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[高级教程] 撸狗初体验 | 手把手教你上手 HuskyLens 哈士奇人工智能摄像头

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本帖最后由 铁熊 于 2019-11-19 13:41 编辑



直接上视频听我 BB:



下面开始编故事……

某个周末,走在去加班的路上,脚底突然被某个东西咯噔一下,抬脚一看,竟然是……



捡起来一看……



哈士奇!哈士奇!哈士奇!

竟然是 DF 还在预售的 HuskyLens 人工智能摄像头(中文名:哈士奇) !

这个故事告诉我们:喜欢加班的创客,运气不会太差。


# HuskyLens 功能介绍 #


HuskyLens 是什么?

这里简单截取官网介绍的一部分:

HuskyLens 是一款简单易用的人工智能摄像头(视觉传感器),内置 6 种功能:人脸识别、物体追踪、物体识别、巡线追踪、颜色识别、标签(二维码)识别。仅需一个按键即可完成 AI 训练,摆脱繁琐的训练和复杂的视觉算法,让你更加专注于项目的构思和实现。



详细介绍,可以查看官网说明:https://www.dfrobot.com.cn/goods-2050.html

哈士奇官方介绍视频,请直接跳转 B 站:



用 3 个单词就可以概括 HuskyLens 的特性:ClickLearn & Play

总之:简单、易用、真香!

这么香的工具,到底该怎么玩呢?请继续往下看。

注意:以下章节偏技术性,是对体验视频的文字性详细描述,会略微无聊,请收藏后慢慢阅读。

# HuskyLens 数据读取测试 #


由于 HuskyLens 目前还没有正式上市,所以关于它的资料非常少,DF 暂时也没有放出 HuskyLens 对应的函数库,更不用说在 Mind+ 等图形化编程工具中调用了。不过相信不久,我们就可以在 Mind+ 中看到它了,到那时,它的使用就会更加简单、更加小白了!

暂时我们只能根据它的通信协议,徒手来撸代码了。

HuskyLens 默认采用串口通信,当然可以在它的设置中改成 I2C 通信。默认的串口波特率为 57600 bps,格式为 8N1( 8 位数据位、无校验、1位停止位 ),默认通信地址为 0x11。本文中,我带领大家使用掌控板来读取 HuskyLens 的数据。

当然你也可以选择使用 Arduino、Raspberry Pi、LattePanda、micro:bit 等控制器来读取 HuskyLens 的数据,原理都是一样的,就留作课后作业吧,看文本文后,你能不能用其他主控板来读取 HuskyLens 的数据呢?

电路连接图如下:



关于掌控板串口的补充说明:掌控板的主控芯片是 ESP32,ESP32 有 3 个串口,分别是 SerialSerial1Serial2 。Serial 我们一般用来下载程序, Serial1 默认使用了 GPIO 9 和 GPIO 10 ,但是 ESP32 的 GPIO 6~11 一般用于连接外部 Flash 芯片,所以我们这里使用 Serial2 与 HuskyLens 连接通信。另外,ESP32 可以将串口 RX 映射到几乎所有 IO 口上,TX 映射到 GPIO 0~31 上(此处没有进行验证)。所以,这里我们将掌控板 Serial2 的 RX 映射到 P14 引脚,将 TX 映射到 P13 引脚。(参考网址:https://blog.csdn.net/Naisu_kun/article/details/86004049)

我们来看一下 HuskyLens 的通信协议。它主要有两种模式,正如视频中看到的那样,大部分情况下, HuskyLens 屏幕上会显示一个方框(Block 模式),在巡线模式下,它会显示一个箭头(Arrow 模式)。这两种模式下,数据的长度和格式基本是一致的,这里我们以 Block 模式为例进行讲解,Arrow 模式原理一样,此处不再赘述。

我们来看一下它的数据格式,可以看到它是以 0x55 和 0xAA 开头的一串数据,紧接着是它的通信地址 Address、数据长度 Data Length、命令代码 Command,以及我们最关心的数据 Data。最后是一个校验位。



每个数据的含义如下:

Block 模式:



Arrow 模式:



上面两个表格中红框框出来的是相应的数据 Data 1 ~ Data n,其中:

  • X Center 表示方框 Block 的几何中心的 X 坐标;
  • Y Center 表示方框 Block 的几何中心的 Y 坐标;
  • Width 表示方框 Block 的宽度;
  • Height 表示方框 Block 的高度;
  • LearnedIndex 表示识别目标的编号。

我们根据通信协议,编写程序来读取一下 HuskyLens 返回的数据。

首先打开 Mixly 自带的 Arduino IDE,选择 Arduino HandBit (掌控板)进行编程。




程序如下:

