模板:Raspberry Pi Camera User Manual

使用说明

硬件连接

把摄像头的排线插入到网口和 HDMI 口之间的排线插槽，银色亮面朝向 HDMI 口。需要先把树莓 派板载的排线插槽的扣子拨开，才能插入排线。排线需要紧密插入排线插槽，同时应注意避免排 线折弯。排线插入之后，需要把插槽的扣子重新扣上。

启用摄像头

如果使用的是最新的bullseye镜像，摄像头接口已经默认开启，可以跳过该步骤。

1. 进入 Raspbian 系统终端，执行以下语句获取系统更新：

apt-get update
apt-get upgrade

2. 使用 raspi-config 配置摄像头。执行：

sudo raspi-config

依次选择：

Interfacing Options --> Camera --> Would you like the camera interface to be enabled? 选择 <Yes>

3. 重启系统：提示 Would you like to reboot now? 选择 Yes

或者执行这个命令重启：

sudo reboot

配置并且连接完摄像头，只要给树莓派上电即可使用拍照和摄像功能。

测试摄像头(Bullseyes系统)

打开树莓派终端，并开启摄像头预览：

sudo libcamera-hello -t 0

如果要关掉预览窗口，可以直接组合按键Alt-F4，或者点击x关掉。 也可以回到终端界面，用ctrl-c终止程序。

测试摄像头（Buster系统）

打开树莓派终端，并开启摄像头预览：

sudo raspistill -t 0

如果要关掉预览窗口，可以用ctrl-c终止程序。

Bullseyes系统

libcamera-hello

• 这个是一个简单的“hello word" 程序，用来预览摄像头并将摄像头画面显示在屏幕上。
• 终端执行以下语句即可实时预览摄像头：

libcamera-hello -t 0

其中 -t 0 表示一直预览至终止程序，用户可根据自己的需要进行调整。

libcamera-jpeg

• 这是一个简单的静态图片拍摄程序，不同于libcamera-still的复杂功能，libcamera-jpeg代码更简洁，并且有很多相同的功能来完成图片拍摄。
• 终端执行以下语句会显示一个5秒左右的预览串口，然后拍摄一张全像素的JPEG图像：

libcamera-jpeg -o test.jpg

其中test.jpg表示文件名

• 用户可以通过-t 参数来设置预览时间，同时可以通过--width 和 --height来设置拍摄图像的分辨率。例如

libcamera-jpeg -o test.jpg -t 2000 --width 640 --height 480

• 所有的libcamera指令都允许用户自己设置快门时间和增益，比如：

libcamera-jpeg -o test.jpg -t 2000 --shutter 20000 --gain 1.5

其中 --shutter 20000 表示曝光 20ms, --gain 1.5 表示摄像头增益被设置为1.5倍。

libcamera-still

• libcamera-still和libcamera-jpeg非常相似，不同的是libcamera继承了更多raspistill的功能。
• 终端执行以下语句即可拍照：

libcamera-still -o test.jpg

其中test.jpg表示文件名

• libcamea-still支持不同格式的图像文件，可以支持png和bmp编码，也支持直接不带编码或者任何图像格式地将RGB或者YUV像素的二进制转储保存成文件。如果是直接保存RGB或者YUV数据，程序在读取此类文件的时候必须了解文件的像素排列方式。

libcamera-still -e png -o test.png
libcamera-still -e bmp -o test.bmp
libcamera-still -e rgb -o test.data
libcamera-still -e yuv420 -o test.data

图像保存的格式是通过-e参数控制的， 如果没有调用-e参数设置的话，默认按照输出的文件名的格式保存。

libcamera-vid

• libcamera-vid是一个视频录制程序, 默认使用的是树莓派的硬件H.264编码器。这个程序运行之后会在屏幕上显示一个预览窗口，同时将比特流编码输出到指定文件。
• 终端执行以下语句即可录制视频：

libcamera-vid -t 10000 -o test.h264

其中-t 10000 表示录制10秒的视频，test.h264表示文件名

如果要查看视频可以用vlc来进行播放

vlc test.h264

libcamera-raw

• libcamera-raw类似于视频录制程序，不同的地方时，libcamera-raw录制的是直接传感器输出的Bayer格式的数据，也就是原始图像数据。libcamera-raw不会显示预览窗口。
• 终端执行以下语句即可录制一个2秒的原始数据片段：

libcamera-raw -t 2000 -o test.raw

程序会在没有格式信息的情况下直接转储原始帧，程序会将像素格式和图像尺寸直接打印在终端，用户可以根据输出的数据查看像素数据. 默认情况下，程序会将原始帧保存成一个文件，文件通常比较大，用户可以通过--segement参数将文件进行分割。

