StereoPi硬件功能介绍！贴心的硬件设计语言

在手机或者消费电子领域，3D传感技术主要应用于先进的人脸识别、身份验证和高精度的深度感知应用，而目前主要的3D传感包括立体成像、3D结构光以及ToF 3D图像传感技术，那先来个很俗的问题，“这3种技术中哪个方案更好呢？”到了一个公说公有理婆说婆有理的时刻，个人认为，下面一张表格能很好的诠释这个问题，也避免了像“我和你妈都都掉进河里先救谁的世界性难题”。

是的，看你具体应用在哪个领域，并且你有的成本跟预算又是多少，否则，扯开这一切谈方案都是耍流氓的行为。今天我要说的是一个非常简单又十分便宜就能构建的一个3D图像传感方案，立体视觉，也就是大伙常说的双目成像，主角是StereoPi。

StereoPi硬件功能介绍

StereoPi是一款基于Raspberry Pi的开源立体相机。它可以捕获，保存，直播和处理实时立体视频和图像。StereoPi在机器人，AR/VR，计算机视觉，无人机，全景视频等方面开辟了无数可能性。

兼容哪些Raspberry Pi？

Raspberry Pi计算模块1

Raspberry Pi计算模块3

Raspberry Pi计算模块3 Lite

Raspberry Pi计算模块3+ 8 GB / 16 GB / 32 GB eMMC闪存

Raspberry Pi Compute Module 3+ Lite

外形尺寸：

宽*长：90mm*40mm

高度：23mm（标准版）/ 15mm（超薄版，没有排针座）

视频：

输入：两个15pin CSI-2摄像头连接器

输出：HDMI

相机支持：

Raspberry Pi相机V1（OV5647传感器）

Raspberry Pi相机V2（Sony IMX 219传感器）

HDMI视频拍摄模块（单模，东芝TC358743XBG芯片）

连接：

GPIO：40pin Raspberry Pi标准扩展接口

USB：2个USB Type-A，1个MicroUSB接口

以太网：RJ45接口

存储：

microSD卡插槽（在Raspberry Pi CM3/3+Lite上）

功率：

通过双引脚接口输入5V DC

手动电源开关

软件：

通过Micro USB接口进行固件更新

运行标准的Raspbian系统

支持Python

大量的示例代码

板子具体接口的分布如下图所示：

贴心的硬件设计语言

贴心的硬件设计语言

另外，值得一提的是StereoPi带有非常贴心的设计，可以说专为挑剔的硬件发烧友而生。

做过硬件设计的都知道，硬件中看似微小的不便会导致大量时间浪费和挫败感，这就是为什么在设计StereoPi时，设计了许多看似微小但实际非常重要的功能。比如：

电源开关，所以你不必拔掉电缆

相机连接器间距是人眼之间的平均距离

连接器都在同一侧

平行的相机连接器，用于灵活的外壳设计

“Slim”版的电路板没有大型、有高度的连接器

USB供电电源无CPU干预

4pin扩展排针座上有第三个USB端口

Micro USB可用于将系统烧录到内部eMMC存储，这解决了树莓派永远的痛

耐用可靠的JST EHR-2电源连接器

支持传统的Raspberry Pi CM1

两个版本

StereoPi有两种版本：标准型和纤薄型。大多数人都想要标准版。超薄版本适用于计划将StereoPi集成到另一台设备中且不需要（或没有空间）大型连接器的高级用户。具体来说，超薄版没有USB Type-A连接器，RJ45以太网插孔或GPIO排针扩展接口。当然，这些连接器的PCB焊盘仍然可用，以防你可能需要直接焊接或安装自己的连接器。

除此以为，其它方面超薄版本与标准版本都相同。两者都支持Raspberry Pi计算模块的所有版本（CM1，CM3 / CM3 +和CM3 / CM3 + Lite）。

配件和套件

除了StereoPi板卡本身，还配套各种配件和套件，您可以根据自己的需求定制StereoPi。

电力连接线

StereoPi具备两种电源线：

USB电源线允许您从任何USB兼容电源为StereoPi供电，满足特定设置的最低电源要求。它可以是计算机，移动电源或手机充电器。

需要焊接到电源的短电源线。当USB电缆太大而无法进行设置或使用自己的电源时，此功能非常有用。

Raspberry Pi兼容相机V1

这款入门级相机非常适合StereoPi，它包含在入门套件中。

Waveshare“G”广角（160°）相机

这款相机非常棒，可以在大多数项目中使用它！但是，它相对昂贵，所以只有在豪华套件中提供。

短FPC相机线

市场上的所有相机都包括一个大约10-20厘米长的相机FPC线，非常适合台式设置，但对于紧凑的设置却很笨重。当留给用户的空间很小时，我们更喜欢这种短（5厘米）相机带状电缆。

用于两个V1/V2 Raspberry Pi相机的安装板

这种定制的激光切割亚克力板可以在立体设置中轻松安装两个V1或V2相机，该板具有2毫米螺钉（不包括在内）的孔，用于固定摄像机，还具有相机光学元件的切口，相距65mm。

