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Introduction au langage C,
traitement d’image et
contrôle de moteur
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But
 Suivi d’un objet coloré à l’aide d’une webcam
montée sur un servomoteur
PC
Caméra
Servomoteur
Module d’interface LABJACK
Introduction au langage C, traitement d’image et contrôle de moteur
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> Sommaire
1. Introduction au langage C
a) Hello World!
b) Fonctions
c) Commentaires, types, structures, macros, constantes
d) Tableaux statiques
e) Chaînes de caractères
f) Pointeurs
g) Pointeurs et tableaux
h) Allocation mémoire et tableaux dynamiques
2. Traitement d’image avec OpenCV
a) OpenCV
b) Utilisation rapide
c) Images et C/C++
d) Images et OpenCV
3. Contrôle de servomoteurs
a) Carte de puissance
b) Servomoteur
c) Carte d’interface
d) Contrôle des moteurs et servomoteurs via Labjack
Introduction au langage C, traitement d’image et contrôle de moteur
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Introduction au langage C
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Hello World!
On souhaite utiliser des fonctions
déclarées dans ce fichier (ici printf())
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Fonctions
Déclaration de fonction : nécessaire ici car
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  • 1. Introduction au langage C, traitement d’image et contrôle de moteur
  • 2. Introduction au langage C, traitement d’image et contrôle de moteur 23/10/2023 2 But  Suivi d’un objet coloré à l’aide d’une webcam montée sur un servomoteur PC Caméra Servomoteur Module d’interface LABJACK
  • 3. Introduction au langage C, traitement d’image et contrôle de moteur 23/10/2023 3 > Sommaire 1. Introduction au langage C a) Hello World! b) Fonctions c) Commentaires, types, structures, macros, constantes d) Tableaux statiques e) Chaînes de caractères f) Pointeurs g) Pointeurs et tableaux h) Allocation mémoire et tableaux dynamiques 2. Traitement d’image avec OpenCV a) OpenCV b) Utilisation rapide c) Images et C/C++ d) Images et OpenCV 3. Contrôle de servomoteurs a) Carte de puissance b) Servomoteur c) Carte d’interface d) Contrôle des moteurs et servomoteurs via Labjack
  • 4. Introduction au langage C, traitement d’image et contrôle de moteur 23/10/2023 4 Introduction au langage C
  • 5. Introduction au langage C, traitement d’image et contrôle de moteur 23/10/2023 5 Hello World! On souhaite utiliser des fonctions déclarées dans ce fichier (ici printf())
  • 6. Introduction au langage C, traitement d’image et contrôle de moteur 23/10/2023 6 Fonctions Déclaration de fonction : nécessaire ici car on souhaite utiliser print_arg() dans le main() mais on définit son contenu après le main()
  • 7. Introduction au langage C, traitement d’image et contrôle de moteur 23/10/2023 7 Commentaires, types, structures, macros, constantes
  • 8. Introduction au langage C, traitement d’image et contrôle de moteur 23/10/2023 8 Commentaires, types, structures, macros, constantes
  • 9. Introduction au langage C, traitement d’image et contrôle de moteur 23/10/2023 9 Commentaires, types, structures, macros, constantes
  • 10. Introduction au langage C, traitement d’image et contrôle de moteur 23/10/2023 10 Commentaires, types, structures, macros, constantes
  • 11. Introduction au langage C, traitement d’image et contrôle de moteur 23/10/2023 11 Commentaires, types, structures, macros, constantes
  • 12. Introduction au langage C, traitement d’image et contrôle de moteur 23/10/2023 12 Tableaux statiques
  • 13. Introduction au langage C, traitement d’image et contrôle de moteur 23/10/2023 13 Chaînes de caractères
  • 14. Introduction au langage C, traitement d’image et contrôle de moteur 23/10/2023 14 Pointeurs
  • 15. Introduction au langage C, traitement d’image et contrôle de moteur 23/10/2023 15 Pointeurs et tableaux
