Raspberry Pi 4で定点観測カメラを簡単に作ってみた！
賃貸住まいの小さなベランダで、この春、妻が家庭菜園を始めました。土やプランターなどホームセンターでの買い出しに付き合わされ、面倒なものを始めたなぁと内心思いつつ様子を伺っていたのですが、植えたミニトマトやオクラ、なす、枝豆の成長の様子を定点観測すると面白い絵が撮れそうだなと思い、Rasbperry Piを使って簡単な定点観測カメラを作ってみたので紹介します。
Raspberry Piを使った理由
最初、手持ちのミラーレス一眼カメラやアクションカムで撮影できないかと思考えましたが、定点観測は３、４ヶ月に渡って固定画角で撮影、決まった時刻に撮影し続ける必要があるため、数時間から1日でパワーが無くなるバッテリー駆動だと厳しいこと、手持ちのカメラはそもそもエントリーモデルでインターバル撮影機能が無かったので、何かしら別の方法をとる必要がありました。
ネットを調べると、この手の撮影に使えそうなものにBrinno（ブリンノ）という企業が販売しているタイムラプスカメラ（amazonだと定価27,280円、値引き後で18,849円）がありました。単3電池4本で動き、”撮影間隔を30分にした場合、電池交換無しで約78日間撮影可能”と用途にはバッチリ合っていました。
用途はバッチリ合っていたのですが、ただ買って来て設置するだけだと味気ないのと、今回の思い付きで購入して、その後他に利用する用途も今のところ無いので、ちょっと失敗しそうな買い物だなっと思い、購入をためらいました。
もう少し手軽に、また面白そうなものが無いかと探していたところ、Rasberry Pi（ラスベリーパイ）という超小型のPCにカメラを繋いで監視カメラを作っているYouTubeやブログが出て来たので、これだーっと飛びつきました。
AmazonでRaspberry Piをポチッと購入
ということでAmazonで以下３点を購入しました。
- Raspberry Pi 4 Model B スターターキット
2. Raspberry Pi Camera Module V2 ラズベリーパイ カメラ ソニーIMX219PQ CMOS画像センサ 8メガピクセル
3. ガラスマウント
1のスターターキットは、本体の他に、Linux系のOS、Rasbianがプリインストールされた64GBのmicroSDカード、ディスプレイへの接続に必要なMicroHDMI-HDMIケーブル、半導体チップを冷やすためのヒートシンクとファン、ケースがセットになっており、これだけで小型PCをセットアップして利用開始出来ます。
２はカメラモジュール、１のスターターキットにはカメラモジュールが付属していないので別途購入しました。本体にはUSBポートが４つ付いているので、外付けのWebカメラを既に持っていれば、そのカメラを流用することも出来そうです。
３のガラスマウントは、Raspberry Piを部屋の窓の室内側にくっ付けて固定するために購入しました。外に出した方が綺麗に撮影できるのですが、バッテリー駆動だとパワーが長時間もたないのと、バッテリーだと発火する恐れもあるため、楽さと安全性をとって、室内に置いてコンセントから電源を取るようにしました。
３点合わせて合計17,400円と、結果的にはBrinnoのタイムラプスカメラのセール時の価格とあまり変わらなくなりました（汗）。
Raspberry Piの組み立て
amazonで注文すると翌日には３点とも届きました。速ッ！さすがAmazon。翌日には届きましたが、まだ平日の月曜日だったので残念ならが、週末までおあずけになりました。
スターターキットの中身はこんな感じ
写真左上のスタートガイドに組み立て方法が簡単に記載されているので、ガイドに従って組み立てます。
スタートガイドに記載されていますが、補償を受けるためにはウェブからの登録が30日以内に必要とのことなので忘れずに登録します。
注意）Raspberry Piの本体は電子回路の基盤で、電源を入れている最中や電源を切った後でもしばらくは非常に高温になります。また基盤上の部品に下手に触れると感電する可能性もあるので、取扱には注意が必要です。
組み立て・セットアップの方法についてはYouTubeで詳しく説明されている方がいるので、1度やり方を確認してから組み立てるのが良いと思います。
