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树莓派相机模块v3评论:摄影的新角度
树莓派相机模块v3评论:摄影的新角度
易百纳技术社区 Winki 2023-01-23 00:00:00

Raspberry Pi发布了更新的相机Camera Module 3(又名Camera v3或Camera Module v3),标准版的建议零售价为25美元,广角版的建议零售价为35美元。新模块带来了更多的像素,可与高品质相机的 12MP 相媲美,同时保持更小的板载传感器外形。这款微型相机的新功能是自动对焦。这是第一款具有自动对焦功能的官方Raspberry Pi相机,尽管Arducam的高分辨率相机去年提供了该功能。

Raspberry Pi相机是Raspberry Pi的第一个官方配件,早在2013年。最初的5MP型号于2016年更新为v2,为game带来了 8MP。然后,相机在 12MP Raspberry Pi 高品质相机中变得更加“严肃”,在 2020 年;这个版本为敏锐的摄影师带来了可互换的镜头和大量的选择,但它价格昂贵且没有镜头。

2023 年,我们有一个新的主流 Pi 相机,Raspberry Pi Camera v3,它更新了原始相机的板载传感器外形,以包含 12MP 索尼 IMX708 传感器和自动对焦。它还具有四种风格:标准,广角,黑色和黑色广角。

我们测试了相机v3的标准版和广角(非NOIR)版本,发现图像质量非常好,自动对焦功能是一个非常有用的升级。

乍一看,Camera v3和v2之间没有太大区别,但在银色包装下是索尼IMX708传感器的自动对焦系统。这个额外的包是我们遇到一个小问题的地方。相机的周长,从镜头末端到PCB后部,v3比以前的型号更厚。

标准型号的厚度为11.5mm,广角版本为12.4mm。对于大多数人来说,这不是一个大问题,但它可能会导致现有案例和装载出现问题。如果您发现一个看起来很酷的相机支架来使用最好的3D打印机之一进行3D打印,那么您将需要调整打印以获得额外的厚度。我们使用Creality Ender 2 Pro在一个多小时内打印了一个快速支架,尽管它需要稍微调整MacGyver以适应较厚的模块。

与传统摄像头模块的比较

我们查阅了Raspberry Pi的优秀文档,涵盖了其所有以前的相机型号,并使用其数据,我们包括了Raspberry Pi Camera v3进行比较。v3 正好位于 v2 和 HQ 摄像头之间,正如预期的那样。我们获得了更多的百万像素和整体更大的图像。我们没有某些列的精确数据,因此稍后会填写这些数据。

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使用树莓派相机 v3

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在撰写本文时,有两种主要方法可以控制相机。libcamera库(取代了raspistill和raspivid)和Picamera2(对长期运行的社区的内部更新创建了Picamera)。关闭树莓派 4 电源后,我们插入相机电缆并将其锁定到位。由于相机使用与以前型号相同的连接器,这意味着它可以与全系列的Raspberry Pi板一起使用,包括通过适配器电缆的Raspberry Pi Zero 2 W。

官方相机模块的最大缺点一直是外形尺寸。它缺乏将相机锁定到位的机制(在一个由 30 名教育工作者组成的班级中,他们都在运行他们的相机,我们找到了保护它们的创新方法)。此问题已通过HQ摄像机的螺钉安装得到纠正,但是对于摄像机模块v3,我们只能看到摄像机角落上的旧安装点。Arducam的自动对焦相机具有一个外壳,通过夹式外壳提供安装点。我们希望它作为相机模块 3 的标准配置。

我们打开了运行最新Raspberry Pi OS版本的Pi,我们的第一个想法是启用相机界面,但后来我们意识到我们不再需要这样做。我们更新了软件存储库列表,然后升级了软件。这拉出了最新的相机模块v3更新,包括Picamera2。

我们的第一个测试是通过libcamera进行的。我们拍摄了一系列JPEG图像。相机放置在距离测试对象9英寸的地方,每次拍摄之间的照明一致。我们在测试中发现,静止图像非常出色。无论是近处(4英寸/ 10厘米)还是远处,它们都具有一致的质量,并与高质量相机相媲美。静止图像的自动对焦时间很快;我们可以看到相机寻找焦点目标,但它从来都不是“抖动”。

