Selbstbau "Maussensor"

DIC-FPGA schrieb:
> kann mir Tipps geben.
Das generelle Stichwort ist "Autokorrelation". Und zwar in 2D.

Ich würde das alles komplett offline entwickeln: erst mal mit einem 
Zeichenprogramm ein paar 32x32-pixelige Bilder mit schönem Kontrast 
(alles weiß und nur 1 Pixel schwarz) machen und auswerten.
Wenn das läuft, den Algo so lange verbessern, bis auch mit einer Kamera 
gmachte grobe 32x32-Pixel Bilder ausgewertet werden können.
Wenn das funktioniert, dann kommt die Hardware ins Spiel.

> Im besonderen würden mich Einschätzungen zur FPGA-Größe
Nimm das Größte, das du für ein Hobbybudget bekommen kannst.
> sowie einer geeigneten Kamera interessieren.
Die billigste reicht aus. Und die muss in der Datenmenge sowieso noch 
reduziert werden.

-gb- schrieb:
> Wie das konkret in Hardware gemacht wird weiß ich nicht, aber wenn man
> das Photo anguckt, dann hält sich das in Grenzen, ist aber auch nicht
> ganz wenig.
Und genau das ist der Witz dabei: "aufwändig, komplizert und langsam" 
bekommt man das schnell hin. Es sollte aber "billig, einfach und schnell 
genug" sein. Und da wirds dann spannend. Dort ist die meiste Arbeit 
vergraben, denn da wird das Geld verdient.

> sonder dauert eher Wochen.
Diese Schätzung strahlt aber vor Optimismus. Ich bin mir sicher, dass in 
den aktuellen Mäusen viele, viele Ingenieursmannjahre stecken. Nur, weil 
etwas billig an jeder Ecke zu haben ist, bedeutet es nicht, dass es auch 
automatisch einfach ist.

BTW: zum Sammeln von Erfahrungen könnte man das Ganze ja einfach mal 
eindimensional als Geschwindigkeitsmesser machen, indem man nur 1 
Pixelzeile nimmt und aus der "Musterverschiebung" die Geschwindigkeit in 
der Zeilenrichtung berechnet.

Das Thema war schon mal aufm Tisch..

Wuerde mir das mal reinziehen:

https://people.inf.ethz.ch/pomarc/pubs/HoneggerIROS12.pdf

Gab auch mal irgendwo ein Modul mit STM32 und 
MT9V032-Globalshutter-Sensor, koennte das PX4FLOW gewesen sein.
Der MT9V032 (oder 034) in monochrom ist auch DER Sensor fuer solche 
optischen Navigationsgeschichten.

Schlussendlich war's allerdings pragmatischer, sich ein paar alte 
Avago-Sensoren zu besorgen und die Optik anzupassen.

Lothar M. schrieb:
> "aufwändig, komplizert und langsam" bekommt man das schnell hin.

Fein.

Lothar M. schrieb:
> Es sollte aber "billig, einfach und schnell genug" sein.

Wurde das hier gefordert?

Lothar M. schrieb:
> Ich bin mir sicher, dass in den aktuellen Mäusen viele, viele
> Ingenieursmannjahre stecken.

Natürlich.

Lothar M. schrieb:
> Nur, weil etwas billig an jeder Ecke zu haben ist, [...]

Das war auch nicht gefordert. Es geht drum das schlicht ans Laufen zu 
bekommen, ohne Chipdesign, ohne Gehäuse, nicht in klein und leicht und 
auch nicht in sehr günstig. Und das kann man schon in vertretbarer Zeit 
alleine schaffen.

DIC-FPGA schrieb:
> Hallo zusammen,
>
> Mich würde es mal reizen einen optischen Positionssensor (z.B.
> https://www.pixart.com/products-detail/4/PMW3389DM-T3QU ) selbst zu
> bauen. D.h. FPGA mit Kamera und Datenausgabe per UART an den PC.

Kann man machen.

> Hat hier sowas schonmal jemand gemacht und kann mir Tipps geben. Im
> besonderen würden mich Einschätzungen zur FPGA-Größe sowie einer
> geeigneten Kamera interessieren.

Wer solche Fragen stellt kann es allerdings nicht. Wer es kann fängt 
erst mal an. Der braucht dazu kein Forum. Wer erstmal zu Adam und Eva 
ein Forum befragen muss, kann es nicht.

