Raspberry Pi應用－相機模組（標準版 / 夜視版）|奧斯丁國際有限公司 OURSTEAM Internationl

介紹

學習如何將相機模組連接到樹莓派，擴充拍照、錄製影片的功能及應用圖像的效果。

所需項目

附有連接相機模組端口的樹莓派主板

目前所有的樹莓派都附有連接相機模組的端口

注意：如果想使用樹莓派 Zero，會需要一片適合連接其小型端口的帶狀電纜。
樹莓派相機模組

相機模組有兩種版本：

標準版：適合正常光線下拍照使用
夜視版：無紅外線濾鏡，可搭配紅外線在黑暗中拍照

連接相機模組

確認樹莓派已關機
找到相機模組端口
輕輕拉起端口塑膠夾的邊緣
插入相機模組的排線；確認帶狀電纜底部的連接器朝向端口中的接觸點
將塑膠夾推回定位

啟動樹莓派
回到主選單打開樹莓派配置工具（Raspberry Pi Configuration）

選擇 Interfaces 確認啟用（Enabled）鏡頭（Camera）：

重新啟動樹莓派

使用指令控制相機模組

現在相機模組以連接完成，軟體也已啟用，請試著執行指令工具：raspistill 及 raspivid

點選欄位中的監控圖標打開終端窗口：

輸入 raspistill -o Desktop/image.jpg 指令拍攝靜態照片並儲存至桌面：

按下 Enter 運行指令

當指令運行時，可看到相機開啟預覽五秒後拍攝靜態照片。

在桌面上找到圖片檔，連續點按兩下圖片檔即可打開圖片

也可利用 raspistill 新增不同的選項，改變圖像的大小和外觀。

新增 -h 及 -w 可改變圖像的高度和寬度：

raspistill -o Desktop/image-small.jpg -w 640 -h 480

透過 raspivid 指令使用相機模組錄製影片：

raspivid -o Desktop/video.h264

播放影片則需要雙擊桌面上的 video.h264 檔案圖標，將影片檔使用 VLC 媒體播放器打開

更多有關指令運用的相關訊息，請查閱 documentation for raspistill 以及 documentation for raspivid

使用 Python 控制相機模組

Python picamera 代碼庫有豐富的編碼用於操控相機模組，幫助您創建令人歎為觀止的專案。

打開 Python 3 編輯器，例如：Thonny Python IDE：

新增檔案夾將其另存為 camera.py

注意：切勿將文件另存為 picamera.py

輸入下列代碼：

儲存並運行程序。相機應該要開啟預覽五秒鐘後再關閉。

注意：相機預覽僅在顯示器連接到樹莓派時才會作用。如果遠端操控（例如：SSH 或 VNC），則看不到相機預覽畫面。

假如預覽畫面是顛倒的，可使用以下代碼將其旋轉 180 度：

圖像可旋轉 90、180 或 270 度。若要重置，請設定 rotation 為 0 度。

最好將預覽畫面設定略為透明，以便查看時可檢查程序是否有錯誤。

透過設定 alpha 的數值改變相機預覽畫面的透明度：

camera.start_preview(alpha=200)

alpha 的數值可以是 0 至 255 間的任何數。

使用 Python 編碼拍攝靜態照片

修改編碼，新增 camera.capture()：

注意：拍攝前至少使用 sleep 等待兩秒，因為相機的感測器需要時間偵測光線值。

運行編碼

您應該可以看見相機開啟預覽五秒鐘，接著拍攝一張靜態照片。拍攝照片時可看到預覽畫面會短暫調整為不同的分辨率。

新照片會保存至桌面。

接下可新增一個循環，連續拍攝五張照片：

變量 i 用於計算循環運行的次數 0 到 4 。圖像以 image0.jpg, image1.jpg 儲存，以此推論。

固定相機模組，再次運行編碼

相機模組應該要每五秒拍攝一張照片。拍完第五張照片後，將關閉預覽。

查看桌面可找到五張新圖片

使用 Python 錄製影片

現在來錄製影片吧！

刪除編碼 capture()，新增 start_recording() 及 stop_recording()

