1、硬件介绍:
M5StickC PLUS主控采用ESP32-PICO-D4模组,,具备蓝牙4.2与WIFI功能,小巧的机身内部集成了丰富的硬件资源,如红外、RTC、麦克风、LED、IMU、按键、蜂鸣器、PMU等,屏幕尺寸1.14寸、135*240分辨率的TFT屏幕,电池容量达到120mAh。
AMG8833这款传感器是 8x8 红外热传感器阵列。 它将通过 I2C 返回一组 64 个单独的红外温度读数。测量范围从 0°C 到 80°C(32°F 到 176°F)的温度,精度为 ± 2.5°C (4.5°F)。最远可探测7 米的距离,最大帧速率为 10Hz。
2、开发环境:
软件开发上使用Vscode+platformIO,使用arduino进行开发。调用了官方的M5stack的库和AMG88的库文件。
1. [env:m5stick-c]
2. platform = espressif32
3. board = m5stick-c
4. framework = arduino
5. monitor_speed = 115200
6. lib_deps =
7. # RECOMMENDED
8. # Accept new functionality in a backwards compatible manner and patches
9. m5stack/M5StickCPlus @ ^0.1.0
10. sparkfun/SparkFun GridEYE AMG88 Library @ ^1.0.2
3、软件开发:
软件流程很简单,首先读取AMG8833,读取出的信息为一个8*8的浮点数温度矩阵。因为传感器的限制,读取到的原始温度矩阵分辨率只有64个点,这里需要对矩阵进行扩大,每两个点之间插入5个点,使得矩阵扩展到43*43个点的矩阵。扩展的方式为双线性插值法。即在两个方向分别进行一次线性插值(首先在一个方向上使用线性插值,然后再在另一个方向上使用线性插值执行双线性插值。尽管每个步骤在采样值和位置上都是线性的,但是插值总体上不是线性的,而是在采样位置上是二次的。
1. float BilinearInterpolation(float q11, float q12, float q21, float q22, float x1, float x2, float y1, float y2, float x, float y)
2. {
3. float x2x1, y2y1, x2x, y2y, yy1, xx1;
4. x2x1 = x2 - x1;
5. y2y1 = y2 - y1;
6. x2x = x2 - x;
7. y2y = y2 - y;
8. yy1 = y - y1;
9. xx1 = x - x1;
10. return 1.0 / (x2x1 * y2y1) * (q11 * x2x * y2y + q21 * xx1 * y2y + q12 * x2x * yy1 + q22 * xx1 * yy1);
11. }
12.
13. //插值算法 8*8点阵过于稀疏,使用插值方式 放大点阵
14. void zoommix()
15. {
16. //取4个点的值
17. float q11, q12, q21, q22;
18. uint8_t x11, x22, y11, y22;
19. for (uint8_t row = 0; row < SHARP; row++)
20. { //遍历原始数据的每一个点
21. for (uint8_t col = 0; col < SHARP; col++)
22. {
23. q11 = pixels[row][col];
24. x11 = row * INSERT + row;
25. y11 = col * INSERT + col;
26. q12 = pixels[row][col + 1 == SHARP ? SHARP - 1 : col + 1];
27. q21 = pixels[row + 1 == SHARP ? SHARP - 1 : row + 1][col];
28. q22 = pixels[row + 1 == SHARP ? SHARP - 1 : row + 1][col + 1 == SHARP ? SHARP - 1 : col + 1];
29. x22 = (row + 1) * INSERT + row + 1;
30. y22 = (col + 1) * INSERT + col + 1;
31.
32. //插入值
33. for (uint8_t xpos = 0; xpos <= INSERT; xpos++)
34. {
35. for (uint8_t ypos = 0; ypos <= INSERT; ypos++)
36. {
37. if (x11 + xpos < SHARP + INSERT * (SHARP - 1) && y11 + ypos < SHARP + INSERT * (SHARP - 1))
38. {
39. HDTemp[x11 + xpos][y11 + ypos] = BilinearInterpolation(q11, q12, q21, q22, x11, x22, y11, y22, x11 + xpos, y11 + ypos);
40. }
41. }
42. }
43. }
44. }
45. }
扩展后的矩阵是一个43*43个点的浮点数矩阵。需要使用图像的方式将矩阵展示出来。首先获取矩阵中最高、最低的温度值。将最低到最高温度映射到色彩空间上去,然后使用伪彩色对矩阵进行展示。
1. void Getabcd()
2. {
3. a = MinTemp + (MaxTemp - MinTemp) * 0.2121;
4. b = MinTemp + (MaxTemp - MinTemp) * 0.3182;
5. c = MinTemp + (MaxTemp - MinTemp) * 0.4242;
6. d = MinTemp + (MaxTemp - MinTemp) * 0.8182;
7. }
8.
9. //浮点数转颜色 伪彩色
10. uint16_t GetColor(float val)
11. {
12. byte red = 0, green = 0, blue = 0;
13. red = constrain(255.0 / (c - b) * val - ((b * 255.0) / (c - b)), 0, 255);
14. if ((val > MinTemp) & (val < a))
15. {
16. green = constrain(255.0 / (a - MinTemp) * val - (255.0 * MinTemp) / (a - MinTemp), 0, 255);
17. }
18. else if ((val >= a) & (val <= c))
19. {
20. green = 255;
21. }
22. else if (val > c)
23. {
24. green = constrain(255.0 / (c - d) * val - (d * 255.0) / (c - d), 0, 255);
25. }
26. else if ((val > d) | (val < a))
27. {
28. green = 0;
29. }
30.
31. if (val <= b)
32. {
33. blue = constrain(255.0 / (a - b) * val - (255.0 * b) / (a - b), 0, 255);
34. }
35. else if ((val > b) & (val <= d))
36. {
37. blue = 0;
38. }
39. else if (val > d)
40. {
41. blue = constrain(240.0 / (MaxTemp - d) * val - (d * 240.0) / (MaxTemp - d), 0, 240);
42. }
43.
44. // use the displays color mapping function to get 5-6-5 color palet (R=5 bits, G=6 bits, B-5 bits)
45. return M5.Lcd.color565(red, green, blue);
46. }
47. void DisplayGradient()
48. {
49. uint8_t row, col;
50. for (row = 0; row < SHARP + INSERT * (SHARP - 1); row++)
51. {
52. for (col = 0; col < SHARP + INSERT * (SHARP - 1); col++)
53. {
54. M5.Lcd.fillRect(row*3,col*3,3,3, GetColor(HDTemp[row][col]));
55. }
56. }
57. }
4、效果演示:
这是拍摄热水保温杯的效果,杯子没有盖盖。可以看见杯口温度明显高于周边。
这是拍摄正在工作的空调的照片,可以看见冷气吹出来。
整体来说,AMG8833分辨率还是太低了,无法呈现清晰的物体,而且远处的物体就显示的不很好了,温度显示也不是很准确。不过用来检查电路板的发热点还是挺不错的。