ESP32-CAM使用+源码分析

云深无际

发布于 2021-02-23 10:21:25

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我觉得一开始就得放一下这个图

这个是一些相关的特性，就是沾ESP32芯片的光了。

忘了说这个东西10g可以上飞机，就是这个处理速度实在拉胯

这里放一些更加细致的资料

这个帧率吧太小了，没有实际的应用价值我觉得

相关相机的管脚定义

这个最小的系统图，没有什么作用。就看看管脚算了

这个是带彩的定义图

因为我直接加钱把下面的串口芯片也买了，文章里面就不出现用

TTL转串口下载程序的步骤了

这个是我们的主角

合体的样子

如果你要是用TTL下载，记得短接IO0+GND

http://arduino.esp8266.com/stable/package_esp8266com_index.json
http://digistump.com/package_digistump_index.json
https://raw.githubusercontent.com/damellis/attiny/ide-1.6.x-boards-manager/package_damellis_attiny_index.json
http://digistump.com/package_digistump_index.json
https://dl.espressif.com/dl/package_esp32_index.json

点击安装，先配置一下arduino的环境

选择这个安可信的模组

选好的样子

这里打开今天的demo

注意把别的模组注释掉，打开安可信

然后波特率，选择115200

稍微等一下，出现IP

在浏览器内打开

串口会输出传输的信息

既然是网页端，那开发工具不能少

https://github.com/espressif/arduino-esp32

我们去GitHub下载库

解压把剩下的输出，就留库

我们用code打开

因为图像的传输起来占带宽很大，所以需要缓冲区这种设计

PSRAM：pseudo SRAM，伪SRAM。它具有类SRAM的接口协议：给出地址、读、写命令，就可以实现存取，不像DRAM需要memory controller来控制内存单元定期数据刷新，因此结口简单；但它的内核是DRAM架构：1T1C一个晶体管一个电容构成存储cell，而传统SRAM需要6T即六个晶体管构成一个存储cell。由此结合，他可以实现类SRAM的接口有可实现较大的存储容量。（我们都知道大容量SRAM非常贵）

早期的PSRAM制造商包括Samsung、Micron等巨头，广泛用于最早期的智能手机。那时候的手机内存有192MB、384MB等现在看起来非常小的容量。但很快，就进入到LPDDR1、LPDDR2、LPDDR3到如今的LPDDR4.

然而，PSRAM如今仍然在大规模的使用，只是一般人不知道、看不见而已：在M、S、R三大2G base band芯片供应商里，都集成有32MB的PSRAM，只不过他们都是以SiP的形式出现，封在芯片里面你看不见。

物联网时代，赋予了PSRAM新的活力，尤其在语音交互领域，PSRAM以其小封装、大容量、低成本，开始显露器独特优势。

在一些智能语音交互的场合，有些语音数据来自云端，pSRAM能很好的提供数据缓冲作用，解决网络数据的不稳定问题，以提供稳定、平滑的语音服务。例如：儿童对着一个玩具娃说，“我要听葫芦娃的故事”，玩具娃识别请求后，会在云端找到相关故事，以流媒体传送的方式，播放该故事。由于有PSRAM做data buffer，即使在不是很稳定的环境里，故事也会非常流畅的播放。

同样，在一些网络收音机中，使用PSRAM，能够是声音播放非常平滑，提供优越的用户体验。

为追求小型化，现在已经有串行化的PSRAM:

1. SPI PSRAM: 8-pin SOP封装，最高速率可以达到104MHz, 具有片选CS、CLK、SI、SO 4个信号脚。

2. QPI PSRAM: 8-pin SOP封装，最高速率104MHz, 有额外的3个双向数据管脚，由此带宽峰值可以达到416Mbps。

3. OPI PSRAM: 24 脚封装，有8个串行数据线，最高时钟频率达到133MHz，最高带宽可以达到133x8 x2=2.128Gbps。这里x2是因为它可以实现DDR，以提高数据带宽。

PSRAM在一些数据缓冲应用中可以取代SRAM或者SDRAM: 高速、大容量PSRAM非常贵；而SDRAM需要很多管脚、需要设计DRAM控制器、实现数据刷新等，再尺寸、设计复杂度等上不经济。

