[TH] Let’s have fun doing time-lapse with ESP32CAM.

บทความนี้เป็นการประยุกต์ใช้ชุดบอร์ด ESP32CAM เพื่อทำการถ่ายภาพแบบต่อเนื่องโดยกำหนช่วงเวลาระหว่างการถ่ายภาพแต่ละใบหรือที่เรียกว่า time-lapse ซี่งในบทความนี้เขียนโดยใช้ภาษาไพธอน ด้วยการติดตั้งเฟิร์มแวร์ที่ถูกคอมไพล์ด้วยการผนวกไลบรารี camera สำหรับการเชื่อมต่อกับโมดูลกล้องบนบอร์ด ESP32CAM ทำให้การเขียนโปรแกรมสะดวกและปรับแต่งโค้ดได้ง่าย

อุปกรณ์

1. บอร์ด ESP32CAM
2. โมดูลกล้อง OV2640
3. โมดูล USB-RS232

การเชื่อมต่อกับโมดูล RS232

การเชื่อมต่อโมดูล RS232 เพื่อให้บอร์ด ESP32CAM สามารถสื่อสารกับคอมพิวเตอร์เพื่อใช้เขียนเฟิร๋มแวร์และเขียนโปรแกรมจะต้องดำเนินการดังตารางต่อไปนี้

โมดูล RS232	ESP32CAM
5V	5V
GND	GND
Tx	Rx
Rx	Tx

ติดตั้งเฟิร์มแวร์

ต้องขอบคุณ Mauro Riva ที่เตรียมเฟิร์มแวร์ให้เราใช้งานที่ github ซึ่งผู้อ่านสามารถดาวน์โหลดเฟิร์มแวร์ esp32_idf4.x_ble_camera.bin และดำเนินการเขียนรอมเหมือนในบทความนี้

เมื่อติดตั้งเฟิร์มแวร์เรียบร้อยให้ทดสอบเรียกใช้ดังนี้ และถ้าได้ผลลัพธ์เป็น True หมายความว่าโมดูลกล้องพร้อมใช้งาน

import camera
camera.init(0, format=camera.JPEG)

หมายเหตุ
ในการเขียนเฟิร์มแวร์จะต้องต่อขา GPIO0 ของ ESP32CAM เข้ากับ GND แล้ว Reset เพื่อให้เข้าโหมดเขียนรอม

ไลบรารี camera

การเรียกใช้โมดูลกล้องต้องเรียกไลบรารี camera โดยไลบรารีมีคำสั่งให้ใช้งานดังนี้

1. camera.init(0,format=camera.JPEG) สำหรับให้กล้องพร้อมทำงาน
2. camera.gramesize( ขนาดของภาพ ) สำหรับกำหนดขนาดของภาพ ซึ่งมีผลกับจำนวนหน่วยความจำของบอร์ด โดยขนาดของภาพมีรายการให้เลือกเป็นดังนี้
   1. camera.FRAME_96X96 
   2. camera.FRAME_QQVGA 
   3. camera.FRAME_QCIF 
   4. camera.FRAME_HQVGA 
   5. camera.FRAME_240X240
   6. camera.FRAME_QVGA 
   7. camera.FRAME_CIF 
   8. camera.FRAME_HVGA 
   9. camera.FRAME_VGA 
   10. camera.FRAME_SVGA
   11. camera.FRAME_XGA 
   12. camera.FRAME_HD 
   13. camera.FRAME_SXGA 
   14. camera.FRAME_UXGA 
   15. camera.FRAME_FHD
   16. camera.FRAME_P_HD 
   17. camera.FRAME_P_3MP 
   18. camera.FRAME_QXGA 
   19. camera.FRAME_QHD 
   20. camera.FRAME_WQXGA
   21. camera.FRAME_P_FHD 
   22. camera.FRAME_QSXGA
3. camera.whitebalance( ประเภทของWB )  สำหรับให้โมดูลกล้องปรับค่าสมดุลสีขาว (WB: White Balance) โดยมีให้เลือกดังนี้
   1. camera.WB_NONE
   2. camera.WB_SUNNY 
   3. camera.WB_CLOUDY 
   4. camera.WB_OFFICE 
   5. camera.WB_HOME
4. camera.saturation( ค่าความเข้มสี ) โดยค่าความเข้มของสีไล่จาก -2 ถึง 2 ซึ่งเป็นค่าเกรย์สเกล (grayscale) ไปหาความเข้มสีที่มากที่สุด
5. camera.brightness( ค่าความสว่าง ) ใช้สำหรับกำหนดการลดหรือเพิ่มความสว่างของภาพที่ได้จากโมดูลกล้อง มีค่าเป็น -2 ถึง 2
6. camera.contrast( ค่าความเปรียบต่างของสี ) สำหรับปรับค่าความเปรียบต่างของสีให้น้อยหรือมาก โดยมีช่วงค่าเป็น -2 ถึง 2
7. camera.quality( ระดับคุณภาพ ) สำหรับกำหนดคุณภาพของภาพ โดยมีค่าอยู่ในช่วง 10 ถึง 63 ซึ่งค่าน้อยหมายถึงคุณภาพของภาพสูงกว่าค่ามากเนื่องจากบีบอัดน้อยกว่า
8. camera.flip( ค่าการกลับ ) สำหรับสั่งกลับภาพบน/ล่างโดยกำหนดเป็นค่า 0 หรือ 1
9. camera.mirror( ค่าการกลับ ) สำหรับสั่งภาพกลับซ้าย/ขวาด้วยการกำหนดค่าเป็น 0 หรือ 1

