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Capturar uma imagem - Raspberry Pi

Nesta parte da lição, irá adicionar um sensor de câmara ao seu Raspberry Pi e ler imagens a partir dele.

Hardware

O Raspberry Pi necessita de uma câmara.

A câmara que irá utilizar é o Módulo de Câmara Raspberry Pi. Esta câmara foi projetada para funcionar com o Raspberry Pi e conecta-se através de um conector dedicado no Pi.

💁 Esta câmara utiliza o Camera Serial Interface, um protocolo da Mobile Industry Processor Interface Alliance, conhecido como MIPI-CSI. Este é um protocolo dedicado para envio de imagens.

Conectar a câmara

A câmara pode ser conectada ao Raspberry Pi utilizando um cabo de fita.

Tarefa - conectar a câmara

Desligue o Pi.
Conecte o cabo de fita que vem com a câmara à câmara. Para fazer isso, puxe suavemente o clipe de plástico preto no suporte para que ele saia um pouco, depois deslize o cabo para dentro do encaixe, com o lado azul virado para longe da lente e as tiras metálicas viradas para a lente. Quando estiver completamente inserido, empurre o clipe de plástico preto de volta ao lugar.

Pode encontrar uma animação que mostra como abrir o clipe e inserir o cabo na documentação de introdução ao módulo de câmara do Raspberry Pi.
Remova o Grove Base Hat do Pi.
Passe o cabo de fita através da abertura para câmara no Grove Base Hat. Certifique-se de que o lado azul do cabo está virado para as portas analógicas rotuladas A0, A1, etc.
Insira o cabo de fita na porta da câmara no Pi. Mais uma vez, puxe o clipe de plástico preto para cima, insira o cabo e depois empurre o clipe de volta ao lugar. O lado azul do cabo deve estar virado para as portas USB e ethernet.
Recoloque o Grove Base Hat.

Programar a câmara

O Raspberry Pi pode agora ser programado para utilizar a câmara usando a biblioteca Python PiCamera.

Tarefa - ativar o modo de câmara legado

Infelizmente, com o lançamento do Raspberry Pi OS Bullseye, o software da câmara que vinha com o sistema operativo foi alterado, o que significa que, por padrão, o PiCamera já não funciona. Existe um substituto em desenvolvimento, chamado PiCamera2, mas ainda não está pronto para ser utilizado.

Por agora, pode configurar o seu Pi no modo de câmara legado para permitir que o PiCamera funcione. A porta da câmara também está desativada por padrão, mas ativar o software de câmara legado habilita automaticamente a porta.

Ligue o Pi e aguarde que ele inicialize.
Abra o VS Code, diretamente no Pi ou conecte-se através da extensão Remote SSH.
Execute os seguintes comandos no terminal:
```
sudo raspi-config nonint do_legacy 0
sudo reboot
```
Isto irá alternar uma configuração para ativar o software de câmara legado e, em seguida, reiniciar o Pi para que a configuração entre em vigor.
Aguarde o Pi reiniciar e, em seguida, reabra o VS Code.

Tarefa - programar a câmara

Programe o dispositivo.

No terminal, crie uma nova pasta no diretório home do utilizador pi chamada fruit-quality-detector. Crie um ficheiro nesta pasta chamado app.py.
Abra esta pasta no VS Code.
Para interagir com a câmara, pode usar a biblioteca Python PiCamera. Instale o pacote Pip com o seguinte comando:
```
pip3 install picamera
```
Adicione o seguinte código ao seu ficheiro app.py:
```
import io
import time
from picamera import PiCamera
```
Este código importa algumas bibliotecas necessárias, incluindo a biblioteca PiCamera.
Adicione o seguinte código abaixo para inicializar a câmara:
```
camera = PiCamera()
camera.resolution = (640, 480)
camera.rotation = 0

time.sleep(2)
```
Este código cria um objeto PiCamera e define a resolução para 640x480. Embora resoluções mais altas sejam suportadas (até 3280x2464), o classificador de imagens funciona com imagens muito menores (227x227), por isso não há necessidade de capturar e enviar imagens maiores.

A linha camera.rotation = 0 define a rotação da imagem. O cabo de fita entra na parte inferior da câmara, mas se a sua câmara estiver girada para facilitar o apontamento para o objeto que deseja classificar, pode alterar esta linha para o número de graus de rotação.

Por exemplo, se suspender o cabo de fita sobre algo de forma que ele fique na parte superior da câmara, defina a rotação para 180:
```
camera.rotation = 180
```
A câmara demora alguns segundos para iniciar, daí a linha time.sleep(2).
Adicione o seguinte código abaixo para capturar a imagem como dados binários:
```
image = io.BytesIO()
camera.capture(image, 'jpeg')
image.seek(0)
```
Este código cria um objeto BytesIO para armazenar dados binários. A imagem é lida da câmara como um ficheiro JPEG e armazenada neste objeto. Este objeto tem um indicador de posição para saber onde está nos dados, permitindo que mais dados sejam escritos no final, se necessário. A linha image.seek(0) move esta posição de volta ao início para que todos os dados possam ser lidos posteriormente.
Abaixo disso, adicione o seguinte para guardar a imagem num ficheiro:
```
with open('image.jpg', 'wb') as image_file:
    image_file.write(image.read())
```
Este código abre um ficheiro chamado image.jpg para escrita, depois lê todos os dados do objeto BytesIO e escreve-os no ficheiro.

💁 Pode capturar a imagem diretamente num ficheiro em vez de um objeto BytesIO ao passar o nome do ficheiro para a chamada camera.capture. A razão para usar o objeto BytesIO é que, mais tarde nesta lição, poderá enviar a imagem para o seu classificador de imagens.
Aponte a câmara para algo e execute este código.
Uma imagem será capturada e guardada como image.jpg na pasta atual. Verá este ficheiro no explorador do VS Code. Selecione o ficheiro para visualizar a imagem. Se precisar de rotação, atualize a linha camera.rotation = 0 conforme necessário e tire outra foto.

💁 Pode encontrar este código na pasta code-camera/pi.

😀 O programa da sua câmara foi um sucesso!

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