树莓派摄像头常规拍照应用三则

树莓派是专为学习计算机编程教育而设计的微型电脑，外观类似于迷你版的常规电脑“裸”主板（仅为信用卡般大小）。通过其自带的40 Pin引脚可与各种光电传感器等元器件相连，实现声光双控灯、烟雾报警等功能。另外，在树莓派的CSI卡槽接口（标注有“CAMERA”字样）上连接好摄像头后，通过简单地执行raspistill命令就能够进行很多自定义的拍照功能，在此略举三例。

一、只带一个参数的最简单拍照命令

给树莓派加电启动系统后，通过Windows的远程桌面连接登录进入其操作系统后，点击“LX终端”进入命令行窗口，在“pi@raspberrypi:~$”提示符后直接输入“raspistill -oimage.jpg”命令后回车，很快就会在/home/pi文件夹中生成一个名为image.jpg的图片文件（如图1所示）。

图1

命令行中的“-o”参数意为“输出”（Output），与后面的“image.jpg”组合而实现的功能是将摄像头拍照的内容输出为image.jpg文件，大小约为2.4MB（像素为2592×1944、分辨率为72dpi）。值得注意的是，如果重复执行该命令，新生成的image.jpg会将之前的相片进行“无提示”覆盖，即只保存有最后一次生成的“最新”image.jpg图片文件。

二、生成无损PNG图片

如果想要生成其它格式的图像文件，比如无损压缩的PNG格式，拍照命令就变为“raspistill -o image2.png -epng”，作用是在/home/pi文件夹中生成image2.png图片文件（如图2所示）。

图2

命令行中的“-e”参数意为“编码”（Encoding），可控制生成各种常见的图片格式，比如BMP、GIF等等。使用该命令生成的无损压缩文件image2.png大小为5.8MB，像素大小及分辨率与刚刚拍照生成的JPG格式文件相同。

三、利用间隔拍照实现“延时摄影”

由于最简单的“raspistill-o image.jpg”拍照命令只能保留最新拍摄的一张JPG图片，如果要实现间隔拍照功能（每隔一段固定时间就“自动”拍摄一张相片），就要使用“t”和“tl”参数，然后再结合“%d”为序列图片添加序号依次命名，这样才能依次生成不同的图片文件，比如执行“raspistill -t 300000 -tl 2000 -o image%03d.jpg”命令——其中的“-t”参数意为指定拍照和关闭时的延时时间（Timeout），后面的数值（300000）的单位是毫秒，即300秒（5分钟时间）；“-tl”参数意为设置拍摄的间隔时间（TimeLapse），数值2000是指2000毫秒（2秒），即每隔2秒拍摄一张图片；“-o”参数后面的“image%03d.jpg”是设置生成图片的文件名序列编号，即“从0开始的三位编码”的意思，生成的文件名依次为image001.jpg、image002.jpg……执行该命令就会每隔2秒拍摄一张图片，一直拍摄300秒，共150张图片，它们分别以image001.jpg、image002.jpg……image150.jpg图片文件的形式保存于/home/pi文件夹中。

在命令执行之前先搭建一下实验环境，准备拍摄墨水在高脚杯静止水中的扩散现象，通过“raspistill -o image.jpg”命令试拍来调节好摄像头的方向与角度。均调试满意后开始执行“raspistill -t 300000 -tl 2000 -o image%03d.jpg”命令，同时迅速将准备好的两滴墨水小心滴入高脚杯中，此时树莓派控制摄像头开始工作——在/home/pi文件夹中不断生成序列图片（如图3所示），记录下墨水在清水中的缓慢扩散过程。

图3

5分钟实验时间结束之后，摄像头不再闪烁红灯，将/home/pi文件夹中刚刚生成的image001.jpg至image150.jpg从树莓派中复制到本地的Win 7中（删除标号为000和151的两张“余片”）。接下来要做的工作是将这150张图片进行有序合成，实现“延时摄影”效果——每张图片在视频中相当于静止的1帧，以在AE建立常规的NTSC格式（帧率为29.97，约等于30帧）视频为例，大约每秒会持续播放30帧画面，即30张有序的图片；刚刚拍摄的150张图片就是150帧画面，可持续播放5秒（每秒30帧），现在就变成：5分钟的实验时间生成了5秒钟的延时摄影视频，即“30个2秒”（1分钟）在1秒内的时间播放，实现了60倍速延时摄影效果。

视频的制作方法非常简单：打开AE CC 2015，首先按Ctrl-N组合键新建一个合成，保持默认的“Frame Rate”（帧率）为29.97，“Duration”（持续时间）为5秒，点击“OK”按钮；接着在左侧面板空白处双击进行图片素材的导入，在弹出的“Import File”窗口中定位至刚刚复制出的序列图片文件夹的第一个图片文件image001.jpg，注意一定要勾选下方的“JPEG Sequence”（图片序列）项，点击“Import”（导入）按钮，这样才能在AE中将这150个图片文件导入为“image[001-150].jpg”序列素材；然后将其选中并拖至AE的Comp 1合成视频轨道中，按住Shift键对整体大小及位置稍作调整，同时可拖动时间线对视频整体进行预览查看，然后按Ctrl-M组合键进行视频的渲染，设置好输出格式（比如MOV）后点击“Render”（渲染）按钮，很快就得到了延时摄影的最终视频（如图4）。

延时摄影比较适合于植物的花开过程、天空中云朵的漂移过程等速度较缓、持续时间稍长的拍摄情况，可根据实际情况使用raspistill设置不同的拍摄间隔时间及拍摄时长，最终使用视频处理软件进行合成即可。

图4