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CO_OP_TRANSLATOR_METADATA:
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"original_hash": "c677667095f6133eee418c7e53615d05",
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"translation_date": "2025-08-24T21:29:02+00:00",
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"source_file": "4-manufacturing/lessons/2-check-fruit-from-device/pi-camera.md",
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"language_code": "zh"
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}
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# 捕捉图像 - 树莓派
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在本课程的这一部分，你将为树莓派添加一个摄像头传感器，并从中读取图像。
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## 硬件
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树莓派需要一个摄像头。
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你将使用的摄像头是 [树莓派摄像头模块](https://www.raspberrypi.org/products/camera-module-v2/)。这个摄像头专为树莓派设计，通过树莓派上的专用连接器连接。
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> 💁 这个摄像头使用 [摄像头串行接口（Camera Serial Interface），一种由移动产业处理器接口联盟开发的协议](https://wikipedia.org/wiki/Camera_Serial_Interface)，简称 MIPI-CSI。这是一种专用的图像传输协议。
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## 连接摄像头
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摄像头可以通过一条扁平电缆连接到树莓派。
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### 任务 - 连接摄像头
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1. 关闭树莓派的电源。
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1. 将摄像头附带的扁平电缆连接到摄像头上。为此，轻轻拉动插座中的黑色塑料夹，使其稍微弹出，然后将电缆滑入插座，蓝色一面朝向镜头外侧，金属针脚条朝向镜头。插入到位后，将黑色塑料夹推回原位。
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你可以在 [树莓派摄像头模块入门文档](https://projects.raspberrypi.org/en/projects/getting-started-with-picamera/2) 中找到一个动画，展示如何打开夹子并插入电缆。
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1. 从树莓派上移除 Grove Base Hat。
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1. 将扁平电缆穿过 Grove Base Hat 的摄像头插槽。确保电缆的蓝色一面朝向标有 **A0**、**A1** 等的模拟端口。
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1. 将扁平电缆插入树莓派上的摄像头端口。同样，拉起黑色塑料夹，插入电缆，然后将夹子推回。电缆的蓝色一面应朝向 USB 和以太网端口。
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1. 重新安装 Grove Base Hat。
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## 编程摄像头
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现在可以使用 [PiCamera](https://pypi.org/project/picamera/) Python 库对树莓派进行编程以使用摄像头。
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### 任务 - 启用传统摄像头模式
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不幸的是，随着树莓派操作系统 Bullseye 的发布，操作系统附带的摄像头软件发生了变化，默认情况下 PiCamera 不再工作。目前正在开发一个替代方案，名为 PiCamera2，但尚未准备好使用。
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目前，你可以将树莓派设置为传统摄像头模式，以使 PiCamera 工作。摄像头插座默认也是禁用的，但启用传统摄像头软件会自动启用插座。
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1. 启动树莓派并等待其完成启动。
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1. 启动 VS Code，可以直接在树莓派上运行，也可以通过 Remote SSH 扩展连接。
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1. 在终端中运行以下命令：
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```sh
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sudo raspi-config nonint do_legacy 0
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sudo reboot
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```
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这将切换设置以启用传统摄像头软件，然后重启树莓派以使设置生效。
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1. 等待树莓派重启，然后重新启动 VS Code。
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### 任务 - 编程摄像头
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对设备进行编程。
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1. 在终端中，在 `pi` 用户的主目录中创建一个名为 `fruit-quality-detector` 的新文件夹。在此文件夹中创建一个名为 `app.py` 的文件。
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1. 在 VS Code 中打开此文件夹。
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1. 要与摄像头交互，可以使用 PiCamera Python 库。使用以下命令安装 Pip 包：
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```sh
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pip3 install picamera
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```
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1. 将以下代码添加到你的 `app.py` 文件中：
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```python
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import io
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import time
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from picamera import PiCamera
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```
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这段代码导入了一些需要的库，包括 `PiCamera` 库。
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1. 在此代码下方添加以下代码以初始化摄像头：
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```python
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camera = PiCamera()
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camera.resolution = (640, 480)
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camera.rotation = 0
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time.sleep(2)
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```
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这段代码创建了一个 PiCamera 对象，并将分辨率设置为 640x480。虽然支持更高的分辨率（最高 3280x2464），但图像分类器使用的图像尺寸要小得多（227x227），因此无需捕获和发送更大的图像。
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`camera.rotation = 0` 行设置图像的旋转角度。扁平电缆从摄像头底部进入，但如果你的摄像头旋转过以便更容易对准你想要分类的物品，则可以将此行更改为旋转的角度。
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例如，如果你将扁平电缆悬挂在某物上，使其位于摄像头顶部，则将旋转设置为 180：
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```python
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camera.rotation = 180
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```
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摄像头需要几秒钟启动，因此有 `time.sleep(2)`。
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1. 在此代码下方添加以下代码以将图像捕获为二进制数据：
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```python
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image = io.BytesIO()
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camera.capture(image, 'jpeg')
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image.seek(0)
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```
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这段代码创建了一个 `BytesIO` 对象来存储二进制数据。图像以 JPEG 文件的形式从摄像头读取并存储在此对象中。此对象有一个位置指示器，用于指示数据中的当前位置，以便需要时可以将更多数据写入末尾，因此 `image.seek(0)` 行将位置移回起始位置，以便稍后可以读取所有数据。
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1. 在此代码下方添加以下代码以将图像保存到文件：
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```python
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with open('image.jpg', 'wb') as image_file:
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image_file.write(image.read())
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```
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这段代码打开一个名为 `image.jpg` 的文件进行写入，然后从 `BytesIO` 对象中读取所有数据并写入该文件。
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> 💁 你可以直接将图像捕获到文件，而不是使用 `BytesIO` 对象，只需将文件名传递给 `camera.capture` 调用即可。使用 `BytesIO` 对象的原因是稍后在本课程中你可以将图像发送到图像分类器。
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1. 将摄像头对准某物并运行此代码。
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1. 图像将被捕获并保存为当前文件夹中的 `image.jpg`。你将在 VS Code 的资源管理器中看到此文件。选择该文件以查看图像。如果需要旋转，请根据需要更新 `camera.rotation = 0` 行并重新拍摄照片。
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> 💁 你可以在 [code-camera/pi](../../../../../4-manufacturing/lessons/2-check-fruit-from-device/code-camera/pi) 文件夹中找到此代码。
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😀 你的摄像头程序运行成功！
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**免责声明**：
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