[C++] 纯文本查看 复制代码
void setup()
{
    Serial.begin(57600);
    Serial2.begin(57600, SERIAL_8N1, P14, P13);
}

void loop()
{
    if (Serial2.available() > 0) {
      Serial.println(Serial2.read(), HEX);
    }
}



将程序上传到掌控板,打开串口监视器,可以看到会返回类似下图中的数据:



但是这些数据代表着什么意思呢?我们将关键数据圈出来:0x55、0xAA、0x11、0x0A、0x10、0xA3、0x00、0x7B、0x00、0x46、0x00、0x46、0x00、0x01、0x00、0xD5。其中:

  • 0x55 为 Header;
  • 0xAA 为 Header 2;
  • 0x11 为 Address;
  • 0x0A 为 Data Length;
  • 0x10 为 Command,Block 模式下为 0x10,Arrow 模式下为 0x11;
  • 0xA3、0x00 分别为 X Center 的低 8 位和高 8 位,0x00A3 换算后为 163,代表 X 坐标为 163;
  • 0x7B、0x00 为 Y Center 的低 8 位和高 8 位,0x007B 换算后为 123,代表 Y 坐标为 123;
  • 0x46、0x00 为 Width 的低 8 位和高 8 位,0x0046 换算后为 70,代表方框宽度为 70;
  • 0x46、0x00 为 Height 的低 8 位和高 8 位,0x0046 换算后为 70,代表方框高度为 70;
  • 0x01、0x00 为 LearnedIndex 的低 8 位和高 8 位,0x0001 换算后为 1,代表识别物体的编号为 1;
  • 0xD5 为 Checksum 的低 8 位,我们将上面所有数据相加求和:0x55 + 0xAA + 0x11 + 0x0A + 0x10 + 0xA3 + 0x00 + 0x7B + 0x00 + 0x46 + 0x00 + 0x46 + 0x00 + 0x01 + 0x00 = 0x02D5,低 8 位是 0xD5 说明校验通过。

至此,我们就完成了 HuskyLens 数据的简单读取。

但是每次都要这么去读取数据,然后再进行手工计算么?这还怎么做人工智能项目啊?

当然不是的,我们发现,读取这些数据就是都是一件件重复的事情,而程序最擅长的就是做重复的事情了。


# HuskyLens 数据解析 #


我们将上面的程序简单调整一下,duang~ 就完成了!(程序源代码详见文末下载链接,建议配套代码一起阅读下文)



我们先定义了一些变量,用来存放数据。这些变量的名字,基本可以自解释其含义,此处不再赘述说明。

[C++] 纯文本查看 复制代码
#define LENG 15 // 0x55 + 15 bytes equal to 16 bytes
unsigned char buf[LENG];

int xCenterOrXOrigin = 0;
int yCenterOrYOrigin = 0;
int widthOrXTarget = 0;
int heightOrYTarget = 0;
int learnedIndex = 0;


setup() 中,主要是对两个串口进行初始化:
[C++] 纯文本查看 复制代码
void setup()
{
  Serial.begin(57600);
  Serial2.begin(57600, SERIAL_8N1, P14, P13);
}


然后在 loop() 中,不断去读取掌控板串口 2(Serial2)中返回的数据。首先要判断第 1 个读到的数据是否是默认的 Header 0x55,我们用了 find() 函数:

[C++] 纯文本查看 复制代码
// Header
// Read data until get the first header of data packet 0x55
if (Serial2.find(0x55))
{
    // ......
}


如果读取到 0x55,那么就把剩下的 15 个数据都读取进来,并存储到 buf 变量中。因为一个有效的通信命令共 16 个数据,大家可以在通信协议中数一下。

[C++] 纯文本查看 复制代码
// Read the next 15 data
Serial2.readBytes(buf, LENG);


接着去检查第 2 个数据是否是默认的 Header 2 0xAA。这里需要注意的是,我们并没有把第 1 个 Header 数据 0x55 存储到 buf 变量中,所以 buf[0] 不是 0x55,而是 0xAA。

[C++] 纯文本查看 复制代码
// Header 2
// Check the second header of data packet 0xAA
if (buf[0] == 0xAA)
{
    // ......
}


如果第 2 个数据也是默认的包头的话,再去对剩下的数据进行校验,这里调用校验和函数 checkSum(),具体这个函数怎么实现的,下面再讲。

[C++] 纯文本查看 复制代码
// Checksum
if (checkSum(buf, LENG))
{
    // ......
} else {
    Serial.println("Checksum Errorrrrr!");
}


校验和通过后,就可以对数据进行处理和计算了。在下面的程序中,我们先把原始数据打印出来:

