Track Object con OpenCv ed IPCamera PTZ in realtime

L'idea alla base di questo post e' quella di usare OpenCV per riconoscere un oggetto in stream video da una IP camera dotata di movimento PTZ in modo che l'oggetto rimanga sempre al centro dell'inquadratura

Come camera ho ripreso la Maygion (gia' vista qui, un modello piuttosto vecchiotto da 0.3MPx) e l'oggetto da tracciare era la scatola a sinistra

Tramite OpenCV viene catturato lo stream video della camera IP, l'immagine viene elaborato alla ricerca del colore verde calcolando il centroide, a questo punto si calcola la posizione del centroide rispetto al centro dell'immagine e si pilota la camera per posizionare il centroide piu' vicino possibile al centro dell'immagine.

Questo e' il video della prova

Per rendere le cose piu' semplici, in questo primo esempio viene mostrato come catturato il flusso derivante dalla camera Ip mediante OpenCV. Di fatto il sistema e' praticamente a quello che si applica ad una webcam con la sola differenza che si deve passare l'url dello stream (variabile da produttore a produttore e da modello a modello)
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import numpy as np
import cv2

vcap = cv2.VideoCapture("http://192.168.43.207:81/videostream.cgi?stream=0&usr=admin&pwd=admin")

if vcap.isOpened():
rval,frame = vcap.read()
print "acquisito"
else:
rval = False
print "non acquisito"

while rval:
cv2.imshow("preview",frame)
rval,frame = vcap.read()
key = cv2.waitKey(20)
if key == 27:
break
cv2.destroyWindow("preview")
---------------------------------------------

Questo e' invece il codice per pilotare il movimento della camera (in pratica si mandano comandi via stringa http)
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import time
try:
    from urllib.request import urlopen
except ImportError:
    from urllib2 import urlopen

ur = "http://192.168.43.207:81/"

direzione = "up"


html=urlopen(ur+"moveptz.xml?dir="+direzione+"&user=admin&password=admin")
time.sleep(0.1)
html=urlopen(ur+"moveptz.xml?dir=stop&user=admin&password=admin")
---------------------------------------------

Per tracciare il movimento della sagoma verde ho ripreso, modificandolo leggermente, questo esempio di Conan Zhao and Simon D. Levy
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import cv2
import numpy as np
import time

try:
    from urllib.request import urlopen
except ImportError:
    from urllib2 import urlopen

ur = "http://192.168.43.207:81/"


# For OpenCV2 image display
WINDOW_NAME = 'GreenBallTracker' 

def track(image):
    # Blur the image to reduce noise
    blur = cv2.GaussianBlur(image, (5,5),0)

    # Convert BGR to HSV
    hsv = cv2.cvtColor(blur, cv2.COLOR_BGR2HSV)

    # Threshold the HSV image for only green colors
    lower_green = np.array([40,70,70])
    upper_green = np.array([80,200,200])

    # Threshold the HSV image to get only green colors
    mask = cv2.inRange(hsv, lower_green, upper_green)
    
    # Blur the mask
    bmask = cv2.GaussianBlur(mask, (5,5),0)

    # Take the moments to get the centroid
    moments = cv2.moments(bmask)
    m00 = moments['m00']
    centroid_x, centroid_y = None, None
    if m00 != 0:
        centroid_x = int(moments['m10']/m00)
        centroid_y = int(moments['m01']/m00)

    # Assume no centroid
    ctr = (-1,-1)

    # Use centroid if it exists
    if centroid_x != None and centroid_y != None:

        ctr = (centroid_x, centroid_y)

        # Put black circle in at centroid in image
        cv2.circle(image, ctr, 4, (255,0,0))
x_schermo = centroid_x-320
y_schermo = centroid_x-240
print "X="+str(x_schermo) + " ; Y=" + str(y_schermo)
tempo = 0.02
if (x_schermo > 0): 
html=urlopen(ur+"moveptz.xml?dir=left&user=admin&password=admin")
time.sleep(tempo)
html=urlopen(ur+"moveptz.xml?dir=stop&user=admin&password=admin")
else: 
html=urlopen(ur+"moveptz.xml?dir=right&user=admin&password=admin")
time.sleep(tempo)
html=urlopen(ur+"moveptz.xml?dir=stop&user=admin&password=admin")


