Raspberry Pi 摄像头模块应用程序文档翻译

2013 年 8 月 4 日更新:根据 Raspberry Pi 官方论坛发布的 RaspiCam 正式文档进行扩展翻译。硬件安装和软件安装部分稍后翻译完成。
2013 年 5 月 31 日更新:根据 eLinux 中的 Wiki 内容添加使用 MP4Box 对视频进行封装的介绍。
2013 年 5 月 24 日更新:根据 2013 年 5 月 10 日更新的官方文档完成了初步翻译。
本文会在适当的时间里进行增删改等操作,如果您对该文感兴趣,可以仅收藏本页。

RaspiCam 文档

Camera,Raspberry Pi, RaspiCam

Camera,Raspberry Pi, RaspiCam

本文档将对 2013 年 7 月为止可用的三个 Raspberry Pi 摄像头应用程序进行介绍。

目前提供了三个应用程序,分别为:raspistillraspividraspistillyuv。其中 raspistill 和 raspistillyuv 非常相似,并且都是用于捕捉图像,而 raspivid 用于捕捉视频。

所有应用程序均基于命令行方式运行,通过 OpenMAX 的 mmal API 进行编写。OpenMAX 的 mmal API 提供了更易使用的系统组件。注意,mmal 是一个由 Broadcom 为 Videocore 4 系统定制的 API。

应用程序使用了三个 OpenMAX(mmal)组件:camera(摄像)、preview(预览)、encoder(编码)。所有应用程序均使用了摄像组 件,raspistill 使用了图像编码组件,raspivid 使用了视频编码组件,raspistillyuv 没有使用编码组件,而是直接将 YUV 从摄像组件输出到文件。

预览显示为可选参数,但是可以用于全屏或输出到指定的显示器显示区域进行显示。如果预览被禁用,那么 null_silk 组件将会对预览帧进行“吸收”。这是由于尽管不需要摄像头生成供显示所用的的预览帧,但是仍需要使用它们进行曝光计算和白平衡设置的缘故。

此外,还可以省略文件名参数,这样既可以直接预览显示而不写入文件,或者直接输出到标准输出设备上。命令行帮助可以通过直接输入应用程序名称获得。

安装摄像头硬件

安装摄像头软件

故障排除

通用命令行参数

预览窗口

–preview, -p 预览窗口设置 <‘x,y,w,h’>
允许用户在屏幕上定义预览窗口的大小和位置。注意,这将在所有其它窗口/图像的上层显示。

–fullscreen, -f 全屏预览模式
强制预览屏幕全屏显示。注意,这将会保留输入图像的长宽比例,所以可能会在图像的边缘出现填充条。

–nopreview, -n 不显示预览窗口
完全禁用预览窗口。注意,尽管预览窗口被禁用,但摄像头仍然在进行处理,所以会继续消耗资源。

–opacity, -op 设置预览窗口透明度
设置预览窗口的透明度。0 为完全透明,255 为完全不透明。

摄像头控制参数

–sharpness, -sh 设置图像锐度(-100 – 100)
设置图像的锐度,默认为 0。

–contrast, -co 设置图像对比度(-100 – 100)
设置图像的对比度,默认为 0。

–brightness, -br 设置图像亮度(0 – 100)
设置图像的亮度,默认为 50。0 为最暗,100 为最亮。

–saturation, -sa 设置图像饱和度(-100 – 100)
设置图像色彩饱和度。默认为 0。

–ISO, -ISO 设置捕捉 ISO
暂时不可用。

–vstab, -vs 打开视频稳定
仅用于视频模式,用于开启视频稳定。

–ev, -ev 设置曝光补偿
设置图像的曝光补偿。范围为 -10 到 10,默认为 0。

–exposure, -ex 设置曝光模式
可能用到的参数为:

  • off – 关闭曝光模式
  • auto – 使用自动曝光模式
  • night – 夜间拍摄模式
  • nightpreview -夜间预览拍摄模式(暂且这么称呼)
  • backlight – 逆光拍摄模式
  • spotlight – 聚光灯拍摄模式
  • sports – 运动拍摄模式(高速快门等)
  • snow – 雪景优化拍摄模式
  • beach – 海滩优化拍摄模式
  • verylong – 长时间曝光拍摄模式
  • fixedfps – 帧约束拍摄模式
  • antishake – 防抖模式
  • fireworks – 烟火优化拍摄模式

注意,不是所有的设置都会在对摄像头进行微调时得到相应作用。

–awb, -awb 设置自动白平衡
可能用到的参数为:

  • off – 关闭白平衡测算
  • auto – 自动模式(默认)
  • sun – 日光模式
  • cloud – 多云模式
  • shade – 阴影模式
  • tungsten – 钨灯模式
  • fluorescent – 荧光灯模式
  • incandescent – 白炽灯模式
  • flash – 闪光模式
  • horizon – 地平线模式

–imxfx, -ifx 设置图像特效
设置应用于图像上的特效
可能用到的参数为:

  • none – 无特效(默认)
  • negative – 反色图像
  • solarise – 曝光过度图像
  • posterize – 色调图像
  • whiteboard – 白板特效
  • blackboard – 黑板特效
  • sketch – 素描风格特效
  • denoise – 降噪图像
  • emboss – 浮雕图像
  • oilpaint – 油画风格特效
  • hatch – 草图特效
  • gpen – 马克笔特效
  • pastel – 柔化风格特效
  • watercolour – 水彩风格特效
  • film – 胶片颗粒风格特效
  • blur – 模糊图像
  • saturation – 色彩饱和图像
  • colourswap – 暂未可用
  • washedout – 暂未可用
  • posterise – 暂未可用
  • colourpoint – 暂未可用
  • colourbalance – 暂未可用
  • cartoon – 暂未可用

–colfx, -cfx 设置色彩特效
指定图像 U 和 V 通道的参数(范围 0 到 255)。例如:–colfx 128:128 将得到一张单色图像。

–metering, -mm 设置测光模式
为预览和捕捉指定测光模式
可能用到的参数为:

  • average – 全画面平衡测光
  • spot – 点测光
  • backlit – 模拟背光图像
  • matrix – 阵列测光

–rotation, -rot 设置图像旋转(0 – 359)
对取景器和最终得到的图像进行旋转。可以接受 0 以上任何值,但由于硬件限制,只支持 0、90、180、270 度。

–hflip, -hf 设置水平翻转
水平翻转预览和保存的图像。

–vflip, -vf 设置垂直翻转
垂直翻转预览和保存的图像。

–roi, -roi 设置传感器感光区域
允许指定用于预览和捕捉的源所使用的传感器区域。该功能中 x 和 y 参数指定了坐上角的坐标,以及定义了宽度和高度值,并且所有值都为标准化坐标(0.0 到 1.0)。那么,感光区域设置为横向和纵向都为一半,并且宽度和高度都为传感器的四分之一时,可以写为:
-roi 0.5,0.5,0.25,0.25

应用程序专有设置

raspistill

–width, -w 设置图像宽度

–height, -h 设置图像高度

–quality, -q 设置 JPEG 品质
品质为 100 时几乎等同于未压缩。75 相对是比较好的选择。

–raw, -r 向 JPEG 元数据中添加 RAW 信息
该参数将从摄像头获取到的 RAW 信息插入到 JPEG 元数据中。

–output, -o 输出文件名
指定输出的文件名。如果不指定,将不保存到文件。如果文件名为“-”,将输出发送至标准输出设备。

–verbose, -v 在运行过程中输出详细信息
在程序运行过程中,输出调试/详细信息。

–timeout, -t 获取图片前的时间
程序将执行指定的时长,然后进行获取操作(前提是 output 已指定)。如果未指定,将设置为 5 秒。

–timelapse, -tl 间隔拍摄模式
指定多次拍摄之间所间隔的毫秒值。注意,您需要在文件名中加入 %d 做为画面计数。
-t 30000 -tl 2000 -o image%d.jpg
将会在 30 秒的时间内,每两秒拍摄一次,并且将文件命名为:image1.jpg、image2.jpg…image15.jpg。

–thumb, -th 设置缩略图参数(x:y:quality)
允许指定插入到 JPEG 文件中缩略图信息。如果不指定,将为默认的 64×48 质量为 35 的缩略图。

–demo, -d 运行演示模式
该参数将循环使用所有摄像头参数,并且不会捕捉。而且无论是否完成所有的循环,在超时周期到达时都会停止演示操作。循环之前的时间需要设置毫秒值。

–encoding, -e 指定输出文件的编码
可用的参数为 jpg、bmp、gif、png。注意,未被硬件加速支持的图像格式(gif、png、bmp)在保存的时候要比 jpg 格式耗时更长。还需要注意,文件扩展名在编码时将被完全忽略。

