M-JPEG streamerとOpenCV(CV2)でタイムラプス動画を作成

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10秒間隔で画像を400枚 jpgファイルとして保存

事前にM-JPEG streamerがインストールされ、アドレスxxx.xxx.xxx.xxx:8080で稼働している環境で、ファイル名 T0000.jpgからT0399.jpgとして画像を保存します。

import time
import cv2

# VideoCapture オブジェクトを取得します
URL = "http://xxx.xxx.xxx.xxx:8080/?action=stream"
capture = cv2.VideoCapture(URL)
for n in range(400):
    ret, frame = capture.read()
    name = "T" + '{:04d}'.format(n)+".jpg"
    print(name)
    cv2.imwrite(name, frame)
    time.sleep(10)

print("Done!")

jpgファイルからmp4動画を生成

import glob
import cv2

img_array = []
for filename in sorted(glob.glob("*.jpg")):
    print(filename)
    img = cv2.imread(filename)
    height, width, layers = img.shape
    size = (width, height)
    img_array.append(img)

name = 'project.mp4'
out = cv2.VideoWriter(name, cv2.VideoWriter_fourcc(*'mp4v'), 5.0, size)

for i in range(len(img_array)):
    out.write(img_array[i])
out.release()

生成したmp4動画の編集（不要部分の削除、回転、再生速度の調整など）には、Windows10標準のソフト「フォト」が便利。

作例

Raspberry Pi3BでRepetier-Serverを利用する

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Raspberry Pi3Bの環境

 $ uname -a
Linux ps2 5.10.52-v7+ #1440 SMP Tue Jul 27 09:54:13 BST 2021 armv7l GNU/Linux

$ cat /etc/os-release
PRETTY_NAME="Raspbian GNU/Linux 10 (buster)"
NAME="Raspbian GNU/Linux"
VERSION_ID="10"
VERSION="10 (buster)"
VERSION_CODENAME=buster
ID=raspbian
ID_LIKE=debian
HOME_URL="http://www.raspbian.org/"
SUPPORT_URL="http://www.raspbian.org/RaspbianForums"
BUG_REPORT_URL="http://www.raspbian.org/RaspbianBugs"

ダウンロードサイトからLinux 32bit ARM(armfh)をダウンロードしてインストール

$ sudo dpkg -i  Repetier-Server-1.1.2-Linux.deb

インストールしたら、ブラウザで http://xxx.xxx.xxx.xxx:3344 をアクセスすると、プリンターの設定画面が表示されるので、マニュアルに従ってプリンターの追加・設定を行います。

Webcam のインストール

ここを参照して、Webcamを設定

Repetier-ServerでWebcamの機能を利用するには、有料のプロバージョンが必要なため、 次のような画面となって、サーバーでは表示できません。

ただし、インストールしたWebcamのストリーミング機能は動作しているようで、ブラウザーで http://xxx.xxx.xxx.xxx:8080 をアクセスすると次のようにストリーミング映像を見ることができました。（カメラは窓の外向けに設置）

Start, Stop and Restart Repetier-Server

# Start server
sudo service RepetierServer start
sudo /etc/init.d/RepetierServer start
# Stop server
sudo service RepetierServer stop
sudo /etc/init.d/RepetierServer stop
# Restart server
sudo service RepetierServer stop
sudo /etc/init.d/RepetierServer restart

MPU9250をraspiで利用する。

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（BMP280のチップも搭載されているMPU9250）

手順

(1)raspberry piのGPIO設定でI2Cを有効化（参考URL https://www.indoorcorgielec.com/resources/raspberry-pi/raspberry-pi-i2c/）

(2) raspberry pi へi2c-toolsをインストール

$sudo apt install i2c-tools

raspberry piと４本の線（3.3V,SDA,SCL,GND）でMPU9250を接続

raspiのPIN 1/3/5/9(3.3V, SDA, SCL, GND)へセンサーを接続

i2cdetectコマンドで接続を確認する

$ i2cdetect -y 1
     0  1  2  3  4  5  6  7  8  9  a  b  c  d  e  f
00:          -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
10: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
20: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
30: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
40: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
50: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
60: -- -- -- -- -- -- -- -- 68 -- -- -- -- -- -- --
70: -- -- -- -- -- -- 76 --

※　0x68がMPU9250のアドレス
※　0x76がBMP280のI2Cアドレス

実行例：bmp280.py 出力： 気圧、温度、湿度（BMP280ではデータ無し）

 $ python -V
Python 3.7.3

$ python bmp280.py
 982.60,31.66,0.00

センサーからデータを読み出す。こちらのpythonコードを利用（記事はBME280のコードですが、 BMP280 そのままで動きました。ただし、湿度のデータは取得できません。

bmp280.py

#coding: utf-8

import smbus
import time
bus_number  = 1
i2c_address = 0x76
bus = smbus.SMBus(bus_number)
digT = []
digP = []
digH = []
t_fine = 0.0

def writeReg(reg_address, data):
    bus.write_byte_data(i2c_address,reg_address,data)

def get_calib_param():
    calib = []

    for i in range (0x88,0x88+24):
        calib.append(bus.read_byte_data(i2c_address,i))
    calib.append(bus.read_byte_data(i2c_address,0xA1))
    for i in range (0xE1,0xE1+7):
        calib.append(bus.read_byte_data(i2c_address,i))