    # Display full-color image
    cv2.imshow(WINDOW_NAME, image)

    # Force image display, setting centroid to None on ESC key input
    if cv2.waitKey(1) & 0xFF == 27:
        ctr = None
    
    # Return coordinates of centroid
    return ctr

# Test with input from camera
if __name__ == '__main__':

    capture = cv2.VideoCapture(ur+"videostream.cgi?stream=0&usr=admin&pwd=admin")

    while True:

        okay, image = capture.read()

        if okay:

            if not track(image):
                break
          
            if cv2.waitKey(1) & 0xFF == 27:
                break

        else:

           print('Capture failed')
           break

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LCD 3.2 " Waveshare su Raspberry

Ho provato uno schermo LCD da 3.2 pollici per Raspberry da montare direttamente sul connettore a 40 pin.

Se si prova ad usare una Raspbian pura il risultato e' il seguente.. nessuna immagine tranne lo schermo bianco

Il problema e' che lo schermo comunica con la Raspberry tramite SPI e su Raspbian di default non e' montato il modulo per gestire lo schermo. Su Waveshare sono presenti tutte le istruzioni passo passo per compilare il modulo e montarlo ma la soluzione piu' diretta e' scaricarsi una distribuzione Raspbian gia' modificata

Lo schermo ha una risoluzione di 320x240 ed una volta avviato X si vede che le finestre sono tutte piu' grandi di questa dimensioni. La  soluzione per spostare l'area di visualizzazione e' quella di cliccare sinistro tenendo premuto il tasto Alt. In questo modo si puo' trascinare la finestra

Riducendo poi il font di default di X e di XTerm si riesce "quasi" a lavorarci

Con la Raspbian gia' modificata e' gia' montato anche il modulo per il touchscreen per cui e' possibile utilizzare il Raspberry con il pennino (in dotazione) od anche con le dita.In alto e' disponibile una tastiera virtuale ma e' veramente difficile usarla

Sulla sinistra dello schermo sono presenti tre pulsanti che sono connessi ai pin GPIO 12,16 e 18

Per completezza il dispositivo dello schermo si trova su /dev/fb1

Ripulire perdita di liquido da batterie / pile

Capita ogni tanto di scordarsi le batterie all'interno di un dispositivo e poi di trovare la sopresa della perdita del liquido interno con la formazione di un materiale biancastro che avvolge i contatti e la batteria stessa.
La cosa si fa tremenda quando il materiale impedisce l'uscita della batteria stessa, come nel caso in foto

Una soluzione molto semplice e  funzionante e' quella di usare l'aceto da cucina. Si sviluppa una reazione tra l'acido acetico e la patina che genera una effervescenza e che di fatto libera la pila e pulisce i contatti

Dal punto di vista strettamente chimico non saprei bene come funziona la cosa. Il reagente contenenuto nell'aceto e' sicuramente l'acido acetico. Su alcuni siti indicano che il materiale bianco e' idrossido di potassio (per pile alcaline) ma la reazione (ripresa da qui) produce acqua e non gas per cui non e' quello che ho visto io

                                     NaOH(aq) + CH3COOH(aq) → CH3COONa(aq) + H2O(l)



Insomma, non so perche' ma decisamente funziona

Ho provato lo stesso sistema su una vecchia calcolatrice Casio di fine anni 70. In questo caso l'ossido si presenta di colore verde rame (non so se e' il colore del contatto ossidato od il colore di quanto fuoriuscito dalla batteria). I contatti si presentano fortemente corrosi

In questo caso il sistema dell'aceto non funziona. Credo che in quel periodo si usassero pile con composizione differente

