Die Raspberry Pi Kamera benutzen

Folgende Teile braucht ihr für die Anleitung

Erste Schritte mit der PiCamera

Das Kameramodul ist eine tolle Hardware-Komponente für den Raspberry Pi, die es dem Nutzer erlaubt, sowohl Standbilder als auch Full HD Videos aufzunehmen.

Das Kameramodul anschließen

Zu aller erst musst du die Kamera natürlich an den Raspberry Pi anschließen. Dafür muss der Pi ausgeschaltet sein. Wenn du die Kamera per Kabel verbunden hast, schaltest du den Pi ein und musst dann noch sicherstellen, dass die benötigte Software auch aktiviert ist. Aber hier auch nochmal eine Schritt-für-Schritt Anleitung:

1. Finde den Kamera-Port und verbinde die Kamera

   

2. Starte deinen Raspberry Pi

3. Öffne das Raspberry Pi Configuration Tool im Hauptmenü

   

4. Überprüfe, ob die Kamera-Software aktiviert (engl. enabled) ist

   

   Wenn dies nicht der Fall ist, aktiviere die Kamera und starte deinen Pi neu.

Kamera Vorschau

Super! Deine Kamera ist jetzt verbunden und auch die Software ist aktiviert. Also worauf wartest du noch? Probiere doch einfach mal die Kamera Vorschau aus. Das ist auch gar nicht so schwer. Wir zeigen dir, wie es geht

1. Öffne Python 3 im Hauptmenü:

   

2. Erstelle eine neue Datei und speichere sie mit dem Namnen camera.py. Aber aufgepasst! Es ist wichtig, dass du die Datei nicht unter picamera.pyspeicherst!

3. Als nächstes musst du den folgenden Code eingeben:

   from picamera import PiCamera
   from time import sleep
   
   camera = PiCamera()
   
   camera.start_preview()
   sleep(10)
   camera.stop_preview()

4. Jetzt speicherst du alles mit Strg + S und startest die Vorschau mit F5. Die Kamera Vorschau sollte dir jetzt für 10 Sekunden angezeigt werden und sich dann wieder schließen. Bewege die Kamera nun ein bisschen herum, damit du sehen kannst, was die Kamera sieht.

   Die live Vorschau sollte auf dem Bildschirm in etwa so aussehen:

   

   Bitte beachte, dass die Kamera Vorschau nur dann funktioniert, wenn du auch einen Bildschirm an den Pi angeschlossen hast. Über Fernzugriff (wie etwa SSH und VNC) kannst du die Vorschau nicht nutzen

5. Deine Vorschau war auf den Kopf gestellt? Kein Problem! Du kannst das Bild mit folgendem Code drehen:

   camera.rotation = 180
   camera.start_preview()
   sleep(10)
   camera.stop_preview()

   Das Bild kannst du um 90, 180, oder 270 Grad drehen und mit 0setzt du es auf die ursprüngliche Ansicht zurück.

6. Die Transparenz der Kamera kannst du ändern, indem du einen Alphakanal erstellst:

   from picamera import PiCamera
   from time import sleep
   
   camera = PiCamera()
   
   camera.start_preview(alpha=200)
   sleep(10)
   camera.stop_preview()

   Für alpha kannst du jeden beliebigen Wert zwischen 0und 255auswählen.

   Transparenz? Alphakanal? Du hast noch nie davon gehört? Keine Sorge, klingt alles viel schlimmer als es ist. Das Wort Transparenz ist dir bestimmt ein Begriff. Es heißt nichts anderes als Durchsichtigkeit. Und das bedeutet, dass du in einem Bild ein Element (zum Beispiel eine Blume) sehen kannst, obwohl es eigentlich durch ein anderes Element (zum Beispiel einen Schmetterling) verdeckt ist. Da der Schmetterling aber transparent, also durchsichtig, ist, kannst du die darunterliegende Blume trotzdem sehen. Die Informationen zu dieser Transparenz werden im sogenannten Alphakanal gespeichert. Wenn ein Bild keinen Alphakanal hat, dann können auch keine Bereiche oder Elemente transparent dargestellt werden.

Standbilder

Die meistgenutzte Funktion der Kamera ist die Aufnahme von (Stand-)Bildern. Wie du das machst, zeigen wir dir jetzt:

1. Um ein Foto zu machen, musst du deinen Code von vorhin nur ein kleines bisschen verändern. Zum einen solltest du den Wert für sleepverringern, sodass die Vorschau nur noch 5 Sekunden beträgt. Zum anderen fügst du in der Zeile nach der sleep-Funktion camera.capture() hinzu und gibst dort auch den Speicherort an:

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

   Es ist wichtig, dass du das Programm für mindestens 2 Sekunden pausierst, bevor das Bild aufgenommen wird, damit der Sensor ausreichend Zeit hat, um das Licht einzustellen.

