【Python/OpenCV】Webカメラで振り子の運動を観測

この記事では、Python版OpenCVで色追跡を実装し、振り子の運動を観測・記録する方法をソースコード付きで解説します。

Webカメラで物体の運動を観測

前回の記事では、HSV色空間を使って色追跡（カラートラッキング）してみました。

今回は、これを応用して、Python+OpenCVでWebカメラを固定して運動物体の座標を観測・記録してみました。

ソースコード（Python3+OpenCV3）

サンプルプログラムのソースコードです。

Webカメラで観測

# -*- coding: utf-8 -*-
import cv2
import numpy as np
import time

def color_tracking(img):
    # HSV色空間に変換
    hsv = cv2.cvtColor(img, cv2.COLOR_BGR2HSV)

    # 赤色のHSVの値域1
    hsv_min = np.array([0,100,0])
    hsv_max = np.array([60,255,255])
    mask1 = cv2.inRange(hsv, hsv_min, hsv_max)

    # 赤色のHSVの値域2
    hsv_min = np.array([160,100,0])
    hsv_max = np.array([255,255,255])
    mask2 = cv2.inRange(hsv, hsv_min, hsv_max)

    # 2つのマスク画像を加算
    mask = mask1 + mask2

    # 膨張・収縮処理でノイズ低減
    kernel = np.ones((6, 6), np.uint8)
    mask = cv2.dilate(mask, kernel)
    mask = cv2.erode(mask, kernel)

    return mask

def calc_max_point(mask):
    if np.count_nonzero(mask) 

記録データをグラフ化

# -*- coding: utf-8
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt

def main():
    # CSVのロード
    data = np.genfromtxt("data.csv",delimiter=",", dtype='float')

    # 2次元配列を分割（経過時間t, x座標, y座標の1次元配列)
    t = data[:,0]
    x = data[:,1]
    y = data[:,2]

    # グラフにプロット
    plt.rcParams["font.family"] = "Times New Roman" # フォントの種類
    plt.plot(t, x, "r-", label="x")
    plt.plot(t, y, "b-", label="y")
    plt.xlabel("Time[sec]", fontsize=16)     # x軸ラベル
    plt.ylabel("Position[px]", fontsize=16)    # y軸ラベル
    plt.grid()         # グリッド表示
    plt.legend(loc=1, fontsize=16)       # 凡例表示
    plt.show()

if __name__ == "__main__":
    main()

実行結果

サンプルプログラムの実行結果です。

■カメラ映像

■グラフ化

グラフの横軸は経過時間[sec]、縦軸は赤色物体の位置座標[px]です。 振り子の周期運動を観測できていることがわかります。