    digT.append((calib[1] << 8) | calib[0])
    digT.append((calib[3] << 8) | calib[2])
    digT.append((calib[5] << 8) | calib[4])
    digP.append((calib[7] << 8) | calib[6])
    digP.append((calib[9] << 8) | calib[8])
    digP.append((calib[11]<< 8) | calib[10])
    digP.append((calib[13]<< 8) | calib[12])
    digP.append((calib[15]<< 8) | calib[14])
    digP.append((calib[17]<< 8) | calib[16])
    digP.append((calib[19]<< 8) | calib[18])
    digP.append((calib[21]<< 8) | calib[20])
    digP.append((calib[23]<< 8) | calib[22])
    digH.append( calib[24] )
    digH.append((calib[26]<< 8) | calib[25])
    digH.append( calib[27] )
    digH.append((calib[28]<< 4) | (0x0F & calib[29]))
    digH.append((calib[30]<< 4) | ((calib[29] >> 4) & 0x0F))
    digH.append( calib[31] )

    for i in range(1,2):
        if digT[i] & 0x8000:
            digT[i] = (-digT[i] ^ 0xFFFF) + 1

    for i in range(1,8):
        if digP[i] & 0x8000:
            digP[i] = (-digP[i] ^ 0xFFFF) + 1

    for i in range(0,6):
        if digH[i] & 0x8000:
            digH[i] = (-digH[i] ^ 0xFFFF) + 1

def readData():
    data = []
    for i in range (0xF7, 0xF7+8):
        data.append(bus.read_byte_data(i2c_address,i))
    pres_raw = (data[0] << 12) | (data[1] << 4) | (data[2] >> 4)
    temp_raw = (data[3] << 12) | (data[4] << 4) | (data[5] >> 4)
    hum_raw  = (data[6] << 8)  |  data[7]

    #compensate_T(temp_raw)
    #compensate_P(pres_raw)
    #compensate_H(hum_raw)
    t = compensate_T(temp_raw)
    p = compensate_P(pres_raw)
    h = compensate_H(hum_raw)
    return p + "," + t + "," + h

def compensate_P(adc_P):
    global  t_fine
    pressure = 0.0

    v1 = (t_fine / 2.0) - 64000.0
    v2 = (((v1 / 4.0) * (v1 / 4.0)) / 2048) * digP[5]
    v2 = v2 + ((v1 * digP[4]) * 2.0)
    v2 = (v2 / 4.0) + (digP[3] * 65536.0)
    v1 = (((digP[2] * (((v1 / 4.0) * (v1 / 4.0)) / 8192)) / 8)  + ((digP[1] * v1) / 2.0)) / 262144
    v1 = ((32768 + v1) * digP[0]) / 32768

    if v1 == 0:
        return 0
    pressure = ((1048576 - adc_P) - (v2 / 4096)) * 3125
    if pressure < 0x80000000:
        pressure = (pressure * 2.0) / v1
    else:
        pressure = (pressure / v1) * 2
    v1 = (digP[8] * (((pressure / 8.0) * (pressure / 8.0)) / 8192.0)) / 4096
    v2 = ((pressure / 4.0) * digP[7]) / 8192.0
    pressure = pressure + ((v1 + v2 + digP[6]) / 16.0)

    #print "pressure : %7.2f hPa" % (pressure/100)
    return "%7.2f" % (pressure/100)

def compensate_T(adc_T):
    global t_fine
    v1 = (adc_T / 16384.0 - digT[0] / 1024.0) * digT[1]
    v2 = (adc_T / 131072.0 - digT[0] / 8192.0) * (adc_T / 131072.0 - digT[0] / 8192.0) * digT[2]
    t_fine = v1 + v2
    temperature = t_fine / 5120.0
    #print "temp : %-6.2f ℃" % (temperature)
    return "%.2f" % (temperature)

def compensate_H(adc_H):
    global t_fine
    var_h = t_fine - 76800.0
    if var_h != 0:
        var_h = (adc_H - (digH[3] * 64.0 + digH[4]/16384.0 * var_h)) * (digH[1] / 65536.0 * (1.0 + digH[5] / 67108864.0 * var_h * (1.0 + digH[2] / 67108864.0 * var_h)))
    else:
        return 0
    var_h = var_h * (1.0 - digH[0] * var_h / 524288.0)
    if var_h > 100.0:
        var_h = 100.0
    elif var_h < 0.0:
        var_h = 0.0
    #print "hum : %6.2f ％" % (var_h)
    return "%.2f" % (var_h)

def setup():
    osrs_t = 1            #Temperature oversampling x 1
    osrs_p = 1            #Pressure oversampling x 1
    osrs_h = 1            #Humidity oversampling x 1
    mode   = 3            #Normal mode
    t_sb   = 5            #Tstandby 1000ms
    filter = 0            #Filter off
    spi3w_en = 0            #3-wire SPI Disable

    ctrl_meas_reg = (osrs_t << 5) | (osrs_p << 2) | mode
    config_reg    = (t_sb << 5) | (filter << 2) | spi3w_en
    ctrl_hum_reg  = osrs_h

    writeReg(0xF2,ctrl_hum_reg)
    writeReg(0xF4,ctrl_meas_reg)
    writeReg(0xF5,config_reg)

setup()
get_calib_param()

if __name__ == '__main__':
    try:
        print(readData())
    except KeyboardInterrupt:
        pass