在传统的MCU中，都有SPI接口，因此，使用PSRAM没有问题。对应QPI/OPI，设计上需要一些配合。

我们相机模块用的就是这个

在渲染图的这个地方

在下面的位置引入了一个头文件

以及两个串，你相机要连接的ap名字和密码

这个相机服务开启的代码在这里，是个大函数

通过传递类型httpd_uri_t结构的对象来注册URI处理程序，该对象具有包括uri名称，method类型

下面的这一部分是人脸识别的部分

MTMN是一种轻量级的人脸检测模型，它围绕一个新的移动架构（称为移动网络2和多任务级联卷积网络）构建，专为嵌入式设备而设计。

概述

MTMN 由三个主要部分组成：

建议网（P-Net）：建议候选边界框，并将其发送到R-Net;
优化网络（R-Net）：从P-Net筛选边界框;
输出网络（O-Net）：输出最终结果，即精确边界框、置信系数和 5 点地标。

API 简介

box_array_t *face_detect(dl_matrix3du_t *image_matrix, mtmn_config_t *config);

这将处理整个人脸检测任务。face_detect()

输入包括：

image_matrix：类型中的图像dl_matrix3du_t
配置：MTMN 的配置。有关更多详细信息，请参阅"提前配置"部分。

输出为：

类型值包含人脸框，以及每个框的分数和地标。box_array_t

此结构定义如下：

typedef struct tag_box_list
{
    fptp_t *score;
    box_t *box;
    landmark_t *landmark;
    int len;
} box_array_t;

该结构包含数组头，每个数组具有相同的长度，即图像中的面数。

提前配置

face_detect()为用户自定义定义提供参数。config

box_array_t *face_detect(dl_matrix3du_t *image_matrix, mtmn_config_t *config);

的定义：mtmn_config_t

typedef struct
{
    float min_face;                 /// The minimum size of a detectable face
    float pyramid;                  /// The scale of the gradient scaling for the input images
    int pyramid_times;              /// The pyramid resizing times
    threshold_config_t p_threshold; /// The thresholds for P-Net. For details, see the definition of threshold_config_t
    threshold_config_t r_threshold; /// The thresholds for R-Net. For details, see the definition of threshold_config_t
    threshold_config_t o_threshold; /// The thresholds for O-Net. For details, see the definition of threshold_config_t
    mtmn_resize_type type;          /// The image resize type. 'pyramid' will lose efficacy, when 'type'==FAST.
} mtmn_config_t;

typedef struct
{
    float score;          /// The threshold of confidence coefficient. The candidate bounding boxes with a confidence coefficient lower than the threshold will be filtered out.
    float nms;            /// The threshold of NMS. During the Non-Maximum Suppression, the candidate bounding boxes with a overlapping ratio higher than the threshold will be filtered out.
    int candidate_number; /// The maximum number of allowed candidate bounding boxes. Only the first 'candidate_number' of all the candidate bounding boxes will be kept.
} threshold_config_t;

min_face：
- 不同大小的生成图像的数量越大;
- 可检测面的最小尺寸越小;
- 处理时间越长
- 范围：+12，原始输入图像最短边缘的长度）。
- 对于固定大小的原始输入图像，尺寸越小，min_face
- 反之亦然。
金字塔
- 不同大小的生成图像的数量越大;
- 检测比越高;
- 处理时间越长
- 指定控制生成的金字塔的刻度。
- 范围：（0，1）
- 对于固定大小的原始输入图像，大小越大，pyramid
- 反之亦然。
pyramid_times
- 指定控制生成的金字塔的数字。
- 范围：{1，\inf）
- 与金字塔和min_face一起，可以在范围 [min_face、min_face/金字塔=pyramid_times] 和 min_face/金字塔=pyramid_times < 原始输入图像最短边缘的长度确定主要可检测到的面大小。
类型
- FAST：金字塔等于默认值。在同一金字塔值中，类型比类型快。0.707106781FASTNORMAL
- NORMAL：如果要自定义金字塔值，请将类型设置为请。NORMAL
- 选项：或FASTNORMAL
分数阈值
- 筛选出候选边界框的数量越大
- 检测比率越低
- 范围：（0，1）
- 对于固定大小的原始输入图像，大小越大，score
- 反之亦然。
nms 阈值
- 检测到重叠面的可能性越高;
- 检测到同一面的候选边界框的数量越大
- 范围：（0，1）
- 对于固定大小的原始输入图像，大小越大，nms
- 反之亦然。
候选人编号
- 越大，处理时间越长;candidate_number
- O-Net 越大，检测到的面数越大candidate_number
- P-Net：[1， 200]
- R-Net：[1， 100]
- O-Net：[1， 10]
- 指定每个网络的输出候选框数。
- 范围
- 对于固定大小的原始输入图像，
- 反之亦然。

