ラズパイカメラとPicamera2及びOpenCVを使ってQRコード読み取り

ここを参考にしました。

ラズパイOSのバージョンがBookworm以降ではラズパイにリボンケーブルで接続するカメラはUSBカメラのように/dev/video0などデバイスファイルを使ってアクセスできない。なので以下のようなpythonプログラムでは動かない。

cap = cv2.VideoCapture(0)

動かすにはPicamera2パッケージを使う。
github copilotを使いながら簡潔なプログラムを作れたので、とりあえず残しておく。

使ったもの

• ラズベリーパイ4
  • OSバージョンはTrixie
  • カメラモジュールで写ったものを確認するのでLite版は止めておいた方が良い。
• ラズベリーパイカメラモジュール(OV5647)
  • 互換品でも可。
  • 多分カメラモジュールv2, v3でも動くはず。

とりあえずラズパイOSをクリーンインストール。

SSHまたはGUIでのターミナルを開いて以下コマンドを実行してPythonパッケージを入れる。

sudo apt install python3-picamera2
sudo apt install python3-opencv

rpicam-helloコマンドを実行してちゃんとカメラモジュールで写るか確認もしておく。

メニューからThonnyを開いて以下プログラムをコピペして実行。
読み取り成功するとしたのShellタブに読み取り結果が出て来る。

from picamera2 import Picamera2
import cv2

# Picamera2 の初期化
picam2 = Picamera2()
#picam2.configure(picam2.create_preview_configuration())  # プレビュー向け設定を適用
#picam2.configure(picam2.create_still_configuration())  # 高画質撮影設定を適用
picam2.configure(picam2.create_video_configuration())  # 動画撮影設定を適用
picam2.start()

# QRコード検出器を初期化
qrCodeDetector = cv2.QRCodeDetector()

cap = cv2.VideoCapture(0)

while True:
    frame = picam2.capture_array()

    # QRコードを検出し、その位置を取得
    decodedText, points, _ = qrCodeDetector.detectAndDecode(frame)

    if points is not None:
        points = points[0]

        # Debugging: Print the points to check their structure.
        #print(f"Points: {points}")

        # Validate and draw lines around QR code
        if len(points) == 4 and all(len(point) == 2 for point in points):
            for i in range(len(points)):
                start_point = tuple(map(int, points[i]))
                end_point = tuple(map(int, points[(i + 1) % len(points)]))

                cv2.line(frame, start_point, end_point, (0, 255, 0), 3)
        else:
            print("Invalid points structure.")

        # デコードされたテキストを表示
        print(decodedText)

    cv2.imshow('QR Code Scanner', frame)

    if cv2.waitKey(1) & 0xFF == ord('q'):
        break

cap.release()
cv2.destroyAllWindows()
picam2.stop()

create_preview_configuration()だと読み取り解像度が低いのかライトニングインボイスが読み取れなかった。画質重視のcreate_still_configuration()だと処理が重い。create_video_configuration()がちょうどいいかも

<おまけ>

Thonnyを仮想環境で使うには

GUIでPythonプログラミングできるThonnyはOS側のパッケージしか使えないし、pipでパッケージを入れることもできない。
仮想環境を作り、さらにシステム側パッケージも使えるようにしてThonnyを動かせば便利。そのやり方は以下。

1. Thonnyを終了させる。

2. 仮想環境を作る

--system-site-packageによって仮想環境からOS側パッケージが使えるようになる。

cd ~
python3 -m venv --system-site-packages ~/python-env

3. Thonnyを起動し、仮想環境のインタプリタを使うように設定

ツール > 設定 > インタープリタ
「カスタムインタープリタを使用する」を選択し、仮想環境の Python インタープリタを指定。/home/<ユーザー名>/python-env/bin/python3

4. Thonnyをいったん終了、起動してShellタブで以下コマンド実行して確認

import sys
print(sys.prefix) 

/home/<ユーザー名>/python-env　が表示されたらOK

ツール > パッケージの管理で任意のパッケージをインストール可能になる。

※個人的意見だが、仮想環境と聞くと仮想マシンとか仮想化みたいな事を連想する。そうじゃなくてOS側パッケージ管理とは別のパッケージ管理の状態を指すみたいな。そこならOS側からpipでパッケージいれるな！と怒られずに任意のパッケージを使ってプログラミングできる。apt installで入れるpythonパッケージはOSやデバイスに依存するものに限定して、その他は仮想環境でpipで入れて使うのが良さそう。

ZBarはOpenCVのQRコードデコードより検出が良くて軽いらしい。aptにはpythonパッケージはないがpipなら入る。仮想環境だったら入れて使うことができる。そのサンプルプログラムを有料エリアに置きました。上記のプログラムでOpenCVがやってた箇所をpyzbarに置き換えただけです。