  • 16. Introduction au langage C, traitement d’image et contrôle de moteur 23/10/2023 16 Allocation mémoire et tableaux dynamiques
  • 17. Introduction au langage C, traitement d’image et contrôle de moteur 23/10/2023 17 Traitement d’image avec OpenCV
  • 18. Introduction au langage C, traitement d’image et contrôle de moteur 23/10/2023 18 OpenCV  Présentation • http://opencv.willowgarage.com/wiki/ • Bibliothèque open source • Portable (fonctionne sous Linux, Windows, Mac OS) • Fonctions en C/C++ ou Python • Codes optimisés développés à l'origine par Intel • Documentation et exemples de codes • …
  • 19. Introduction au langage C, traitement d’image et contrôle de moteur 23/10/2023 19 Utilisation rapide  Chargement et affichage d’un fichier image
  • 20. Introduction au langage C, traitement d’image et contrôle de moteur 23/10/2023 20 Utilisation rapide  Récupération d’une image webcam
  • 21. Introduction au langage C, traitement d’image et contrôle de moteur 23/10/2023 21 Images et C/C++  Représentation courante d’une image en C/C++ R G B R G B R G B R G B … Pixel 1 Pixel 2 Pixel 1 Pixel 2 Pixel 3 Pixel 4 Pixel 5 Pixel 9
  • 22. Introduction au langage C, traitement d’image et contrôle de moteur 23/10/2023 22 Images et OpenCV  Utilisation d’OpenCV – Type IplImage défini par OpenCV – Création d’une image couleur vierge
  • 23. Introduction au langage C, traitement d’image et contrôle de moteur 23/10/2023 23 Images et OpenCV  Utilisation d’OpenCV – Accès aux pixels d’une IplImage
  • 24. Introduction au langage C, traitement d’image et contrôle de moteur 23/10/2023 24 Contrôle de servomoteurs
  • 25. Introduction au langage C, traitement d’image et contrôle de moteur 23/10/2023 25 Carte de puissance  Permet de contrôler les moteurs par des signaux de commande – Moteurs : tensions et courants élevés provenant des batteries – Signaux de commande : tensions et courants faibles venant directement ou indirectement du PC • Exemples : signaux PWM, I2C
  • 26. Introduction au langage C, traitement d’image et contrôle de moteur 23/10/2023 26 Carte de puissance  Exemple : Robbe Rokraft Signaux de commande PWM, connecteur classique servomoteur Batterie avec connecteur Tamiya Moteurs
  • 27. Introduction au langage C, traitement d’image et contrôle de moteur 23/10/2023 27 Carte de puissance  Exemple : Robbe Rokraft – Fonctionnement • La puissance envoyée aux moteurs (et donc leur vitesse) dépend du signal de commande PWM • PWM = Pulse Width Modulation : modulation en largeur d’impulsion U : tension du PWM (5 V) t : largeur d’impulsion (entre 1 et 2 ms) T : période (20 ms)
  • 28. Introduction au langage C, traitement d’image et contrôle de moteur 23/10/2023 28 Carte de puissance  Exemple : Robbe Rokraft – Fonctionnement • Correspondance largeur d’impulsion / vitesse de rotation ARRET État du moteur Largeur d’impulsion Moteur à l’arrêt 1.5 ms Rotation dans un sens, en accélérant 1.5 à 2.0 ms Rotation dans le sens inverse, en décélérant 1.0 à 1.5 ms
  • 29. Introduction au langage C, traitement d’image et contrôle de moteur 23/10/2023 29 Servomoteur  Servomoteur = petit moteur + carte de puissance : pour orienter la webcam  Commandé par PWM  2 types de servomoteurs : – Asservis en position : tournent de -40 à +40° par exemple – Asservis en vitesse
  • 30. Introduction au langage C, traitement d’image et contrôle de moteur 23/10/2023 30 Carte d’interface  Relie la partie informatique avec la partie électronique (capteurs, actionneurs) – Partie informatique : intelligence par le biais de programmes sur PC – Partie électronique : capteurs, actionneurs
  • 31. Introduction au langage C, traitement d’image et contrôle de moteur 23/10/2023 31 Carte d’interface  Exemple : boitier Labjack – Se branche sur l'ordinateur en USB et est contrôlé par des programmes exécutés sur l'ordinateur – Peut générer des signaux PWM, I2C – Peut générer des petites tensions – Peut lire des petites tensions (venant de capteurs analogiques tels que des télémètres, odomètres, boussoles...) – …