用户可以根据实际要求配置这些参数。另请参阅以下通用方案（一个人脸检测）的建议配置：

mtmn_config.type = FAST;
mtmn_config.min_face = 80;
mtmn_config.pyramid = 0.707;
mtmn_config.pyramid_times = 4;
mtmn_config.p_threshold.score = 0.6;
mtmn_config.p_threshold.nms = 0.7;
mtmn_config.p_threshold.candidate_number = 20;
mtmn_config.r_threshold.score = 0.7;
mtmn_config.r_threshold.nms = 0.7;
mtmn_config.r_threshold.candidate_number = 10;
mtmn_config.o_threshold.score = 0.7;
mtmn_config.o_threshold.nms = 0.7;
mtmn_config.o_threshold.candidate_number = 1;

型号选择

MTMN 现在有两个版本可用：

MTMN lite 在量化（默认值)
浮动中的 Mtmn 精简版
MTMN 在量化方面很重

性能

我们使用相同的配置和我们自己的测试集来评估所有型号。结果如下所示。

mtmn_config.type = FAST;
mtmn_config.pyramid = 0.707;
mtmn_config.min_face = 80;
mtmn_config.pyramid_times = 4;
mtmn_config.p_threshold.score = 0.6;
mtmn_config.p_threshold.nms = 0.7;
mtmn_config.p_threshold.candidate_number = 100;
mtmn_config.r_threshold.score = 0.7;
mtmn_config.r_threshold.nms = 0.7;
mtmn_config.r_threshold.candidate_number = 100;
mtmn_config.o_threshold.score = 0.7;
mtmn_config.o_threshold.nms = 0.7;
mtmn_config.o_threshold.candidate_number = 1;

这个是性能部分

https://github.com/espressif/esp-face/blob/master/face_detection/README.md

参考资料

这个是服务稳定后的后的一些打印的东西

接着又是一个服务器相关的打印语句

因为在主文件里面已经选择了对应的平台，所以在camera_pin的里面全点亮

先看一下概览的样子，只引入了相机，wifi，引脚的头文件

这些引入的头文件里面还有什么的头文件再说

一开始开启了串口的一些相关的配置，初始化了波特率，打开了debug。

下面是引脚的配置部分，在使用这些库去移植的时候需要改动的地方

这个代码就说的很明白了，就是这个地方没有写很底层的代码就是去申请内存什么的。只是开启了更高的分辨率，相当于开启功能

相机初始化

摄像头初始化

Step:

寻找摄像头
1. 提供摄像头时钟、初始化 SCCB 总线、硬件复位摄像头
2. 轮询地址寻找摄像头，通过 SCCB 总线读取摄像头 ID 等信息
3. 更改摄像头的 ID 判断型号，并绑定对应的相关函数（摄像头传感器配置相关函数）
初始化摄像头
1. 根据选择的图像格式、和是否是高速模式，选择对应的 DMA BUF 处理函数和 DMA FIFO 模式
2. 初始化 I2S 总线，使能 I2S_IN_DONE_INT 中断：当前 DMA 接收链表描述符被处理时即触发此中断 3. 初始化 DMA 相关变量（链表描述符、DMA 使用的数据缓冲区链表等），DMA 单次最多 4KB 、每行 DMA 采集几次
3. 初始化存储图像的数据缓冲区（添加到一个链表中）并清空
4. 初始化相关信号量：DMA 数据采集完成、一帧图像采集完成信号量、图像数据缓冲区进出信号量
5. 创建 dma_filter_task 将 DMA 数据转换成像素数据并存储到图像缓冲区，这里也会检查是否有脏数据产生，判断是否接收完一帧完整的图像
6. 初始化 vsync io 中断：每一帧图像开始结尾都会发生电平翻转
7. 摄像头传感器相关配置（图像大小、格式等）

剩下有一点代码，我因为自己这个图像识别方面学的少就不作更多的分析了