Arduino ile Görüntü İşleme: Temel Bilgiler ve Uygulamalar

Arduino, açık kaynaklı bir donanım ve yazılım platformu olarak, elektronik projeleri kolayca geliştirmek isteyenlerin en sevdiği araçlardan biridir. Arduino'nun basit ve kullanışlı yapısı, mikrodenetleyici tabanlı projelerde yeni başlayanlardan profesyonellere kadar geniş bir kullanıcı kitlesi tarafından tercih edilmesini sağlar. Arduino’nun temel kullanım alanlarından biri de görüntü işleme projeleridir. Ancak, Arduino'nun işlemci gücü sınırlı olduğu için, bu tür projelerde bazı kısıtlamalar vardır. Yine de, Arduino ile görüntü işleme yapmak için çeşitli yaklaşımlar ve ek donanımlar kullanarak başarılı projeler geliştirebilirsiniz.

Bu blog yazısında, Arduino ile görüntü işleme yapmanın temel prensiplerini keşfedecek ve bunu nasıl gerçekleştirebileceğinizle ilgili örnekler vereceğiz.

1. Arduino'nun Görüntü İşleme Kapasitesi

Arduino’nun kendisi, özellikle düşük işlemci gücü ve bellek kapasitesine sahip bir mikrodenetleyici platformu olduğundan, doğrudan karmaşık görüntü işleme işlemlerini yapması mümkün değildir. Ancak, bu sınırlamalara rağmen Arduino, ek donanımlar ve dış cihazlarla birlikte görüntü işleme projelerinde kullanılabilir.

Arduino’nun sınırlı işlem gücünden dolayı, doğrudan yüksek çözünürlüklü görselleri işlemek yerine, genellikle görüntü işleme için kullanılan veriler (örneğin, sensörlerden alınan görsel veriler) düşük çözünürlükte olur. Bu nedenle, Arduino ile yapabileceğiniz görüntü işleme uygulamaları genellikle şunları içerir:

• Görüntü algılama: Nesne tespiti veya renk algılama gibi basit işlemler.
• Görsel veriyi işleme: Kamera veya sensörlerden gelen görüntü verilerinin işlenmesi.
• Görüntülerin Arduino ile kontrol edilmesi: Basit görsel verilerle etkileşimli projeler.

2. Görüntü İşleme İçin Kullanılabilecek Ek Donanımlar

Arduino'nun doğrudan görüntü işleme yetenekleri sınırlı olsa da, birkaç ek donanım kullanarak bu yetenekleri geliştirebilirsiniz. Bu donanımlar, genellikle düşük çözünürlüklü kameralar, sensörler ve ek modülleri içerir.

a) OV7670 Kamerası

Arduino ile görüntü işleme projelerinde yaygın olarak kullanılan sensörlerden biri, OV7670 adlı düşük çözünürlüklü kameradır. Bu kamera, düşük maliyetli ve basit bir çözüm sunar. OV7670, renkli görüntüleri düşük çözünürlükte (640x480 piksel) kaydeder ve veriyi Arduino'ya aktarır. Ancak, bu kameranın verilerini doğrudan Arduino’da işlemek zordur. Bunun yerine, verileri basit işlemle gönderip dış cihazlarda işleme yapılabilir.

b) CMUcam5 Pixy Kamera

Pixy, bir görüntü işleme modülüdür ve Arduino ile kolayca kullanılabilir. Pixy, hareketli nesneleri algılamak ve takip etmek gibi özellikler sunar. Pixy, görüntü işleme yapabilen bir mikrodenetleyici içerir ve görüntü verilerini işleyerek sadece önemli bilgileri (örneğin, nesne konumları ve renkler) Arduino'ya gönderir. Bu modül, Arduino ile çalışacak şekilde tasarlanmıştır ve görsel tanıma, izleme ve nesne tespiti gibi projeler için mükemmeldir.

c) Kamera Modülleri (Arducam)

Arducam, Arduino ile çalışabilen çeşitli kamera modülleri sunar. Bu modüller, özellikle düşük çözünürlüklü görüntülerle sınırlı olan, görüntüleri işleyip analiz yapabilen bir sistem oluşturmak isteyenler için uygundur.

