G3 02 - Camera, ảnh số và pixel

Linh kiện cần chuẩn bị

• 1 ESP32-S3 DevKit.
• 1 LED trạng thái và điện trở 220 ohm nếu không dùng LED có sẵn.
• 1 buzzer chủ động.
• 3 thẻ mẫu pixel 8x8 in trên giấy: nền tối, vùng sáng ở giữa, vùng sáng lệch trái/phải.
• Máy tính có Arduino IDE hoặc Arduino CLI, cáp USB data, Serial Monitor.
• Bảng đo gồm: mẫu ảnh, mean brightness, bright pixel count, vị trí vùng sáng, quyết định.

Code bài này chỉ dùng ESP32-S3, LED, buzzer và Serial Monitor. Chưa dùng camera module, motor hoặc WiFi.

Bài này giúp bạn làm được gì?

Ảnh số là một bảng pixel. Mỗi pixel có giá trị sáng hoặc màu. Nếu học viên hiểu pixel trước, việc nhận diện màu/vật thể sau này sẽ bớt bí ẩn.

Kết quả cuối bài:

• Học viên đọc được ma trận ảnh 8x8.
• Code tính độ sáng trung bình và số pixel sáng.
• Code tìm vùng sáng lệch trái, giữa hoặc phải.
• LED/buzzer phản hồi khi vùng sáng đủ rõ.

Khái niệm chính

Từ	Cách hiểu
Pixel	Một điểm ảnh
Frame	Một ảnh tại một thời điểm
Brightness	Độ sáng của pixel, ví dụ 0-255
Threshold	Ngưỡng để quyết định pixel sáng/tối
Centroid	Tâm tương đối của vùng sáng

Thực hành từng bước

Bước 1: Đọc ma trận bằng mắt

Nhìn thẻ 8x8. Ô sáng là pixel có brightness cao. Hỏi:

• Vùng sáng nằm bên trái, giữa hay phải?
• Nếu tăng ngưỡng, số pixel sáng tăng hay giảm?
• Nếu nền quá sáng, threshold có còn tốt không?

Bước 2: Upload code

Mở Serial Monitor và gửi:

CENTER
LEFT
RIGHT
DARK

Robot sẽ in bản đồ pixel dạng ký tự, mean brightness, bright count và centroid.

Bước 3: Ghi bảng

Mẫu	Mean	Bright count	Centroid	Quyết định
CENTER
LEFT
RIGHT
DARK

Code mẫu hoàn chỉnh

Code đầy đủ nằm trong file:

code/g3-02-camera-anh-so-va-pixel/g3-02-camera-anh-so-va-pixel.ino

Đoạn tính centroid:

if (image[y][x] >= THRESHOLD) {
  brightCount++;
  xTotal += x;
}

Kiểm thử robot thật

Test	Thao tác	Kết quả mong đợi	Pass?
1	Gửi CENTER	Centroid gần giữa
2	Gửi LEFT	Centroid nhỏ hơn giữa
3	Gửi RIGHT	Centroid lớn hơn giữa
4	Gửi DARK	Bright count thấp, buzzer kêu ngắn

Lỗi thường gặp và cách sửa

Lỗi	Nguyên nhân	Cách sửa
Centroid sai	Nhầm trục x/y	In bản đồ pixel để nhìn
Bright count quá cao	Threshold quá thấp	Tăng THRESHOLD
Không thấy khác biệt LEFT/RIGHT	Mẫu ảnh quá giống nhau	Sửa ma trận mẫu
Nghĩ pixel là vật lý camera	Pixel là dữ liệu ảnh	Camera thật sẽ học ở G3 03

Checklist hoàn thành

• Giải thích được pixel và frame.
• Tính được mean brightness.
• Tính được bright count và centroid.
• Chạy được 4 lệnh mẫu.
• Sẵn sàng kết nối camera thật ở G3 03.

Bài tiếp theo

G3 03 sẽ dùng ESP32-CAM và OV2640 để chụp frame đầu tiên. Khi đó các khái niệm pixel/frame trong bài này sẽ xuất hiện từ camera thật.

---

Điều hướng bài học

Bài tiếp theo: G3 03 - Kết nối camera và xem ảnh đầu tiên

Bài trước: G3 01 - Robot biết nhìn là gì