下図のようにPOC-加速度＆傾斜計＆ジャイロ・センサ小型USBモジュールとGoProを使用して、バイクの傾きと映像の記録を行いました。
左円：POC-加速度＆傾斜計＆ジャイロ・センサ小型USBモジュール
右円：GoPro
環境設定
ビデオにバイクの傾きをはめ込むためにC#言語を使用して短いプログラムを加えました。C#を選んだ理由は、今回使用したライブラリがthe AForge libraryであるためで、他の言語でも他のビデオライブラリを使用しても同じようなプログラムを作ることは十分に可能です。
このコードは２つの機能があります。１つ目は、POC-加速度＆傾斜計＆ジャイロ・センサ小型USBモジュールに電源を入れてすぐにデータを記録し始めるように環境設定する機能です。２つ目は、同モジュールフラッシュメモリのデータを取り出し、GoProビデオに埋め込む機能です。
初期設定の状態でモジュールは記録内容をフラッシュメモリに記録することはできません。レコーダーとして機能させ、データを使用できるようにするためには、以下の作業が必要です。
1.以前に登録したデータをすべて消去
2.
3.データロガーの自動スタート機能をセット
4.モジュールのフラッシュメモリにこの環境設定をセーブ
| privatevoid ConfigureYocto3d(string serial) { YDataLogger logger = YDataLogger.FindDataLogger(serial + ".dataLogger"); logger.set_recording(YDataLogger.RECORDING_OFF); logger.forgetAllDataStreams(); YQt q1 = YQt.FindQt(serial + ".qt1"); q1.set_logFrequency("30/s"); YQt q2 = YQt.FindQt(serial + ".qt2"); q2.set_logFrequency("30/s"); YQt q3 = YQt.FindQt(serial + ".qt3"); q3.set_logFrequency("30/s"); YQt q4 = YQt.FindQt(serial + ".qt4"); q4.set_logFrequency("30/s"); logger.set_autoStart(YDataLogger.AUTOSTART_ON); logger.get_module().saveToFlash(); } |
四次元数
バイクの傾きを計測するためにtilt1機能の使用よりもジャイロスコープの使用が推奨されます。tilt1機能は加速度計を使用しているため、バイクの加速や減速に影響を受けてしまいます。また、正確性を重視した作りゆえに１秒あたりのリフレッシュが10回のみとなります。
横方向・進行方向・勾配の３要素でモジュールの位置が表されます。四次元数について知識を持っていなくてもAPIが計算してくれるため心配は要りません。モジュールが動き出したらすぐに横方向・進行方向・勾配を計測し始めるようにコールバック機能をつけるだけで完成です。
データロガーは直接３つの角度を記録することはできませんが、４つの四次元数を記録することはできます。ゆえにその記録を以下のコードを使用して再計算すれば良いのです。
| List<double> ComputeAngles(double w, double x, double y, double z, doubledefaultRoll) { double sqw = 0; double sqx = 0; double sqy = 0; double sqz = 0; double norm = 0; double delta = 0; double head = 0; double pitch = 0; double roll = 0; List<double> res = new List<double>(); sqw = w * w; sqx = x * x; sqy = y * y; sqz = z * z; norm = sqx + sqy + sqz + sqw; delta = y * w - x * z; if(delta > 0.499 * norm) { roll = defaultRoll; pitch = 90.0; head = Math.Round(2.0 * 1800.0 / Math.PI * Math.Atan2(x, w)) / 10.0; } else { if(delta < -0.499 * norm) { roll = defaultRoll; pitch = -90.0; head = Math.Round(-2.0 * 1800.0 / Math.PI * Math.Atan2(x, w)) / 10.0; } else { roll = Math.Round(1800.0 / Math.PI * Math.Atan2(2.0 * (w * x + y * z), sqw - sqx - sqy + sqz)) / 10.0; pitch = Math.Round(1800.0 / Math.PI * Math.Asin(2.0 * delta / norm)) / 10.0; head = Math.Round(1800.0 / Math.PI * Math.Atan2(2.0 * (x * y + z * w), sqw + sqx - sqy - sqz)) / 10.0; } } res.Add(roll); res.Add(pitch); res.Add(head); Console.WriteLine("w:" + w + " x:" + x + " y:" + y + " z:" + z + "-> r:" + roll); return res; } |
データロガー情報を取り出す
角度を計算するには２つのステップを踏む必要があります。はじめにモジュールのフラッシュメモリに蓄積した４つの四次元数を取り出します。
| private List<YMeasure> LoadQT(string hwid) { YQt qt = YQt.FindQt(hwid); YDataSet dataset = qt.get_recordedData(0, 0); int progress=0; do{ progress = dataset.loadMore(); }while(progress <100); return dataset.get_measures(); } |
次に四次元数から角度を計算します。今回の実験では一秒間に30回の計測とし、データロガーはすべて計測の記録と同時に起こるのでqt_w,qt_x,qt_y,qt_zは同じ計測数となります。
| private List<int> GetAnglesList(string serial) { List<YMeasure> qt_w = LoadQT(serial + ".qt1"); List<YMeasure> qt_x = LoadQT(serial + ".qt2"); List<YMeasure> qt_y = LoadQT(serial + ".qt3"); List<YMeasure> qt_z = LoadQT(serial + ".qt4"); int count = qt_w.Count; List<int> angles = new List<int>(count); for(int i = 0; i < count; i++) { List<double> pos = ComputeAngles(qt_w[i].get_averageValue(), qt_x[i].get_averageValue(), qt_y[i].get_averageValue(), qt_z[i].get_averageValue(), 0); angles.Add((int)Math.Round(pos[0])); } return angles; } |