3. Arduino ile Basit Görüntü İşleme Uygulamaları

a) Renk Algılama ile Nesne Takibi

Arduino ile basit renk algılama ve nesne takibi yapabilirsiniz. Örneğin, Arduino'nun bir kamera modülü kullanarak belirli bir renk aralığını tanıyıp, bu rengi taşıyan nesneleri takip etmesini sağlayabilirsiniz. Bu tür bir uygulama, özellikle robotik projelerde yaygın olarak kullanılır.

Nasıl Çalışır?

1. Bir renk sensörü veya kamera ile çevreyi gözlemlersiniz.
2. Arduino, bu sensörden gelen görüntü verilerini işler ve belirli bir renk aralığını tanır.
3. Renk tanımlandıktan sonra, Arduino, bağlı olan motorları veya diğer bileşenleri kontrol ederek nesneyi takip eder veya ona tepki verir.

Örnek Uygulama:

Arduino ile renk algılamayı başlatmak için Pixy veya RGB sensör kullanabilirsiniz. Örneğin, bir nesnenin kırmızı renk olduğunu tanıyan bir sistem kurabilirsiniz. Pixy’nin sensörleri, Arduino ile iletişim kurarak kırmızı nesnenin yerini belirler ve Arduino’nun bağlı olduğu robotu bu nesnenin etrafında hareket ettirirsiniz.

b) Hareket Algılama ve Alarm Sistemi

Arduino, hareket algılamak için de kullanılabilir. Bu tür bir proje için, bir PIR (Passive Infrared) sensörü veya bir kamera modülü kullanabilirsiniz. Sensör hareket algıladığında, Arduino bir alarm çalabilir veya bir LED yakabilir.

Nasıl Çalışır?

1. PIR sensörü hareketi algılar.
2. Arduino, bu sinyali alır ve bir işlem başlatır (alarm çalmak veya LED yakmak gibi).

Bu tür projelerde, genellikle görüntü işleme değil, sensör verileri kullanılır. Ancak, bir kamera modülü ile hareketli nesneleri algılayarak görüntü işleme uygulamaları da yapılabilir.

4. Görüntü Verilerini Arduino ile İşleme

Arduino'nun sınırlı işlem gücü nedeniyle, karmaşık görüntü işleme algoritmalarını doğrudan üzerinde çalıştırmak zor olabilir. Ancak, dış donanımlar (Pixy kamera veya benzeri modüller) kullanarak, görüntü verilerini işlemek ve bu veriler üzerinden kararlar almak mümkündür. Arduino, bu verileri alıp, hareket ettirme, ışık açma veya ses verme gibi fiziksel tepkilerde bulunabilir.

5. Uygulama Örneği: Basit Renkli Nesne Takibi

Daha önce bahsettiğimiz Pixy kamerayı kullanarak Arduino ile basit bir renkli nesne takip sistemi oluşturabilirsiniz. Bu sistemde, Pixy kamera renkli bir nesneyi tanır ve Arduino’ya konum bilgisini gönderir. Arduino, bu bilgiyi kullanarak bağlı motorları hareket ettirerek nesneyi takip eder.

Bağlantı:

1. Pixy kamerayı Arduino'ya bağlayın.
2. Pixy'nin yazılımını kullanarak renk parametrelerini ayarlayın.
3. Arduino’nun seri portu üzerinden Pixy’den gelen veriyi okuyun.
4. Arduino’nun motorlarını veya servo motorlarını, nesneyi takip edecek şekilde kontrol edin.

Bu tür projeler, robotik yarışmalarında veya otonom robotlarda yaygın olarak kullanılır.

Arduino, doğrudan yüksek çözünürlüklü görüntü işleme yapacak kadar güçlü olmasa da, ek donanımlar ve sensörler kullanarak basit görüntü işleme görevlerini yerine getirebilir. Pixy kamera gibi modüller, görüntü işleme işlemlerini Arduino’nun gücüne uygun şekilde işler ve önemli verileri Arduino’ya iletir. Bu sayede, Arduino ile renk algılama, hareket takibi, nesne tanıma gibi basit görsel işler yapılabilir. Arduino’nun görüntü işleme yetenekleri sınırlı olsa da, yaratıcı projelerde ve robotik uygulamalarda oldukça kullanışlıdır.