2. Starte nun das Programm (F5) und du wirst sehen, dass sich die Kamera Vorschau für 5 Sekunden öffnet, bevor das Foto aufgenommen wird. In dem Moment, in dem das Foto gemacht wird, ändert sich die Auflösung der Vorschau.

3. Jetzt solltest du die Bilddatei auf deinem Desktop sehen. Du kannst es ganz einfach mit einem Doppelklick öffnen:

   

4. Das hat doch schonmal ganz gut geklappt. Versuchen wir nun, eine Schleife in das Programm einzubauen, sodass gleich 5 Bilder hintereinander aufgenommen werden:

   camera.start_preview()
   for i in range(5):
       sleep(5)
       camera.capture('/home/pi/Desktop/image%s.jpg' % i)
   camera.stop_preview()

   In Zeile 3 siehst du ein i. Das i ist eine Variable, die Informationen zur Nummer des Bildes enthält. Sie sagt also aus, um das wievielte Foto es sich aus dieser Reihe handelt, von 0 bis 4. Das heißt, das erste Foto wird als image0.jpg gespeichert, das zweite als image1.jpg und so weiter.

5. Führe das Programm nun erneut aus und halte die Kamera in Position. Wenn jetzt nichts schief geht, wird alle 5 Sekunden ein Foto gemacht.

6. Sobald das letzte Foto gemacht wurde, schließt sich die Vorschau wieder. Die aufgenommenen Bilder kannst du dir jetzt wieder auf deinem Desktop anschauen.

Videos aufnehmen

Das mit den Fotos ist ja schonmal eine coole Sache, aber deine PiCamera kann noch mehr. Neben Standbildern ist sie nämlich auch in der Lage, Full HD Videos aufzunehmen

1. Um Videos aufzunehmen, musst du wieder nicht viel an deinem Code verändern. Praktisch, oder? Du ersetzt einfach capture() mit start_recording() und stop_recording(). Das Ganze sollte dann so aussehen:

   camera.start_preview()
   camera.start_recording('/home/pi/video.h264')
   sleep(10)
   camera.stop_recording()
   camera.stop_preview()

2. Und schon kann es los gehen. Starte dein Programm und es wird ein 10 sekündiges Video aufgenommen. Sind die 10 Sekunden um, schließst sich die Vorschau wieder.

3. Als nächstes willst du dir die Aufnahme bestimmt ansehen. Nichts leichter als das! Zu erst musst du das Terminalfenster auf deinem Pi öffnen. Dazu klickst du einfach auf den schwarzen Bildschirm auf der Taskleiste.

   

4. Gebe nun den folgenden Befehl und drücke dann Enter, um das Video zu starten:

   omxplayer video.h264

   

   Das Video sollte nun beginnen. (Es kann sein, dass das Video schneller abgespielt wird, als es aufgenommen wurde. Das liegt an der schnellen Framrate des omxplayer. Eine hohe Framrate bedeutet, dass der Computer nur wenig Zeit braucht, um ein neues Bild auf dem Bildschirm anzuzeigen.)

Effekte

Am Anfang hast du mit camera = PiCamera() ein sogenanntes camera-Objekt erstellt. Dieses camera-Objekt kannst du nun beeinflussen, in dem du seine Einstellungen veränderst. Wie das geht, lernst du jetzt. Die Kamera-Software stellt eine Anzahl an Effekten und anderen Einstellungsmöglichkeiten zur Verfügung, die du nutzen kannst. Einige beeinflussen nur die Vorschau, andere nur das aufgenommen Foto. Aber viele wirken sich auf beide auf.

1. Die Auflösung der Aufnahme kann verändert werden. Als Voreinstellung ist die Aufnahme an die Auflösung deines Bildschirms angepasst, aber die höchste Auflösung für Standbilder beträgt 2592 x 1944 Pixel, für Videoaufnahmen 1920 x 1080. Probiere doch einfach mal folgendes Beispiel aus und gucke, was passiert. Außerdem solltest du beachten, dass du die Framerate auf 15setzen musst, um die maximale Auflösung zu ermöglichen:

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

2. Du hast gesehen, was passiert ist? Dann teste jetzt doch nochmal die geringste Auflösung. Diese beträgt 64 x 64 Pixel.

