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树莓派摄像头学习必备 —— Picamera2 测试版发布

最近发布的 Raspberry Pi OS 映像，终于预装了Picamera2库的 beta 版本。它是旧 PiCamera 库的替代，也是未来树莓派摄像头的官方首选开发库。

从早期版本开始，PiCamera 就非常受用户欢迎，因为它提供了一种非常简单而开放的Raspberry Pi 摄像头调用方式，让大家远离了专有和闭源的摄像头API（比如Broadcom的）。

Picamera2 主要特点

1、支持命令行驱动，你可以将 Picamera2 的命令直接通过Python 解释器或 Python 脚本调用。
2、使用OpenGL加速硬件辅助渲染，或在X windows未运行时使用DRM/KMS进行高速渲染。
3、支持将现成的 Picamera2 组件嵌入到 Qt 应用程序中。
4、原生支持 numpy，使其与 OpenCV、TensorFlow 和其他 Python 库一起使用非常自然。
5、所有源代码都可以在Picamera2 GitHub 页面上获得，或者作为libcamera 项目的一部分。
6、支持所有官方树莓派相机，也支持一些第三方相机

还有一些功能，例如视频编码和录制（可自定义输出对象），同时录制音频和视频的能力。在摄像头图像上显示叠加层等等。

要了解更多信息，请查阅大量示例脚本和应用程序，或查阅我们的Picamera2 用户手册。

Picamera2 可以在 TensorFlow 的帮助下检测和圈出狗

安装和升级

Picamera2 仅在最近的 Bullseye （新的树莓派系统代号）上受支持。

Buster 或更早的版本不支持它，Raspberry Pi OS Legacy 也不支持。所有这些用户都只能继续使用旧的 PiCamera 库。

在最新的 Bullseye 系统上已经安装了 Picamera2。

需要命令行安装的话可以输入：

sudo apt install -y python3-picamera2

树莓派操作系统

Raspberry Pi OS 用户会发现新的系统中， Picamera2 已经完整安装，包括 Qt 和 OpenGL。

Raspberry Pi OS Lite 默认随 Picamera2 一起安装，但没有 Qt 和 OpenGL。原因是用 Raspberry Pi OS Lite 的低配Pi 运行基于 X Windows 的应用程序或通过 X Windows 显示堆栈进行渲染会比较卡。

如果需要在Raspberry Pi OS Lite上使用 Qt 和 OpenGL，可以这么安装。

sudo apt install -y python3-pyqt5 python3-opengl

如果你用的是未安装 Picamera2 的较早版本的 Bullseye，又不用 Qt 和 OpenGL 的话，安装它的命令：

sudo apt install -y python3-picamera2 –-no-install-recommends

之前通过 pip 安装过 Picamera2 的用户

一些用户可能以前使用pip，那需要先卸载再安装。当然，你可以继续用pip的方式。

如何尝试 Picamera2？

有一些示例脚本很有帮助，你可以下载并运行它们：

git clone https://github.com/raspberrypi/picamera2.git

python picamera2/examples/preview.py

在 Python 解释器中输入 Picamera2 指令

提示

如果遇到任何困难，请注意以下几点：

  • Raspberry Pi 3 或更早版本设备的用户将需要重新启用 Glamour（如果他们以前没有这样做）才能使用任何 X Windows/OpenGL 预览功能。
  • libcamera 在控制台窗口中可以非常“健谈”。如果这让你感到困扰，请在运行 Python 之前键入：export LIBCAMERA_LOG_LEVELS=*:3（或将其放入.bashrc）。
  • Picamera2使用一种特定类型的 Linux 系统内存，称为 CMA 内存。系统资源不足的话会有问题。

如果有任何其他问题或疑问，可加入树莓派摄像头论坛讨论。

树莓派摄像头Picamera2库公测中

作者：大卫·普洛曼

如果你使用过任何 Raspberry Pi 相机，你可能对Picamera很熟悉，这是一个出色的 Python 库，旨在轻松操作 Raspberry Pi 的拍摄功能。

