой платы, отправив в сервис PCBWay gerber-файлы, которые я прилагаю к этой статье.

Все! теперь мне осталось заказать производство моей печатной платы в сервисе PCBWay.
Для этого я как и прежде загружу gerber-файлы на страницу оформления заказа

Как и в прошлый раз я загружаю gerber-файл на страницу заказа. 
Стоимость в несколько раз дешевле чем 4 слойная и составляет всего 5 USD.

Рисунок 8 - Формирование заказа в PCBWay

Теперь мне осталось заказать компоненты в интернет-магазине и дождаться, пока плата приедет ко мне домой.

Далее я перехожу к разработке программного кода для инженерного образца камеры.
По мере того, как я буду получать результаты в оживлении платы, я буду делиться результатами моих экспериментов в моем видео-блоге на YouTube канале: https://www.youtube.com/c/KirillIvanychev

Если вас вдохновляет идея улучшить наш Мир и культуру взаимоуважения людей при помощи разрабатываемого технического средства ZorG, то пишите мне о своем желании и предложениях в Телеграм или Instagram:
https://t.me/kirill_ivanychev
https://instagram.com/kirill_ivanychev

Следующая статья будет возможно не скоро, но все же, если Вам интересно, то  следите за продолжением цикла статей проекта ZorG и До встречи в следующей статье!

Разработка и копирование печатных плат