Opzioni di compilazione gcc in Eclipse e Netbeans

Un promemoria su come configurare gli switch di compilazione di gcc con Eclipse e Netbeans
In entrambi i casi si deve cliccare destro sul nome del progetto ed aprire le proprieta'

Eclipse

Optimizzazione e debug -O3 -Wall

 Include switch -I

Per lo switch -lm per esempio si scrive sono m omettendo -l

Library switch -l -L

Netbeans

Inclusione di librerie ed headers

Per aggiungere lo switch -l in Netbeans si apre Add Option/Other Option e si digita lo switch completo (al contrario di Eclipse)

collect2.exe: ld returned error 5 exit status

L'errore ld returned error 5 sul file collect2.exe  dovrebbe essere limitato all'IDE di Arduino 1.6.8 su piattaforma Windows XP.

In pratica compilando sketch perfettamente funzionanti puo' verificarsi che non venga generato l'eseguibile

L'errore e' visibile solo abilitando l'output dettagliato in fase di compilazione (da File/Impostazioni/Mostra output dettagliato) e si tratta dell'impossibilita' di rinominare un file temporaneo

L'errore non e' presente nella versione per Linux od in versioni precedenti dell'IDE di Arduino

Fractint per Arduino

Questo post prende spunto da Fractint, un software ormai molto datato (e' uno dei programmi open source che da piu' tempo e' sempre sviluppato) che permetteva il calcolo "veloce" di frattali nei calcolatori che erano privi di coprocessore matematico utilizzando gli interi per calcoli in virgola mobile.

Voluto vedere se riuscivo a fare qualcosa di simile con Arduino. Per fare cio' ho utilizzato la libreria AVRFix , libreria appositamente studiata per processori ATMEL

Il programma senza nessun tipo di ottimizzazione ha mostrato un tempo di esecuzione pari a 7581 ms. A parita' di condizioni di schermo la libreria AVRFix con il tipo di variabile short ha quasi dimezzato il tempo di calcolo per un totale di 4434 ms

Ovviamente questa non e' una soluzione generale. Basta infatti cambiare il tipo di varibiale lasciando intatto il codice per usa AVRFix che le prestazioni decadono rapidamente a 10590 ms per il tipo di varibile l a 18464 ms per il tipo di variabile ll

No AVRFix (7581 ms)
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#include <SPI.h>
#include <Wire.h>
#include <Adafruit_GFX.h>
#include <Adafruit_SSD1306.h>

#define OLED_RESET 4
Adafruit_SSD1306 display(OLED_RESET);



#define SCREEN_WIDTH 32
#define SCREEN_HEIGHT 128

#if (SSD1306_LCDHEIGHT != 32)
#error("Height incorrect, please fix Adafruit_SSD1306.h!");
#endif

//float re_min = -2.019531;
float a = -2.003906;
float im_min = -1.275;
float re_factor = 0.019531;
float im_factor = 0.075;

unsigned long tempo;

float b;
float x,y,x_new,y_new;

int k,j,i;

void setup()   {
  Serial.begin(115200);
  display.begin(SSD1306_SWITCHCAPVCC, 0x3C);  
  display.display();
  delay(100);
  display.clearDisplay();

  tempo = millis();
  
  for (i=0;i<SCREEN_HEIGHT;i++)
     {
     a = a + re_factor;
     b = im_min;
     for (j=0;j<SCREEN_WIDTH;j++)
      {
        b=b+im_factor;
        x = 0;
        y = 0;
      
        for (k=0;k<=64;k++)
            {
            x_new = (x*x)-(y*y)+a;
            y_new = (2*x*y)+b;
            if (((x_new*x_new)+(y_new*y_new))>4)
                {
                display.drawPixel(i, j, WHITE);
                //
                break;
                }
       x = x_new;
       y = y_new;
       } 
      }
     }
Serial.println(millis()-tempo);
display.display();
}


void loop() {
}
-----------------------------------------

AVRFix (tipo short 4728 ms)
-----------------------------------------
#include <SPI.h>
#include <Wire.h>
#include <Adafruit_GFX.h>
#include <Adafruit_SSD1306.h>