–exif, -x 在捕捉的内容中加入 EXIF 标签(格式为 ‘key=value’)
允许在 JPEG 图像中插入特定的 EXIF 标签。您可以插入 32 条记录。这是非常实用的功能,比如插入 GPS 元数据。例如设置经度
–exif GPS.GPSLongitude=5/1,10/1,15/100
该命令将会设置经度为 5 度 10 分 15 秒。查看 EXIF 文档获得所有可用标签的详细信息。支持的标签如下:
IFD0. 或 IFD1.
<ImageWidth, ImageLength, BitsPerSample, Compression, PhotometricInterpretation, ImageDescription, Make, Model, StripOffsets, Orientation, SamplesPerPixel, RowsPerString, StripByteCounts, Xresolution, Yresolution, PlanarConfiguration, ResolutionUnit, TransferFunction, Software, DateTime, Artist, WhitePoint, PrimaryChromaticities, JPEGInterchangeFormat, JPEGInterchangeFormatLength, YcbCrCoefficients, YcbCrSubSampling, YcbCrPositioning, ReferenceBlackWhite, Copyright>

EXIF.
<ExposureTime, FNumber, ExposureProgram, SpectralSensitivity, a ISOSpeedRatings, OECF, ExifVersion, DateTimeOriginal, DateTimeDigitized, ComponentsConfiguration, CompressedBitsPerPixel, ShutterSpeedValue, ApertureValue, BrightnessValue, ExposureBiasValue, MaxApertureValue, SubjectDistance, MeteringMode, LightSource, Flash, FocalLength, SubjectArea, MakerNote, UserComment, SubSecTime, SubSecTimeOriginal, SubSecTimeDigitized, FlashpixVersion, ColorSpace, PixelXDimension, PixelYDimension, RelatedSoundFile, FlashEnergy, SpacialFrequencyResponse, FocalPlaneXResolution, FocalPlaneYResolution, FocalPlaneResolutionUnit, SubjectLocation, ExposureIndex, SensingMethod, FileSource, SceneType, CFAPattern, CustomRendered, ExposureMode, WhiteBalance, DigitalZoomRatio, FocalLengthIn35mmFilm, SceneCaptureType, GainControl, Contrast, Saturation, Sharpness, DeviceSettingDescription, SubjectDistanceRange, ImageUniqueID>

GPS.
<GPSVersionID, GPSLatitudeRef, GPSLatitude, GPSLongitudeRef, GPSLongitude, GPSAltitudeRef, GPSAltitude, GPSTimeStamp, GPSSatellites, GPSStatus, GPSMeasureMode, GPSDOP, GPSSpeedRef, GPSSpeed, GPSTrackRef, GPSTrack, GPSImgDirectionRef, GPSImgDirection, GPSMapDatum, GPSDestLatitudeRef, GPSDestLatitude, GPSDestLongitudeRef, GPSDestLongitude, GPSDestBearingRef, GPSDestBearing, GPSDestDistanceRef, GPSDestDistance, GPSProcessingMethod, GPSAreaInformation, GPSDateStamp, GPSDifferential>

EINT.
<InteroperabilityIndex, InteroperabilityVersion, RelatedImageFileFormat, RelatedImageWidth, RelatedImageLength>

注意,有部分标签将会由摄像头系统自动设置,但是会被命令行执行的 EXIF 操作所覆盖。

–fullpreview, -fp 全预览模式
这将使预览窗口运行于全分辨率捕捉模式。该模式最大帧率为 15fps,并且预览将和捕捉拥有相同的可视区域。在不进行模式转换时,捕捉动作将进行的更迅速。该功能目前还在开发中。

raspistillyuv

raspistillyuv 的许多选项与 raspistill 是相同的。本节将对不同的部分进行讲解。

不支持的选项:
–exif, –encoding, –thumb, –raw, –quality

扩展选项:
–rgb, -rgb 以 RGB888 形式保存未压缩数据
该选项强制图像保存为每个通道为 8 bits 的 RGB 格式,而不是 YUV420 格式。

注意,在 raspistillyuv 中所保存的图像在缓冲区中水平尺寸封装为可被 16 整除(所以可能会在每行的结尾都会出现无用的字节以使宽度可被 16 整除)。缓冲区也会将垂直方向封装为可被 16 整除,在 YUV 模式中,每个 Y、U、V 平面都会使用该方式进行封装。

raspivid

–width, -w 设置图像宽度
视频的宽度。范围为 64 到 1920。

–height, -h 设置图像高度
视频的高度。范围为 64 到 1080。

–bitrate, -b 设置码率。
使用比特/秒为单位,所以 10Mbits/s 需要输入 -b 10000000。对于 H264 编码的 1080p 高清视频,码率需要在 15Mbits/s 或以上。