ตัวอย่างโปรแกรม 1

ตัวอย่างโปรแกรม code21-1 เป็นการอ่านค่าจากโมดูลกล้องหลังจากนั้นเขียนไฟล์ภาพที่ได้ลง SDCard โดยตั้งชื่อเป็น capture.jpg

#code21-1
import camera
import machine
import os
import time

camera.init(0,format=camera.JPEG)
camera.framesize(camera.FRAME_VGA)
camera.whitebalance(camera.WB_NONE) 
camera.saturation(0)
camera.brightness(0)
camera.contrast(0)
camera.quality(10)

sd = machine.SDCard()

time.sleep_ms(100)
os.mount(sd, '/sd')
buf = camera.capture()
f = open('/sd/capture.jpg', 'w')
f.write(buf)
time.sleep_ms(100)
f.close()
sd.deinit()
camera.deinit()

ตัวอย่างโปรแกรม 2

ตัวอย่างโปรแกรม code21-2 เป็นการบันทึกภาพต่อเนื่องทุก 1 วินาที (โดยประมาณ) จำนวน 100 ใบ

# code21-2 time-laps
import machine as mc
import time
import camera
import os

camera.init(0,format=camera.JPEG)
camera.framesize(camera.FRAME_VGA)
camera.whitebalance(camera.WB_NONE)
sd = mc.SDCard()
time.sleep_ms(100)
if ('sd' in os.listdir()):
    os.umount('/sd')
os.mount(sd, '/sd')
frameCounter = 0
for i in range(100):
    frameCounter += 1
    buf = camera.capture()
    fname = "/sd/{:04d}.jpg".format(frameCounter)
    f = open(fname, 'w')
    f.write(buf)
    time.sleep_ms(100)
    f.close()
    print("Frame No.{}".format(frameCounter))
    time.sleep_ms(1000)
sd.deinit()
camera.deinit()

สรุป

จากบทความนี้จะพบว่า การเขียนโปรแกรมภาษาไพธอนเพื่อสั่งงานโมดูลกล้องนั้นมีความสะดวกและไม่ยุ่งยากในการใช้งาน แต่ต้องติดตั้งเฟิร์มแวร์สำหรับ ESP32CAM เป็นการเฉพาะ แต่ทำให้ความเร็วในการทำงานของภาคโมดูลกล้องนั้นมีความเร็วสูงกว่าการเขียนโค้ดภาษาไพธอนเพียงอย่างเดียว และสิ่งหนึ่งที่ทางทีมงานเราพบ คือ การใช้งานโมดูลต้องมีแหล่งจ่ายไฟที่จ่ายกระแสได้สูงกว่าปกติ ดังนั้น ผู้อ่านต้องตรวจสอบกระแสที่จ่ายให้กับบอร์ดให้ดีเมื่อนำไปใช้งานจริง

สุดท้ายหวังว่าบทความนี้คงมีประโยชน์บ้างไม่มากก็น้อยสำหรับผู้อ่าน และหวังว่าผู้อ่านจะมีความสุขกับการเขียนโปรแกรมและนำไปประยุกต์ใช้กันต่อไปครับ

(C) 2020, โดย อ.ดนัย เจษฎาฐิติกุล/อ.จารุต บุศราทิจ
ปรับปรุงเมื่อ 2020-11-24
ปรับปรุงเมื่อ 2021-08-19