#define OLED_RESET 4

Adafruit_SSD1306 display(OLED_RESET);
extern "C"{
  #include <avrfix.h>
}

#define WIDTH 32
#define HEIGHT 128
lfix_t Im = ftosk(-1.275);
lfix_t DRe = ftosk(0.02);
lfix_t DIm = ftosk(0.075);
lfix_t A = ftosk(-2.0);
lfix_t B = ftosk(0.0);
lfix_t DUE = ftosk(2.0);
lfix_t X,Y;
lfix_t XN,YN,YNN;
lfix_t tt;
int j,k,i;
float test;

unsigned long tempo;

void setup() {
  Serial.begin(115200);
  display.begin(SSD1306_SWITCHCAPVCC, 0x3C);  
  display.display();
  delay(100);
  display.clearDisplay();
  tempo = millis();
  
  for (i=0;i<HEIGHT;i++)  
    {
      A=A+DRe;
      B=Im;
      for (j=0;j<WIDTH;j++)
        {
          B=B+DIm;
          X = ftosk(0.0); 
          Y = ftosk(0.0);
          for (k=0;k<=64;k++)
              {
               XN = smulsk(X, X)-smulsk(Y, Y)+A;
               YN = smulsk(X, Y);
               YNN = smulsk(X, Y);
               YN = smulsk(DUE, YNN) + B;
               tt = smulsk(XN,XN)+smulsk(YN,YN);
               test = sktof(tt);
               if (test > 4.0)
                    {
                        display.drawPixel(i, j, WHITE);
                        break;
                    }
               X=XN;
               Y=YN;
              }
        }
    }
  

  Serial.println(millis()-tempo);
  display.display();
  
}

void loop() {
}
-----------------------------------------

AVRFix (tipo l 10590 ms)

-----------------------------------------

#include <SPI.h>
#include <Wire.h>
#include <Adafruit_GFX.h>
#include <Adafruit_SSD1306.h>

#define OLED_RESET 4

Adafruit_SSD1306 display(OLED_RESET);
extern "C"{
  #include <avrfix.h>
}

#define WIDTH 32
#define HEIGHT 128
//lfix_t Re = ftolk(-2.00390625); 
lfix_t Im = ftosk(-1.275);
lfix_t DRe = ftok(0.019531);
lfix_t DIm = ftok(0.075);
lfix_t A = ftok(-2.00390625);
lfix_t B = ftok(0.0);
lfix_t DUE = ftok(2.0);
lfix_t X,Y;
lfix_t XN,YN,YNN;
lfix_t tt;
int j,k,i;
double test;

unsigned long tempo;

void setup() {
  Serial.begin(115200);
  display.begin(SSD1306_SWITCHCAPVCC, 0x3C);  
  display.display();
  delay(100);
  display.clearDisplay();
  tempo = millis();
  
  for (i=0;i<HEIGHT;i++)  
    {
      A=A+DRe;
      B=Im;
      for (j=0;j<WIDTH;j++)
        {
          B=B+DIm;
          X = ftok(0.0); 
          Y = ftok(0.0);
          for (k=0;k<=64;k++)
              {
               XN = mulk(X, X)-mulk(Y, Y)+A;
               YN = mulk(X, Y);
               YNN = mulk(X, Y);
               YN = mulk(DUE, YNN) + B;
               tt = mulk(XN,XN)+mulk(YN,YN);
               test = ktod(tt);
               if (test > 4.0)
                    {
                        display.drawPixel(i, j, WHITE);
                        break;
                    }
               X=XN;
               Y=YN;
              }
        }
    }
  

  Serial.println(millis()-tempo);
  display.display();
  
}

void loop() {

}
-----------------------------------------

AVRFix (tipo ll 18464 ms)