但你可能也知道，随着我们最近转向更开放和更标准的 Linux API，Picamera库（建立在专有的 Broadcom 相机堆栈之上）将来不会再支持了。

带有Raspberry Pi HQ 摄像头的Raspberry Pi 4

最初的Picamera库是第三方软件，由 Dave Jones 开发。事实证明该库在我们的用户中非常受欢迎，因此我们承诺提供替代品。命名为Picamera2的新库正在由 Raspberry Pi 在剑桥内部开发，最终将成为官方支持的软件包。

所以今天我们要宣布Picamera2的第一个预览版。

在 Bullseye 桌面上运行的Picamera2示例

预览版是什么意思？

我们所说的预览版是指正在进行的工作。它已经有很多你可以尝试的功能，但仍然缺少一些重要的东西，在我们更广泛地发布该库之前，功能和API 的许多方面也会发生变化。

当前版本中支持的功能包括：

  • 你可以配置和启动摄像头，并接收多个图像流。
  • Picamera2支持预览窗口，无论是独立的还是嵌入在Qt应用程序中。
  • 可以查询和设置相机参数。
  • 你可以将全分辨率图像捕获为JPEG或PNG。
  • 或者，你可以将它们捕获为numpy数组，以提供给图像分析程序。

但有一个明显缺失的功能，就是我们仍在使用 Raspberry Pi 的硬件h.264编码器进行视频录制。如果你想使用Picamera2从 Python 录制视频，那现在还无法做到，可能还需要“几周”的时间。

如果你有兴趣查看新的Picamera2库（预览版），我们也很想听到相关反馈。比如不该忽略的功能，或者可以优化的地方。

我能用它做什么？

最好的解释可能只是显示一些代码片段！第一个示例启动一个预览窗口，然后进行全分辨率的JPEG捕获：

from qt_gl_preview import *
from picamera2 import *
import time

picam2 = Picamera2()
preview = QtGlPreview(picam2)

preview_config = picam2.preview_configuration()
capture_config = picam2.still_configuration()
picam2.configure(preview_config)

picam2.start()
time.sleep(2)

picam2.switch_mode_and_capture_file(capture_config, "capture.jpg")

在下一个示例中，我们捕获预览图像并将它们传递给OpenCV，以查看它是否可以使用Haar 级联检测图像中的任何人脸。

一位树莓派博主的脸部识别测试

它会在找到的任何人脸周围绘制检测框，并再次在预览窗口中显示图像：

#!/usr/bin/python3

import cv2

from null_preview import *
from picamera2 import *

# Grab images as numpy arrays and leave everything else to OpenCV.

face_detector = cv2.CascadeClassifier("/usr/local/lib/python3.9/dist-packages/cv2/data/haarcascade_frontalface_default.xml")
cv2.startWindowThread()

picam2 = Picamera2()
preview = NullPreview(picam2)
picam2.configure(picam2.preview_configuration(main={"size": (640, 480)}))
picam2.start()

while True:
    im = picam2.capture_array()

    grey = cv2.cvtColor(im, cv2.COLOR_BGR2GRAY)
    faces = face_detector.detectMultiScale(grey, 1.1, 5)

    for (x, y, w, h) in faces:
        cv2.rectangle(im, (x, y), (x + w, y + h), (0, 255, 0))

    cv2.imshow("Camera", im)

除了这两个之外，我们还创建了 20 多个小示例脚本作为非正式教程，并帮助人们探索此预览版本中可用的功能。在适当的时候，一旦事情变化的速度稳定下来，我们将努力扩展这些信息并添加一些更正式的文档和教程。

我该如何尝试？

你可以在 Github 上找到Picamera2 的预览版，并且存储库README.md提供了完整的安装说明。

但是，预览版不适合胆小的人。由于Picamera2是建立在libcamera自己的 Python 绑定之上的，这些绑定目前处于原始阶段，因此目前的安装涉及libcamera库的一个特殊版本，需要手动编译它。

目前还无法通过包管理器或其他机制安装Picamera2的预览版。你必须从源代码构建它。如果你对此感到不自在，最好等待稳定版本。

但是，如果你有机会查看示例代码并尝试使用该库，我们将非常感谢任何有用的建议。我将密切关注相机论坛上的讨论，以便尝试回答你遇到的任何问题。