  • 32. Introduction au langage C, traitement d’image et contrôle de moteur 23/10/2023 32 Carte d’interface  Exemple : boitier Labjack Moteur Carte de Puissance Labjack U3 Alimentation
  • 33. Introduction au langage C, traitement d’image et contrôle de moteur 23/10/2023 33 Carte d’interface  Exemple : boitier Labjack Moteur 1 Moteur 2 Cartes de puissance Labjack PC de commande Dispositif de commande de moteurs avec la carte uE9
  • 34. Introduction au langage C, traitement d’image et contrôle de moteur 23/10/2023 34 Contrôle des moteurs et servomoteurs via Labjack  http://www.labjack.com/  Une bibliothèque de fonctions et drivers fournis pour différents langages, OS  Programmes exemples disponibles  Pour contrôler les moteurs, nous utiliserons les fonctions « timer » du Labjack
  • 35. Introduction au langage C, traitement d’image et contrôle de moteur 23/10/2023 35 Annexes
  • 36. Introduction au langage C, traitement d’image et contrôle de moteur 23/10/2023 36 Passage C/C++  Le C est inclus (à 99%) dans le C++ : quand on fait du C, on fait aussi du C++ mais l’inverse n’est pas forcément vrai  Le C++ rajoute des notions de programmation orientée objet (classe, héritage, polymorphisme) ainsi que des facilités d’écriture
  • 37. Introduction au langage C, traitement d’image et contrôle de moteur 23/10/2023 37 OpenCV  Présentation • 4 parties principales : – CXCORE (types et fonctions de base : matrices, images, arbres, graphes, fonctions mathématiques, dessin de formes…) – CV (traitement d’image : détection d’objets, de mouvement, calibration…) – HIGHGUI (récupération et affichage d’images : lecture/enregistrement de fichiers images et videos, gestion des webcams, affichage dans des interfaces graphiques…) – MLL (arbres de décision, réseaux de neurones…)
  • 38. Introduction au langage C, traitement d’image et contrôle de moteur 23/10/2023 38 Carte d’interface  Autres exemples : Cartes Parallax et Pololu – Se branchent en série (ou USB via un convertisseur USB-série) et génèrent jusqu’à 16 PWM
  • 39. Introduction au langage C, traitement d’image et contrôle de moteur 23/10/2023 39 Contrôle des moteurs et servomoteurs via Labjack  Le Labjack peut générer jusqu’à 6 timers/PWM dont la fréquence est définie par 16 2 * _ _ divisor clock timer f f syst PWM  Fréquence interne du Labjack Mode du PWM => précision de la largeur d’impulsion Paramètre pouvant être propre à chaque PWM pour faire varier sa fréquence indépendamment des autres Fréquence finale du PWM Doit être proche de 1/20ms pour pouvoir contrôler un servo
  • 40. Introduction au langage C, traitement d’image et contrôle de moteur 23/10/2023 40 Contrôle des moteurs et servomoteurs via Labjack  Fonctions utiles
  • 41. Introduction au langage C, traitement d’image et contrôle de moteur 23/10/2023 41 Contrôle des moteurs et servomoteurs via Labjack  Fonctions utiles
  • 42. Introduction au langage C, traitement d’image et contrôle de moteur 23/10/2023 42 Contrôle des moteurs et servomoteurs via Labjack  Fonctions utiles
  • 43. Introduction au langage C, traitement d’image et contrôle de moteur 23/10/2023 43 Rappels C/C++  Le C est inclus (à 99%) dans le C++ : quand on fait du C, on fait aussi du C++ mais l’inverse n’est pas forcément vrai  Du code C ou C++ peut être écrit dans un fichier .cpp mais seul du code C peut être écrit dans un fichier .c  Dans un .h, on peut écrire du C ou du C++, mais il faut que les .c n’incluent que des .h avec du C
  • 44. Introduction au langage C, traitement d’image et contrôle de moteur 23/10/2023 44 Rappels C/C++  Le C++ rajoute des notions de programmation orientée objet (classe, héritage, polymorphisme) ainsi que des facilités d’écriture
