カメラ
ロボットに適しているカメラには、主に２種類ある。CCDカメラとCMOSカメラだ。これらについても、愛知工業大学の電気系学科などの講義で習う。それぞれ以下のような特徴がある。（一般的な汎用カメラの場合。それぞれの欠点を改良した優れたカメラも中にはある）| CMOSカメラ | CCDカメラ | |
| 画質 | × | ○ |
| 感度 | × | ○ |
| 追従性 | × | ○ |
| 消費電力 | ○ | △ |
| 単一電圧動作 | ○ | △ |
| 大きさ | ○ | △ |
| 価格 | ○ | △ |
性能的にはCCDカメラの方が優れている。携帯電話でも、上位機種ではCCDカメラが採用されていることが多い。しかし、AIT鉄人３号では、４ー５ｃｍ幅の頭部にカメラを２個搭載する予定。したがって、大きさが何よりも最優先。その点CMOSカメラが有利だ。CMOSカメラも最近はかなり改良が加えられてきているので、性能的にも大丈夫だろう。
また、カメラモジュールを使うときに考えなければならないのは、出力フォーマット。ビデオ信号には、色々な出力形式があり、その分類の仕方もさまざまだが、まずアナログとデジタルで分けることができる。テレビなどはアナログで、通常ホビーで手に入るカメラモジュールもアナログが多い。しかし、コンピュータと相性が良いのはディジタル。アナログ信号をコンピュータにつなごうとすると、A/D変換が必要になる。
また、その信号形式で大きく以下の４つに分かれる。
下に行くほど信号は劣化していく。たとえば、通常のテレビはコンポジット信号、ハイビジョンではコンポーネント信号が使われている。また、カメラモジュールを使うときに考えなければならないのは、出力フォーマット。ビデオ信号には、色々な出力形式があり、その分類の仕方もさまざまだが、まずアナログとデジタルで分けることができる。テレビなどはアナログで、通常ホビーで手に入るカメラモジュールもアナログが多い。しかし、コンピュータと相性が良いのはディジタル。アナログ信号をコンピュータにつなごうとすると、A/D変換が必要になる。
また、その信号形式で大きく以下の４つに分かれる。
- RGB
- Y/色差コンポーネント(YUV,YCbCr,UYVY)
- Y/C
- コンポジット（NTSC,PAL,SECAM)
また、伝送方式も、以下のような種類がある、
- パラレル
- シリアル（SDI、IEEE1394)
ただ、カメラモジュールは少量販売してもらえるところがあまり無く、特にディジタル出力のものは入手が難しい。色々問い合わせても少量の購入は断られることが多く、ディジタル出力で購入できるものはあまり見つからなかった。そこで今回は、購入できるものの中で大きさが一番小さいカメラモジュールを使うことにした。特性は以下のようである。
| タイプ | CMOS |
| 画素数 | 640×480 30万画素 VGA |
| サイズ | 6mm×7mm×5.5mm |
| 光学系サイズ | 1/4.5 |
| フレームレート | 40fps |
| 電源電圧 | 3.3V |
| 出力形式 | YCbCr 9bitsBayerRGB 8bitRGB 12bitRGB |
| パッケージ | 20 pin CLCC, FPCB |
| イメージ処理 （シリアルコントロール） |
・defect correction ・color interpolation ・color correction ・edge enhancement ・contrast stretch ・white balance ・exposure control ・color saturation ・ganma correction |
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CMOSカメラの信号の処理にはFPGAを使用。カメラからの信号をFPGAを介してSRAMに一旦保存。その画像をやはりFPGAでハード的に高速画像処理を行い、処理結果のみをシリアルでメインCPUボードに送っている。また、モニタ用にVGA出力の機能も持つ。
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| 画像処理回路 |