Как подключить и настроить модуль камеры для Raspberry Pi

Используйте MIPI-камеры для передачи изображения и экономии ресурсов своего микрокомпьютера Raspberry Pi.

В отличие от USB-камер, MIPI-камеры (Mobile Industry Processor Interface) подключаются через разъём CSI‑2 (Camera Serial Interface-2) напрямую к видеочипу VideoCore и экономят системные ресурсы Raspberry Pi. При этом USB-порты остаются свободными для другой периферии.

Бывают официальные камеры, разработанные Rasperry Pi Foundation, но есть и множество камер сторонних производителей, например Waveshare и т. д.

Расcмотрим подключение на примере Camera Module 3 и платы Raspberry Pi 4 Model B.

С остальными MIPI-камерами и версиями одноплатных компьютеров Raspberry Pi всё будет аналогично.

• Raspberry Pi Camera Module 3
• Raspberry Pi 4 (4 ГБ)
• Комплектующие из статьи «Заводим Raspberry Pi»

Подключите камеру через FFC-шлейф к Raspberry Pi в разъём CSI-2.

Заведите Raspberry Pi по HDMI.

Камера подключена, малинка заработала — осталось запустить программный модуль для захвата изображений.

Raspberry Pi OS поддерживает два глобальных API для работы с камерами:

• libcamera — современный стек библиотек, который активно развивается.
• raspicam — устаревший стек библиотек, который потихоньку угасает. В последнее время получил название Legacy Camera.

Рассмотрим каждый метод подробнее.

Стек libcamera — API через набор утилит libcamera-apps, среди которых:

• libcamera-hello — для отображения видоискателя;
• libcamera-still — для захвата фото;
• libcamera-vid — для записи видео;
• и другие модули.

На основе libcamera также написан программный модуль Picamera2 для Python.

Библиотека libcamera поддерживает все камеры без исключения.

Начиная с Raspberry Pi OS версии Bullsey, программный стек libcamera включён по умолчанию. Однако если вы использовали программный стек raspicam, его необходимо отключить. Для этого следуйте инструкциям ниже.

1. Откройте терминал на Raspberry Pi.
2. Зайдите в настройки Raspberry Pi.

   sudo raspi-config

   

3. Выберите пункт: Interface Options Legacy Camera.
4. Выберите No для подтверждения отключения поддержки Legacy Camera.
5. Перезагрузите Raspberry Pi.

Рассмотрим примеры работы камеры через встроенные утилиты.

Исполните инструкцию захвата изображения утилитой libcamera-hello.

libcamera-hello -t 10000

На десять секунд на экране появится трансляция с камеры.

Отлично, модуль камеры исправен и готов к работе.

Попробуем сделать снимок с камеры и сохранить полученную фотографию.

Выполните команду захвата изображения с помощью утилиты libcamera-still с сохранением в файл на рабочем столе с именем image-example.png.

libcamera-still -t 2000 -o /home/pi/Desktop/image-example.png

В результате на рабочем столе появится файл фотографии с камеры.

Используйте модуль в режиме видеокамеры — снимите минутный ролик с помощью утилиты libcamera-vid и сохраните его на рабочем столе с именем video-example.h264.

libcamera-vid -t 60000 -o /home/pi/Desktop/video-example.h264

После минутного ожидания на рабочем столе появится видеофайл с камеры. Для просмотра ролика используйте встроенный плеер малинки.

Перейдём к экспериментам с камерой через интегрированную среду разработки Python. Для работы со стеком libcamera в Python предусмотрена библиотека Picamera2. Примеры можно запускать через встроенный терминал или графическую оболочку Thonny Python IDE.

Для начала протестируем видоискатель камеры.

camera-libcamera-preview.py

# Подключаем необходимые библиотеки
from picamera2 import Picamera2, Preview
from time import sleep
 
# Создаём объект для работы с камерой
camera = Picamera2()
 
# Настраиваем окно предпросмотра
preview_config = camera.create_preview_configuration()
camera.configure(preview_config)
 
# Запускаем окно предпросмотра сигнала с камеры на экране поверх всех окон
camera.start_preview(Preview.QTGL)
 
# Включаем камеру
camera.start()
 
# Ставим паузу на 10 секунд
sleep(10)
 
# Выключаем камеру
camera.stop()
 
# Выключаем окно предпросмотра
camera.stop_preview()

На десять секунд на экране появится изображение с камеры.

Попробуем сделать снимок с камеры и сохранить полученную фотографию.

camera-libcamera-save-image.py

# Подключаем необходимые библиотеки
from picamera2 import Picamera2
from time import sleep
 
# Создаём объект для работы с камерой
camera = Picamera2()
 
# Делаем снимок и сохраняем его на рабочий стол в формате png
camera.start_and_capture_file('/home/pi/Desktop/image-example.png')

В результате на рабочем столе появится файл фотографии с камеры.