3. Gut, das mit der Auflösung hätten wir geklärt. Aber dir bieten sich noch viel mehr Möglichkeiten. Zum Beispiel kannst du ganz einfach Text zu deinen Bildern hinzufügen, und zwar mit annotate_text. Probier's mal:

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

4. Dein Bild ist viel zu dunkel? Natürlich kannst du auch die Helligkeit verändern, kein Problem. Automatisch ist der Wert auf 50eingestellt, aber du kannst jeden Wert zwischen 0 und 100 auswählen:

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

5. Was du auch versuchen kannst, ist, die Helligkeit in einer Schleife anzupassen und den aktuellen Helligkeitswert auf dem Bildschirm anzuzeigen:

   camera.start_preview()
   for i in range(100):
       camera.annotate_text = "Brightness: %s" % i
       camera.brightness = i
       sleep(0.1)
   camera.stop_preview()

6. Genauso kannst du das natürlich auch für den Kontrast machen:

   camera.start_preview()
   for i in range(100):
       camera.annotate_text = "Contrast: %s" % i
       camera.contrast = i
       sleep(0.1)
   camera.stop_preview()

7. Die Größe des Textes kannst du folgendermaßen ändern:

   camera.annotate_text_size = 50

   Auswählen kannst du die Schriftgröße von 6zu 160, wobei 32 die Standardgröße ist.

8. Desweiteren hast du die Möglichkeit, die Schriftfarbe nach deinen Wünschen zu gestalten, aber zuerst einmal müssen wir sicherstellen, dass Colorauch importiert ist. Dazu verändern wir die import-Zeile ganz oben:

   from picamera import PiCamera, Color

   Den Rest deines Codes solltest du wie folgt verändern:

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

9. Um zwischen einer Auswahl an Effekten zu wählen, nutzt du einfach camera.image_effect. Dadurch stehen dir viele verschiedene Optionen zur Verfügung: none, negative, solarize, sketch, denoise, emboss, oilpaint, hatch, gpen, pastel, watercolor, film, blur, saturation, colorswap, washedout, posterise, colorpoint, colorbalance, cartoon, deinterlace1 und deinterlace2. Standardmäßig ist natürlich none, also kein Effekt, eingestellt. Nun bist du dran! Such dir einen Effekt aus und dann los:

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

10. Versuche doch als nächstes einmal, mit Hilfe einer Schleife während der Vorschau durch die verschiedenen Effekte zu wechseln:

    camera.start_preview()
    for effect in camera.IMAGE_EFFECTS:
        camera.image_effect = effect
        camera.annotate_text = "Effect: %s" % effect
        sleep(5)
    camera.stop_preview()

    

11. Über die Bildeffekte hinaus kannst du camera.awb_mode nutzen, um den Autoweißabgleich voreinzustellen, damit du bestimmte Effekte anwenden kannst. Dabei stehen dir diese Optionen zur Auswahl: off, auto, sunlight, cloudy, shade, tungsten, fluorescent, incandescent, flash, und horizon. Der Standard ist auto. Also, entscheide dich für eine Option und teste es selbst:

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

    Du kannst durch die zur Verfügung stehenden Modi des Autoweißabgleich mit camera.AWB_MODES wechseln.

12. camera.exposure_mode ist dazu da, um den Belichtungsmodus für bestimmte Effekte anzuwenden. Dabei kannst du zwischen off, auto, night, nightpreview, backlight, spotlight, sports, snow, beach, verylong, fixedfps, antishake, und fireworks wählen. Standardmäßig ist mal wieder auto eingestellt. Nun bist du weider an der Reihe! Auswählen und loslegen:

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

    Du kannst durch die zur Verfügung stehenden Modi der Belichtung mit camera.EXPOSURE_MODES wechseln.

Was kommt als nächstes?

Jetzt, da du die ersten Schritte mit der PiCamera hinter dich gebracht hast, bleibt die Frage: was kannst du noch machen? Du könntest beispielsweise mal probieren, GPIO Steuerungen hinzuzufügen GPIO Zero, Minecraft Pi mit einzubeziehen oder du postest deine Fotos auf Twitter! Teste einfach noch ein paar Möglichkeiten, die sich dir durch die Kamera bieten:

• Push button stop-motion
• Minecraft Fotobox
• Tweeting Babbage
• Eltern Detektor

Wusstest du schon, dass es auch eine Infrarot-Version der Kamera gibt? Sie heißt Pi NoIR und bietet dir alles, was die normale Kamera auch kann, mit einem Unterschied: Die Pi NoIR hat keinen Infrarotfilter. Dadurch hast du die Möglichkeit, im mit Infrarotlicht im Dunkeln zu sehen. Mit dem Infrarot Vogelhäuschen lernst du alles Wichtige, was du über die Pi NoIR Kamera wissen musst.

Außerdem findest du viele weitere Informationen in der umfangreichen PiCamera Dokumentation.