libcamera-raw -t 2000 --segment 1 -o test%05d.raw

Buster系统

拍照

终端执行以下语句即可拍照：

raspistill -o image.jpg

此处 image.jpg 是照片文件名。

摄像

终端执行以下语句即可摄像：

raspivid -o video.h264 -t 10000

其中 -t 10000 表示录制 10 秒，用户各根据自己的需要进行调整。

参考资料

• 树莓派摄像头教程

Python 代码控制摄像头

• 可借助picamera库，使python支持摄像头的控制
• 树莓派镜像在Bullseye版本之后，底层的树莓派驱动由Raspicam切换成libcamera。libcamera是一个开源的软件栈（后面会称呼做驱动，方便理解），方便于第三方移植和开发自己的摄像头驱动。当前的libcamera不支持python， 因此树莓派官方还是提供了Raspicam的安装下载的方法。对于切换成libcamera困难，但是又需要用最新系统的用户，请直接移步到Raspicam的使用说明。

预览

• 打开python IDE，如Thonny Python IDE，或打开记事本

• 新建名字为camera.py的python文件，并保存到桌面
• 输入以下代码

from picamera import PiCamera
from time import sleep

camera = PiCamera()

camera.start_preview()
sleep(5)
camera.stop_preview()

• 进入终端，执行

python3 Desktop/camera.py

桌面将弹出预览框，实时取景并预览

需要注意的是，预览框仅在直接连接屏幕时有效，而是使用VNC等软件远程连接树莓派桌面，则不会弹出该预览框

如果预览画面是上下颠倒的，则可以通过以下代码旋转180度

camera = PiCamera()
camera.rotation = 180

• 预览画面可旋转90度、180度、270度
• 如果要重置画面，可将画面旋转0度

设置预览框的透明度

camera.start_preview(alpha=100)

alpha的值范围是0-255

拍照

• 在预览代码的中间插入camera.capture()命令

camera.start_preview()
sleep(5)
camera.capture('/home/pi/Desktop/image.jpg')
camera.stop_preview()

请注意：必须要执行代码sleep(5)，以便给摄像头的传感器留下一定时间调整亮度和白平衡

录像

移除 camera.captue()，并加入camera.start_recording()和camera.stop_recording()

camera.start_preview()
camera.start_recording('/home/pi/Desktop/video.h264')
sleep(5)
camera.stop_recording()
camera.stop_preview()

以上代码执行后，将在桌面生成video.h264的视频，长度为5秒

更多参数

• picamera可以给图片添加很多参数

设置分辨率

• 默认情况下，图片的分辨率等于显示器的分辨率，但最大的图像尺寸不超过2592*1944像素，视频尺寸不超过1920*1080像素；图像和视频的最小尺寸则为64*64像素
• 可使用以下代码设置图像的分辨率

camera.resolution = (2592, 1944)
camera.framerate = 15
camera.start_preview()
sleep(5)
camera.capture('/home/pi/Desktop/max.jpg')
camera.stop_preview()

• 请注意，相机的帧数需设置为≤15帧，以支持最大分辨率

给图片加文字

添加文字

camera.start_preview()
camera.annotate_text = "Hello world!"
sleep(5)
camera.capture('/home/pi/Desktop/text.jpg')
camera.stop_preview()

文字大小

camera.annotate_text_size = 50

annotate_text_size的取值范围为6-160，默认值32

文字颜色

camera.start_preview()
camera.annotate_background = Color('blue')
camera.annotate_foreground = Color('yellow')
camera.annotate_text = " Hello world "
sleep(5)
camera.stop_preview()

修改图片的参数

• 亮度

camera.start_preview()
camera.brightness = 70
sleep(5)
camera.capture('/home/pi/Desktop/bright.jpg')
camera.stop_preview()

brightness的取值范围为0-100，默认值50

• 对比度

 camera.contrast = 50

contrast的取值范围为0-100，默认值50

• 风格

可通过camera.image_effect，给图片添加特效

有效值：

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

例如

camera.start_preview()
camera.image_effect = 'colorswap'
sleep(5)
camera.capture('/home/pi/Desktop/colorswap.jpg')
camera.stop_preview()

• 模式

可使用camera.exposure_mode，设置拍照模式（如夜晚、运动、雪地等模式）

有效值：

• off
• auto(默认)
• night
• nightpreview
• backlight
• spotlight
• sports
• snow
• beach
• verylong
• fixedfps
• antishake
• fireworks

例如

camera.start_preview()
camera.exposure_mode = 'beach'
sleep(5)
camera.capture('/home/pi/Desktop/beach.jpg')
camera.stop_preview()

• 白平衡

可使用camera.awb_mode设置白平衡

有效值：

• off
• auto(默认)
• sunlight
• cloudy
• shade
• tungsten
• fluorescent
• incandescent
• flash
• horizon

例如设置白平衡为“白天”

camera.start_preview()
camera.awb_mode = 'sunlight'
sleep(5)
camera.capture('/home/pi/Desktop/sunlight.jpg')
camera.stop_preview()