  • 45. Introduction au langage C, traitement d’image et contrôle de moteur 23/10/2023 45 Rappels C/C++  Différences entre les compilateurs Windows et Linux – Linux • Le compilateur C le plus utilisé est GCC • Son équivalent C++ est G++ – Windows • GCC/G++ existent avec Cygwin et MinGW • Différents IDE existent et fournissent leurs propres compilateurs – Microsoft Visual Studio avec CL – Borland C++ Builder / Turbo C++ / Borland Developper Studio avec BCC32 – Code Blocks / Dev-C++ avec MinGW
  • 46. Introduction au langage C, traitement d’image et contrôle de moteur 23/10/2023 46 Rappels C/C++  Différences entre les compilateurs Windows et Linux Equivalences Linux / Windows Linux/GCC Windows/Visual C++ Fichiers objets .o .obj Bibliothèque statique .a .lib Bibliothèque dynamique .so .dll Exécutable - .exe
  • 47. Introduction au langage C, traitement d’image et contrôle de moteur 23/10/2023 47 Rappels C/C++  Visual Studio – Versions • Visual C++ 6 : date de 1998 • Visual Studio 2002 / 2003 ou .Net : refonte de l’IDE et ajout des projets .Net • Visual Studio 2005 / 2008 : quelques mises à jour – Difficile à prendre en main au début : nombreux types de projets, nombreuses options incompréhensibles – Mais assez abouti, très utilisé, beaucoup d’aide possible sur Internet
  • 48. Introduction au langage C, traitement d’image et contrôle de moteur 23/10/2023 48 Rappels C/C++  Visual Studio – Organisation • Workspace/Solution (fichier .dsw/.sln) : ensemble de projets • Projet (fichier .dsp/.vcproj) : ensemble de fichiers nécessaires à la génération d’un exécutable ou bibliothèque (.h, .c, .cpp…)
  • 49. Introduction au langage C, traitement d’image et contrôle de moteur 23/10/2023 49 Rappels C/C++  Utilisation de bibliothèques de fonctions externes Fichiers .c/.cpp Fichiers .obj Fichier .exe Fichier .lib Fichier .dll Compilation Est utilisée Edition des liens Edition des liens Regroupement Edition des liens
  • 50. Introduction au langage C, traitement d’image et contrôle de moteur 23/10/2023 50 Utilisation d’OpenCV avec Visual C++ 6  Les chemins suivants sont des chemins absolus considérant l'installation par défaut dans C:Program FilesOpenCV  Créer un projet Win32ConsoleApplication  Dans le menu "Project", "Settings", "C/C++", categorie "Preprocessor". Ajouter les chemins suivants dans "Additional include directories": – C:Program FilesOpenCVcvinclude, – C:Program FilesOpenCVcvauxinclude, – C:Program FilesOpenCVcxcoreinclude, – C:Program FilesOpenCVotherlibshighgui  Dans le menu "Project", "Settings", "Link", catégorie "Input". Ajouter les librairies suivantes dans "Object/library modules": – cv.lib cvaux.lib cxcore.lib highgui.lib  Ajouter le chemin suivant dans "Additional library path": – C:Program FilesOpenCVlib  Modifier la variable d'environnement "PATH" de Windows en ajoutant: – C:Program FilesOpenCVbin  Dans le code, ajouter – #include "cvaux.h" – #include "highgui.h"
  • 51. Introduction au langage C, traitement d’image et contrôle de moteur 23/10/2023 51 Rappels C/C++  Utilisation de bibliothèques de fonctions externes – Cas où on possède des fichiers .h et .c/.cpp • Exemple : on a Main.cpp qui doit appeler des fonctions déclarées dans Lib.h et définies dans Lib.cpp – On met #include « Lib.h » dans Main.cpp – On copie Lib.h et Lib.cpp dans le dossier de Main.cpp – On compile et lie Lib.cpp et Main.cpp en les ajoutant au projet
  • 52. Introduction au langage C, traitement d’image et contrôle de moteur 23/10/2023 52 Rappels C/C++  Utilisation de bibliothèques de fonctions externes – Cas où on possède des fichiers .h, .lib et .dll • Exemple : on a Main.cpp qui doit appeler des fonctions déclarées dans Lib.h et définies dans Lib.lib et Lib.dll – On met #include « Lib.h » dans Main.cpp – On ajoute le dossier de Lib.h dans les chemins de recherche de fichiers .h du projet – On ajoute le dossier de Lib.lib dans les chemins de recherche de fichiers .lib du projet – On compile Main.cpp et lie avec Lib.lib en les ajoutant au projet – On ajoute le dossier de Lib.dll à la variable d’environnement PATH du système

Notes de l'éditeur

  1. Nom de la conférence XXX
  2. Nom de la conférence XXX