-----------------------------------------

#include <SPI.h>
#include <Wire.h>
#include <Adafruit_GFX.h>
#include <Adafruit_SSD1306.h>

#define OLED_RESET 4

Adafruit_SSD1306 display(OLED_RESET);
extern "C"{
  #include <avrfix.h>
}

#define WIDTH 32
#define HEIGHT 128
//lfix_t Re = ftolk(-2.00390625); 
lfix_t Im = ftolk(-1.275);
lfix_t DRe = ftolk(0.019531);
lfix_t DIm = ftolk(0.075);
lfix_t A = ftolk(-2.00390625);
lfix_t B = ftolk(0.0);
lfix_t DUE = ftolk(2.0);
lfix_t X,Y;
lfix_t XN,YN,YNN;
lfix_t tt;
int j,k,i;
double test;

unsigned long tempo;

void setup() {
  Serial.begin(115200);
  display.begin(SSD1306_SWITCHCAPVCC, 0x3C);  
  display.display();
  delay(100);
  display.clearDisplay();
  tempo = millis();
  
  for (i=0;i<HEIGHT;i++)  
    {
      A=A+DRe;
      B=Im;
      for (j=0;j<WIDTH;j++)
        {
          B=B+DIm;
          X = ftolk(0.0); 
          Y = ftolk(0.0);
          for (k=0;k<=64;k++)
              {
               XN = lmullk(X, X)-lmullk(Y, Y)+A;
               YN = lmullk(X, Y);
               YNN = lmullk(X, Y);
               YN = lmullk(DUE, YNN) + B;
               tt = lmullk(XN,XN)+lmullk(YN,YN);
               test = lktod(tt);
               if (test > 4.0)
                    {
                        display.drawPixel(i, j, WHITE);
                        
                        break;
                    }
               X=XN;
               Y=YN;
              }
        }
    }
  

  Serial.println(millis()-tempo);
  display.display();
  
}

void loop() {

}
-----------------------------------------


Disclaimer: il titolo di questo post non e' da intendersi come un plagio verso il nome del piu' noto software Fractint ma piuttosto come un tributo ad un programma che usavo sui 386 nei primi anni 90

Roccia lunare 14310

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Aggiornamento importante a questo post
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Ho avuto la fortuna di poter osservare da vicino (e come geologo e' una esperienza particolare) un frammento di roccia lunare ritagliato da campione piu' grande prelevato dalla missione Apollo 14

La roccia deriva dal punto G della seconda escursione lunare (scheda completa qui)

Le quattro facce (fotografabili) del campione. Di particolare interesse e' la foto sottostante perche' questo lato era quello esposto (gli altri lati derivano dal taglio effettuato a terra) e presenti segni dei micro meteoriti che hanno "lavorato" la superficie

Si tratta di una roccia decisamente giovane (circa 4 milioni di anni)  per lo standard lunare.
L'esame petrografico (originale a questo link) mostra un basalto feldspatico a grana fine e viene definito come composizione KREEP (Potassio, Terre Rare e Fosforo), ultimo resto del frazionamento del magma che ha formato la crosta lunare e che essendo composto da elementi incompatibili per entrare nella struttura cristallina rimangono isolati all'interno del magma stesso (fonte wikipedia, wikipedia inglese). I magmi ricchi in KREEP si sarebbero segregati tra la crosta ed il mantello lunare. Sono presenti fenocristalli di plagioclasi e pirosseni negli interstizi

Questo era l'aspetto della roccia lunare prima di essere sezionata per le analisi, piu' o come come la hanno vista Shepard e Mitchell (in origine era mezza sepolta dalla regolite dalla regolite). Non ci sono foto realizzate sulla Luna di questo esemplare

Come detto non esistono foto dirette del punto di campionamento. Questa dovrebbe essere nella zona compresa tra la stazione C1 ed H (nel mezzo tra le due c'e' la stazione G) ripresa da Project Apollo Archive

AS14-68-9471HR.jpg