用于两个广角Waveshare Raspberry Pi相机的安装板

这种定制的激光切割亚克力板可以在立体设置中轻松安装两个广角Waveshare相机，该板具有2毫米螺钉（不包括在内）的孔，用于固定摄像机。它还具有相机光学元件的切口，相距65mm。

StereoPi入门套件

StereoPi豪华套件

开发系统

StereoPi板载了一个金手指接口用于兼容树莓派的计算机模块，除了上面说的最传统的CM1，还包括CM3（普通和精简版）和CM3 +（普通版和精简版），因为这个产品是以树莓派计算模块为核心，所以自然而然的支持标准的Raspbian系统。

当然，Raspbian带有Python，这意味着开始使用StereoPi进行开发就像安装Picamera一样简单，Picamera是支持立体声捕获的Raspberry Pi相机模块的纯Python接口。例如：

from picamera import PiCameracamera = PiCamera(stereo_mode='side-by-side', resolution=(1280,720))camera.capture('foo.jpg')

通过从Raspbian终端运行这个简单命令捕获上面的视频：

raspivid -3d sbs -w 1280 -h 480 -o 1.h264

使用立体图像同样容易：

raspistill -3d sbs -w 1280 -h 480 -o 1.jpg

另外，StereoPi也非常易于与其它主流的工具一起使用包括：

YouTube：通过互联网直播3D视频

借助StereoPi入门套件，简单的3D打印机外壳，4G调制解调器和一些简单的代码，我们可以直接将水族馆的3D视频直播到YouTube：

要以3D格式观看此视频，您可以使用配备Google Cardboard等3D查看器的任何手机。您也可以使用Oculus Go查看它。以下是用于捕获视频的实际设置的照片：

Oculus Go：将直播3D视频直接传输到VR设备

StereoPi足够小且足够灵活，可以快速构建新增强和虚拟现实（AR/VR）应用程序的原型。它足够强大，可以直接在Raspberry Pi上进行实时视频处理，并且足够快，可以将视频流式传输到主机进行额外处理。

OpenCV：构建实时深度图

自动驾驶汽车，无人驾驶飞机和机器人即将到来！使用StereoPi，可以率先体验这股大浪潮。从相机失真和校准等基础知识开始，然后升级到构建深度图。将此与神经网络相结合，你也可以成为无人驾驶方案的专家。下面是我们使用 在StereoPi上运行的OpenCV 3.0制作的深度贴图：

如果你本身有在Raspberry Pi上运行OpenCV的经验，你可能知道大多数路径将引导您进入 PyImageSearch，其中 Adrian提供了大量现成的示例，包括从OpnenCV安装，一直到Raspberry上的人脸识别。我们希望Adrian能够使用StereoPi为立体视频制作一些新的教程！

ROS：创建一个空间感知的机器人

许多机器人的一项关键任务是了解他们的物理环境。但是，作为一个囊肿有点羞的初级工程师，你可能没有上万元可以掏出来玩机器人，这时StereoPi可以来救场，下面这个例子中，我们使用了来自Ubiquiti Robotics的Raspberry Pi的机器人操作系统（ROS）图像，并添加了一些简单的代码来获得这个深度图：

如果你已经尝试过ROS和Raspberry Pi，那么你可能已经知道了raspicam_node 使用Raspberry Pi相机的流行软件包，目前已经可以在立体模式下使用它。

所以，现在，您可以使用StereoPi进行深度贴图和 ROS中的SLAM。后续的计划是帮助创建一个针对StereoPi优化的ROS驱动程序，具有完全立体支持，就像其他支持ROS的立体摄像机一样。

Hugin：制作360°全景照片和视频

创建360°全景相机就像将两个广角相机的图像拼接在一起以创建单个球形图像一样简单。您只需要一个用于摄像机的安装板以及车载或车外拼接软件。以下是您可以使用StereoPi和像Hugin这样的全景装订器的示例 ：

Wifibroadcast：来自无人机的无线直播 3D视频

StereoPi与流行的raspivid原生Raspberry Pi相机应用程序无缝协作 - 只需添加-3d sbs选项即可接收立体视频。这意味着StereoPi还可以使用raspivid基于Wifibroadcast 和 EZ-WifiBroadcast的基于项目的项目， 使用Raspberry Pi实现无人机直播视频。

这是一个使用Wifibroadcast从StereoPi直播视频的设置，其中广角摄像头安装在流动站顶部到基于Raspberry Pi的地面站，然后到配备有Google Cardboard查看器的iPhone：

StereoPi还可以与现成的视频流解决方案一起使用，该解决方案只需接收HDMI并将其无线传输到基站。在下面的设置中，我们将StereoPi的HDMI输出连接到Insight SE 5G：

当然，您也可以将StereoPi的摄像机指向相反的方向，以获得无人机的前视图和后视图：

如果您使用Mikrotik或 Ubiquiti等远程Wi-Fi解决方案 或COFDM以太网桥（例如， HN-550TX），您可以将遥测数据与两个StereoPi视频流相结合并将其传输到地面站。

小结

看到这么多惊喜的应用仅仅是一个小小的StereoPi折腾出来的，是不是有种刷新五官的赶脚，在如此平易近人的价位上构建3D立体视觉方案、并且能有如此丰富的生态系统加持恐怖只有StereoPI才能做到，很不错！