完成後編碼會如下圖所示：

運行編碼

樹莓派應該會開啟預覽，並錄製 5 秒的影片後關閉預覽。

如何變更圖像設定及新增效果

Python picamera 軟體提供了許多可變更圖像的效果及設定。

注意：有一部分設定只能使用在預覽畫面，無法用在拍攝的圖像；少部分只限圖像使用；其餘大部分是兩者都可使用。

設定圖像分辨率

可更改相機模組使用 resolution 拍攝的圖像

預設狀態下，圖像分辨率的設定為顯示器的分辨率。靜態照片的最大圖像分辨率為 2592×1944 ；影片則為 1920×1080。

使用下列編碼設定 resolution 為最大值拍攝圖像。

注意：需要將幀速率設定在 15 ，以啟用分辨率最大值。

最小分辨率為 64×64。

嘗試以最小分辨率拍照

在圖像中新增文字

您可使用指令 annotate_text 在圖像中新增文字

試試看運行下列代碼：

更改新增的文字

使用代碼 camera.annotate_text_size = 50 變更文字大小：

您可以將文字大小設定在 6 至 160 間的任何值，預設大小為 32 。

另外也可更改文字顏色。

首先，新增 Color 到程式碼上方的 import 指令句裡：

from picamera import PiCamera, Color

接著修改 import 指令句下方下方的編碼如下：

調整預覽畫面亮度

預覽畫面亮度預設為 50，您可以將其亮度設定在介於 0 至 100 的任何值

運行下列編碼測試看看：

下圖的循環示範了如何調整亮度，並加入了顯示當前亮度值的文字：

更改預覽畫面的對比度

與變更畫面亮度相似，您也可以更改畫面的對比度。

運行下列編碼試試看：

新增酷炫的特效

您可使用 camera.image_effect 製作特效。

圖像效果的選項有：

none
negative
solarize
sketch
denoise
emboss
oilpaint
hatch
gpen
pastel
watercolor
film
blur
saturation
colorswap
washedout
posterise
colorpoint
colorbalance
cartoon
deinterlace1
deinterlace2

預設的效果為 none。

選擇一張圖像利用下圖示範編碼試著製作特效：

運行此編碼嘗試所有的圖像效果

設定圖像曝光模式

可使用 camera.exposure_mode 設定特定的曝光模式

曝光模式的選項有：

off
auto
night
nightpreview
backlight
spotlight
sports
snow
beach
verylong
fixedfps
antishake
fireworks

預設模式為 auto。

選擇其中一種曝光模式試試看：

您可以使用 camera.EXPOSURE_MODES 加入循環，套用所有的曝光模式，就像圖片效果那樣

更改圖像白平衡

可使用 camera.awb_mode 將自動白平衡設定為預設模式。

可使用的自動白平衡模式有：

off
auto
sunlight
cloudy
shade
tungsten
fluorescent
incandescent
flash
horizon

預設為 auto。

選擇一項自動白平衡模式試試看：

可使用代碼 camera.AWB_MODES 加入循環裡，套用所有自動白平衡模式，如同製作圖像效果那樣操作。

創意無限延伸

現在您已瞭解了如何應用相機模組，例如：

運用 GPIO Zero Python 編碼新增可控制相機的按鈕
將相機與 Minecraft Pi 結合
自動將相機拍攝的照片發佈到 Twitter

嘗試下列相機模組專案，瞭解更多運用吧：

製作按鈕式定格影片（push button stop-motion）
製作 Minecraft 照相亭
讓巴貝奇小熊Babbage bear 自動發 Tweeter
製作父母偵測儀
使用 NoIR 夜視相機模組製作紅外線鳥箱

更多關於編寫相機模組的 Python 程式碼，請參考相關文件 picamera documentation。