[C++] 纯文本查看 复制代码
// print the command list
Serial.print(0x55, HEX);
Serial.print(" ");
for (int i = 0; i < LENG; i++)
{
   Serial.print(buf, HEX);
   Serial.print(" ");
}
Serial.println();


然后通过 5 个函数分别去计算 Data 中的几个值。最后再将这些数据在串口监视器中打印出来。

[C++] 纯文本查看 复制代码
// get the values
xCenterOrXOrigin = getX(buf);
yCenterOrYOrigin = getY(buf);
widthOrXTarget = getWidthOrXTarget(buf);
heightOrYTarget = getHeightOrYTarget(buf);
learnedIndex = getLearnedIndex(buf);

// print the values
Serial.print("x: ");
Serial.print(xCenterOrXOrigin);
Serial.print("   ");

Serial.print("y: ");
Serial.print(yCenterOrYOrigin);
Serial.print("   ");

Serial.print("width: ");
Serial.print(widthOrXTarget);
Serial.print("   ");

Serial.print("height: ");
Serial.print(heightOrYTarget);
Serial.print("   ");

Serial.print("learnedIndex: ");
Serial.print(learnedIndex);
Serial.print("   ");

Serial.println();
Serial.println("-----------------------------");
Serial.println();


这样我们就把数据读取出来啦。


# 几个函数说明 #


## checkSum()

checkSum() 函数的功能就是校验读取到的数据是否正确。只要简单讲读到的数据相加,并最终取和的低 8 位,检查是否和读到的最后一个数据相等即可。相等的话,将标记变量 receiveflag 赋值为 1 即可,否则赋值为 0,并返回 receiveflag 的结果。

[C++] 纯文本查看 复制代码
// check sum
char checkSum(unsigned char *buf, char leng)
{
  char receiveflag = 0;
  int sum = 0;
  int sumLow = 0;

  for (int i = 0; i < (leng - 1); i++)
  {
    sum = sum + buf;
  }
  sum = sum + 0x55;

  sumLow = sum & 0x00FF;
  if (sumLow == buf[leng - 1])
  {
    sum = 0;
    receiveflag = 1;
  }
  return receiveflag;
}


## getX()
## getY()
## getWidthOrXTarget()
## getHeightOrYTarget()
## getLearnedIndex()


这 5 个函数的原理基本一致,其函数名基本可以自解释含义,此处也不再赘述解释每个函数的功能。

这里以第 1 个函数 getX() 为例,介绍这几个函数内部的原理。

通过查看通信协议,我们可以知道,X 坐标的数值,分别存储在 buf 变量中的第 5 个和第 6 个(实际是完整数据的 6 个和第 7 个数据,但是 buf 变量中没有存储第 1 个数据 0x55),所以这里取 buf[4] 和 buf[5] 来进行计算即可。 由于是 16 进制的数据,所以可以通过移位进行计算,当然这里的 << 8 等价为 * 256。最后将计算出来的值返回即可。

[C++] 纯文本查看 复制代码
// X Center of Block [Block mode] 
// or X Origin of Arrow [Arrow mode: Line tracking mode]
int getX(unsigned char *thebuf)
{
  int xCenterValue;

  // calculate X Center of Block value
  xCenterValue = ((thebuf[5] << 8) + thebuf[4]);

  return xCenterValue;
}


其他几个数据,也是同样道理,只要取对应的数据位进行计算即可。

# 总结 #


通过这一章节,我们根据 HuskyLens 的通信协议,把 HuskyLens 返回的数据都读取出来了。那么我们可以利用这些数据做一些什么有趣好玩的事情呢?

物体追踪,人脸识别,物体识别,巡线追踪,颜色识别,标签识别等功能,要怎么用呢?

交互手势控制、自主机器人、智能门禁、交互式玩具等又要怎么实现呢?

我们下期见!

# 代码下载 #


请到知识星球下载本教程对应的源代码:https://t.zsxq.com/RB6EaYf
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rzyzzxw  版主

发表于 2019-11-15 22:46:15

我也想踩到,老师,哪里有。
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_木子_  中级技师

发表于 2019-11-18 18:51:20

一时撸狗一时爽,一直撸狗一直爽~
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#嘉诚欧巴#  中级技师

发表于 2019-11-19 15:06:30

一只哈士奇竟离家出走,究竟是人性的扭曲还是道德的沦丧
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qq366678157637  初级技师

发表于 2019-11-22 10:09:38

期待下期视频,嘻嘻
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fz666  见习技师

发表于 2019-12-6 17:35:06

[quote]踩一个[/quot
e]
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