–output -o 输出文件名
指定输出的文件名。如果不指定,将不保存到文件。如果文件名为“-”,将输出发送至标准输出设备。

–verbose, -v 在运行过程中输出详细信息
在程序运行过程中,输出调试/详细信息。

–timeout, -t 获取图片前的时间
程序将执行指定的时长,然后进行获取操作(前提是 output 已指定)。如果未指定,将设置为 5 秒。

–demo, -d 运行演示模式
该参数将循环使用所有摄像头参数,并且不会捕捉。而且无论是否完成所有的循环,在超时周期到达时都会停止演示操作。循环之前的时间需要设置毫秒值。

–framerate, -fps 指定录制的视频每秒的画面数量
目前,最小的帧率为 2fps,最大为 30fps。似乎将来会有所改变。

–penc, -e 在编码完成后显示预览图像
开启该选项会在压缩完成后显示预览图像。显示在预览窗口中的图像会因为压缩的原因出现失真。正常情况下,预览将会显示摄像头输出的原始图像。该功能在未来的版本中可能不再可用。

–intra, -g 指定帧内刷新周期(关键帧率/画面组)
为录制的视频设置帧内刷新周期(画面组)率。H.264 视频在每个帧内刷新周期中都使用了完整帧(I-frame)。该选项指定了每个 I-frame 之间帧的数量。数字越大,生成的视频尺寸越小,数字越小,视频流将越庞大,直至出错。

示例

图像捕捉

默认情况下,传感器将以其支持的最高分辨率进行捕捉。可以在命令行中通过使用 -w 和 -h 参数进行更改。

1
2
# 两秒钟(时间单位为毫秒)延迟后拍摄一张照片,并保存为 image.jpg
raspistill -t 2000 -o image.jpg
1
2
# 拍摄一张自定义大小的照片。
raspistill -t 2000 -o image.jpg -w 640 -h 480
1
2
# 降低图像质量,减小文件尺寸
raspistill -t 2000 -o image.jpg -q 5
1
2
# 强制使预览窗口出现在坐标为 100,100 的位置,并且尺寸为宽 300 和高 200 像素。
raspistill -t 2000 -o image.jpg -p 100,100,300,200
1
2
# 禁用预览窗口
raspistill -t 2000 -o image.jpg -n
1
2
# 将图像保存为 PNG 文件(无损压缩格式,但是要比 JPEG 速度慢)。注意,当选择图像编码时,文件扩展名将被忽略。
raspistill -t 2000 -o image.png –e png
1
2
# 向 JPEG 文件中添加一些 EXIF 信息。该命令将会把作者名称标签设置为 Dreamcolor,GPS 海拔高度为 123.5米。
raspistill -t 2000 -o image.jpg -x IFD0.Artist=Dreamcolor -x GPS.GPSAltitude=1235/10
1
2
# 设置浮雕风格图像特效
raspistill -t 2000 -o image.jpg -ifx emboss
1
2
# 设置 YUV 图像的 U 和 V 通道为指定的值(128:128 为黑白图像)
raspistill -t 2000 -o image.jpg -cfx 128:128
1
2
# 仅显示两秒钟预览图像,而不对图像进行保存。
raspistill -t 2000
1
2
# 间隔获取图片,在 10 分钟(10 分钟 = 600000 毫秒)的时间里,每 10 秒获取一张,并且命名为 image_number_1_today.jpg,image_number_2_today.jpg... 的形式。
raspistill -t 600000 -tl 10000 -o image_num_%d_today.jpg
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2
# 获取一张照片并发送至标准输出设备
raspistill -t 2000 -o -
1
2
# 获取一张照片并保存为一个文件
raspistill -t 2000 -o - > my_file.jpg

视频捕捉

图像尺寸和预览设置与图像捕捉相同。录制的视频默认尺寸为 1080p(1920×1080)

1
2
# 使用默认设置录制一段 5 秒钟的视频片段(1080p30)
raspivid -t 5000 -o video.h264
1
2
# 使用指定码率(3.5Mbits/s)录制一段 5 秒钟的视频片段
raspivid -t 5000 -o video.h264 -b 3500000
1
2
# 使用指定帧率(5fps)录制一段 5 秒钟的视频片段
raspivid -t 5000 -o video.h264 -f 5
1
2
# 发送到标准输出设备一段 5 秒钟经过编码的摄像头流图像
raspivid -t 5000 -o -
1
2
# 保存到文件一段 5 秒钟经过编码的摄像头流图像
raspivid -t 5000 -o - > my_file.h264
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