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通过VLC在我们的Windows PC上播放以H264编码的视频

录制视频是另一回事。焦点会试图确保一个目标,它很快就做到了,但我们可以看到焦点努力跟上的“步骤”。也就是说,在我们的视频中,特写对焦非常出色,采用了原始Raspberry Pi的表面贴装组件。

相机模块 3 附带的一项新功能是 HDR(高动态范围),可增加图像的动态亮度范围。使用HDR,我们可以获得更深的黑暗和更明亮的图像。这是通过捕获同一场景的多个图像来工作的,每个图像具有不同的曝光。然后将这些图像组合成包含整个范围的单个图像。

相机模块 3 的 HDR 图像仅限于 3MP,libcamera 使用该图像生成分辨率为 2304 x 1296 的图像。我们拍了两张同一场景的照片,一张树莓派的特写。一张图像是带有 HDR 的;另一个没有。HDR图像无疑更明亮,更有活力,但它确实有一点噪点。非HDR图像缺乏亮度,但也几乎没有噪点。HDR将是Raspberry Pi跟踪摄像头和记录风景场景的一个有趣的补充。

易百纳社区使用自由相机拍摄的HDR图像

将我们的测试转移到Picamera2,我们重新创建了最近的操作方法中的步骤,但我们注意到自动对焦不是很“自动”。事实证明,在打开预览窗口并记录之前,我们需要包含一个额外的类导入和一行代码。这个额外的行是picam2.set_controls({“AfMode”:控件。AfModeEnum.Continu}),它来自libcamera Controls类。

通过这条线,我们指示相机寻找焦点。工艺和质量与 libcamera 相同。静止图像质量很好,相机对焦搜索还可以接受。当焦点搜索目标时,视频录制有点卡顿,但同样是可以接受的。

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Picamera2也有HDR,但不直接在模块中。问题出在V4L2上,这是相机和Linux视频系统之间的内核接口。目前,它不提供使用此相机的HDR的现成支持。为了激活Picamera2的HDR,我们需要打开一个终端并手动设置相机以使用它。

v4l2-ctl --set-ctrl wide_dynamic_range=1 -d /dev/v4l-subdev0

要关闭它,我们使用

v4l2-ctl --set-ctrl wide_dynamic_range=0 -d /dev/v4l-subdev0

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开启HDR的Pi Camera2

树莓派相机v3的广角版本

易百纳社区广角120度镜头

摄像头模块 3 的广角版本带来了 120 度的视角。换句话说,我们获得了包含更大区域的更宽镜头。额外的视野带来了垂直平面上的一点失真——想想《星球大战》的开场爬行。但是额外的水平空间是显着的,并显示了(无论好坏)我们工作台的状态。

除了镜头,一切都与标准的75度版本相同。我们用广角镜头拍摄了一些特写图像,以显示失真。我们还创建了一个快速场景来显示颜色,并为HDR图像创建了一个场景比较。

我们会将此镜头用于户外项目,例如步道摄像头、观鸟、风景和运动。

易百纳社区使用Pi Camera2和无HDR的广角镜头拍摄的图像

树莓派相机 v3 适合哪些项目?

以前的相机模块的固定焦点(是的,你可以用镜头环上的一点手术刀来破解它们)意味着机器学习和人工智能项目可能很困难。面部/物体需要与相机保持一定距离才能“看到”它们。

借助相机模块 3,我们有机会扩展 ML/AI 项目的视野,并使用它们从远处监控物体。想象一下,它从人群中挑选一张脸,专注于高速公路上的红色汽车,或者发现一只蓝鸟在树上飞翔。在国内,业余爱好者将使用自动对焦在跟踪摄像头、警报系统和机器人视觉项目上,为移动物体提供动态响应。

广角镜头适合户外项目,虽然它仍然可以在ML / AI中使用,但失真可能不利于您的预期用途。在部署到任务关键型项目之前进行研究和测试是必须的。

底线

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对于 25 到 35 美元,这里有很多值得喜欢的地方。如果您需要用于 Pi 项目的相机,您将看到使用 Camera v3 优于价格相似的相机 v2 的好处。如果您运行的是最新的Raspberry Pi OS,那么这确实是即插即用的,结果很棒。当然,我们缺少Arducam版本上的标准相机安装螺钉,但我们获得了简单性。


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