Gustl B. schrieb:
> Wurde das hier gefordert?
Nein, es entstand für mich nur ein wenig der Eindruck und ich wollte es 
mal erwähnt haben.

Dieser Eindruck entsteht für mich immer dann, wenn jemand nach 
Schätzungen zur "FPGA-Größe" fragt, statt einfach das Design zu 
implementieren und zu schauen, welches FPGA denn nötig wäre.

Oder nach einer "geeigneten Kamera" fragt, offensichtlich ohne sich die 
handelsüblichen Dokumente und Patente oder den Wikipedia-Artikel zum 
Thema mal angeschaut zu haben.


Und noch ein kleiner Nachtrag zu dem, was
ich schrieb:
> BTW: zum Sammeln von Erfahrungen könnte man das Ganze ja einfach mal
> eindimensional als Geschwindigkeitsmesser machen, indem man nur 1
> Pixelzeile nimmt
Man könnte das sogar einfach mit 2 Fototransistoren machen, die 
nacheinander über die selbe Stelle "fahren" und so zeitversetzt das 
gleiche Helligkeitsmuster erzeugen. Dahinter 2 ADC und die Auswertung.

Lothar M. schrieb:
> Dieser Eindruck entsteht für mich immer dann, wenn jemand nach
> Schätzungen zur "FPGA-Größe" fragt, statt einfach das Design zu
> implementieren und zu schauen, welches FPGA denn nötig wäre.

Das stimmt. Den Eindruck habe ich schon auch ab und zu. Aber wenn Leute 
dann nicht trotzdem anfangen und entweder scheitern oder zu einem Ziel 
kommen dann lernt Niemand etwas. Man lernt auch dann wenn man ein paar 
Tage verbrät, sich einliest und dann eben den Aufwand besser abschätzen 
kann.
Eben deshalb damit man da nichts kauft und dann doch nicht nutzt würde 
ich erstmal nur in Software anfangen.

Das mit den Transistoren ist zwar gut, aber kein Zwischenschritt auf dem 
Weg zum Ziel. Da kann er auch mit einzelnen fiktiven Helligkeitswerten 
in der Simulation anfangen. Den Schritt auf die Hardware würde ich erst 
am Ende wagen.

Wie weiter oben beschrieben, muß die Berechnung relativ fix gehen, um 
nicht den Bildbereich zu verlassen. Üblicherweise wurde dafür (vor 20 
Jahren als ich das gemacht habe) translations- und rotationsinvariante 
Momente ausgerechnet. Das geht relativ schnell und der Algorithmus läßt 
sich massiv parallelisieren sowie dann für einen FPGA aufbereiten. 
Letztlich war es nur noch eine Matrix aus z^-1 Filtern. Sollte ich meine 
alten Unterlagen dazu noch finden und der TO noch interessedaran haben, 
würde ich sie bereitstellen.

Hab es gefunden :-) tatsächlich war es schon vor 27 Jahren ;-) Anbei 
meine damaligen Berechnungen (Achtung viel Mathematik) aber zum Schluss 
ist die Lösung ganz einfach.

Ich möchte noch darauf hinweisen, dass diese Sensoren oft sehr hohe 
Frameraten haben. So scheinen 500fps das Minimum zu sein, aber auch 
5.000fps sind nicht ungewöhnlich.

https://media.digikey.com/pdf/Data%20Sheets/Avago%20PDFs/ToolKitSelectionGuide.pdf

Bei normalen Imagern kann man ja oft nur einen Teil der Zeilen auslesen, 
damit könnte man natürlich hohe Frameraten erreichen. Man muss dazu aber 
natürlich ein vernünftiges Datenblatt haben.

Lothar M. schrieb:
> BTW: zum Sammeln von Erfahrungen könnte man das Ganze ja einfach mal
> eindimensional als Geschwindigkeitsmesser machen, indem man nur 1
> Pixelzeile nimmt und aus der "Musterverschiebung" die Geschwindigkeit in
> der Zeilenrichtung berechnet.

Der Autofokus einer Spiegelreflexkamera arbeitet genau so 
(Phasen-Autofokus).

Markus K. schrieb:
> Ich möchte noch darauf hinweisen, dass diese Sensoren oft sehr hohe
> Frameraten haben.

Und die brauchen sie vermutlich auch weil sonst bei schneller 
Mausbewegung die Einzelbilder nicht mehr überlappen würden.

Ist aber erstmal egal, man kann das ja rein in der Simulation entwickeln 
und sich dann passende Hardware kaufen für einen Demonstrator.