Используйте модуль в режиме видеокамеры — снимите минутный ролик и сохраните его на рабочий стол.

camera-libcamera-save-video.py

# Подключаем необходимые библиотеки
from picamera2 import Picamera2
from time import sleep
 
# Создаём объект для работы с камерой
camera = Picamera2()
 
# Пишем потоковое видео в течение одной минуты
# и сохраняем его на рабочий стол в формате h264
camera.start_and_record_video('/home/pi/Desktop/video-example.h264',
                              duration=60, show_preview=True )

После минутного ожидания на рабочем столе появится видеофайл с камеры. Для просмотра ролика используйте встроенный плеер.

Стек raspicam — устаревший API с набором утилит:

• raspistill — для захвата фото;
• raspivid — для записи видео.

На основе raspicam также написан программный модуль PiСamera для Python. В последнее время библиотеку raspicam называют Legacy Camera.

Библиотека raspicam поддерживает все камеры, вышедшие до 2022 года включительно.

Более современные камеры, которые вышли в 2023 году и позже, например Raspberry Pi Camera Module 3, raspicam уже не поддерживает.

Начиная с Raspberry Pi OS версии Bullsey программный стек raspicam отключён. Для включения следуйте инструкциям ниже.

1. Откройте терминал на Raspberry Pi.
2. Зайдите в настройки Raspberry Pi.

   sudo raspi-config

   

3. Выберите пункт: Interface Options Legacy Camera.
4. Выберите Yes для подтверждения включения поддержки Legacy Camera.
5. Перезагрузите Raspberry Pi.

Рассмотрим примеры работы камеры через встроенные утилиты.

Исполните инструкцию захвата изображения утилитой raspistill.

raspistill -t 10000

На десять секунд на экране появится трансляция с камеры.

Отлично, модуль камеры исправен и готов к работе.

Попробуем сделать снимок камеры и сохранить полученную фотографию.

Выполните команду захвата изображения с помощью утилиты raspistill с сохранением в файл на рабочем столе с именем image-example.png.

raspistill -t 2000 -o /home/pi/Desktop/image-example.png

В результате на рабочем столе появится файл фотографии с камеры.

Используйте модуль в режиме видеокамеры — снимите минутный ролик с помощью утилиты raspivid и сохраните его на рабочем столе с именем video-example.h264.

raspivid -t 60000 -o /home/pi/Desktop/video-example.h264

После минутного ожидания на рабочем столе появится видеофайл с камеры. Для просмотра ролика используйте встроенный плеер.

Перейдём к экспериментам с камерой через интегрированную среду разработки Python. Для работы со стеком raspicam в Python предусмотрена библиотека PiСamera. Примеры можно запускать через встроенный терминал или графическую оболочку Thonny Python IDE.

Для начала протестируем видоискатель камеры.

camera-raspicam-preview.py

# Подключаем необходимые библиотеки
from picamera import PiCamera
from time import sleep
 
# Создаём объект для работы с камерой
camera = PiCamera()
 
# Запускаем предпросмотр сигнала с камеры на экране поверх всех окон
camera.start_preview()
 
# Пауза программы на 10 секунд
sleep(10)
 
# Выключаем предпросмотр
camera.stop_preview()

На десять секунд на экране появится изображение с камеры.

Отлично, модуль камеры исправен и готов к работе.

Попробуйте сделать снимок камеры и сохранить полученную фотографию.

camera-raspicam-save-image.py

# Подключаем необходимые библиотеки
from picamera import PiCamera
from time import sleep
 
# Создаём объект для работы с камерой
camera = PiCamera()
 
# Запускаем предпросмотр сигнала с камеры на экране поверх всех окон
camera.start_preview()
 
# Даём камере три секунды на автофокусировку и установку баланса белого
sleep(3)
 
# Делаем снимок и сохраняем его на рабочий стол в формате png
camera.capture('/home/pi/Desktop/image-example.png')
 
# Выключаем режим предпросмотра
camera.stop_preview()

В результате на рабочем столе появится файл фотографии с камеры.

Используйте модуль в режиме видеокамеры — снимите минутный ролик и сохраните его на рабочий стол.

camera-raspicam-save-video.py

# Подключаем необходимые библиотеки
from picamera import PiCamera
from time import sleep
 
camera = PiCamera()
 
# Запускаем предпросмотр сигнала с камеры на экране поверх всех окон
camera.start_preview()
 
# Начинаем запись видеофайла
camera.start_recording('/home/pi/Desktop/video-example.h264')
 
# Минуту пишем потоковое видео
camera.wait_recording(60)
 
# Останавливаем запись
camera.stop_recording()
 
# Выключаем предпросмотр
camera.stop_preview()

После минутного ожидания на рабочем столе появится видеофайл с камеры. Для просмотра ролика используйте встроенный плеер.

• Камеры для Raspberry Pi

• Инструкция по работе с MIPI-камерами для Raspberry Pi от производителя
• Документация стека libcamera от производителя
• Документация библиотеки Picamera2 на Python от производителя
• Документация стека raspicam от производителя
• Документация библиотеки Picamera на Python от производителя