おすすめ：史上最強のラズベリーパイ4 – 8GBメモリキット
組み立て後の姿がこちらです。
※micro-SDカードのスロットは基盤の裏側にあります。
ケースに入れる前に、Raspberry Piの初期動作の確認や、カメラモジュールの動作確認を簡単にやっています。配線が長いのですがファンの邪魔にならないように、また高温になるヒートシンクに出来るだけ接しないように折り曲げて、ケースを閉じます。
ガラスに固定するためのマウントに付けた姿がこちら
Raspberry Piのセットアップ
スターターキットのRapberry PiにはLinux系のOS, Rasbianが予めインストールされている為、電源を繋ぎ電源のスイッチをONにすると自動的に起動されます。
電源を入れる前に予め、ディスプレイをHDIMケーブルで繋ぎ、キーボードとマウスをUSBポートに接続しておきます。
セットアップのポップアップが表示されるため、表示に沿って設定を行います。
セットアップする内容は大体こんな感じ
- 言語、タイムゾーン
- WiFi接続設定
- ユーザ(ユーザ名：pi)のパスワード
Rasbian OSの更新を行うか聞かれるので更新をしておきます。
※古いままだとセキュリティ的に問題になるので、気づいた時には更新するようにします。
初期セットアップは上記のような感じで非常にシンプルでした。上記の他、私の場合はBluetoothやスピーカーは利用しないので、設定をオフにしておきました（デスクトップ画面の左上のアイコンから可能です）。
カメラとSSHを有効にする
画面左上のラズベリーのアイコンから、設定 > Raspberry Piの設定 を開き
カメラモジュールとSSH（リモートログインのためのサービス）を有効にします。
SSH（Secure Shell Protocol）は、暗号化された通信でリモートから（別のPCから）本PC（Raspberry Pi）に接続するためのサービスです。このRaspberry Piはインターネットからは接続しませんが、家のローカルネットワークからは接続するのでSSHのサービスを有効にしています。
定点観測カメラとして使う際は、ディスプレイもマウス、キーボードも接続せず本体だけを窓に固定するので、撮った写真を確認することができません。そこでSSHで別のPCからリモート接続できるようにして、撮った写真をダウンロードして確認します。
設定変更を行うと、再起動が必要になるので再起動します。
写真を撮る
写真を撮るには、コマンドライン端末（ターミナル）からコマンド（写真を撮る場合は”raspistill”, 動画を撮る場合は”raspvid”コマンド）を実行します。
ターミナルは下記写真の赤枠のアイコンから起動します。
ターミナルが立ち上がり、コマンド入力待ちの状態になります。
例えば、写真のファイル名を指定して、以下のようにコマンドを打ち込みEnterを押します。
raspistill -o image.jpgコマンドを実行するとプレビュー画面が5秒ほど表示され、写真がimage.jpgに出力されます。
参考：カメラモジュールの使い方
撮影したファイルを確認します
左上のファイルマネージャのアイコンを開いて、image.jpgを確認します。
撮った写真
以降の設定
写真が撮れるところまで確認できたので、次はカメラ設定や定期的に自動で写真を撮る設定を行っていきます。私の場合は、毎日6時から18時まで1時間おきに写真を自動的にとり、日時をつけたファイル名で所定のフォルダにファイルを保存していく設定を行いました。
今回は力尽きたので次回のブログで、カメラ設定、写真の自動撮影、撮影した写真をメインのPCにコピーする方法について書いて行ければと思います。
続きの記事：Raspberry Pi 4で定点観測カメラを簡単に作ってみた！その２
設置したカメラと撮影したトマト
設置したカメラ
Raspberry Piのカメラで撮影したトマト
写り込みが激しいですがこれで良しとします。カメラの画角は広くなく、カメラの向きに調整が必要でした。
毎日、日中1時間おきに撮影した写真を、最終的には繋げて1本の動画にできればいいなっと思っています。