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「用Raspberry Pi自造遠端影像監控系統」工作坊活動紀實

作者:陸向陽/攝影:歐敏銓

Raspberry Pi工作坊開講

Raspberry Pi工作坊開講

「為什麼要用樹莓派?用一般電腦不行嗎?用也很知名的Arduino不行嗎?」徐豐智老師小小考驗一下現場的學員。

由經濟部通訊產業發展推動小組主辦、MakerPRO執行、CAVEDU負責教學的「用Raspberry Pi自造遠端影像監控系統工作坊」,2015年6月27日在台北科技大學內舉辦。

感謝北科大電子系提供豪華級的電腦教室。

感謝北科大電子系提供豪華級的電腦教室。

扣除休息與午休,在9:30am~4:30pm的五個半小時內,老師準備162張投影片,學員至少必須對下圖的每個方塊都有初步了解,才能完成目標實作。

本次工作坊的學習架構

本次工作坊的學習架構

徐老師解釋,用Arduino進行影像處理太吃重,用電腦則大材小用,樹莓派的價位剛好,影像處理能力足,很適合現在到未來的物聯網應用。

學員中,有的已熟悉樹莓派,並且帶自己的樹莓派來現場學習,甚至為自己的樹莓派加上壓克力外殼,或晶片散熱片等,但也有幾位才剛摸索樹莓派(以下簡稱RPi)。

雖然有人自帶RPi,但RPi支援多種作業系統,來的學員可能安裝不同的作業系統,或記憶卡空間已經不足,不足以放入OpenCV函式庫,對此,CAVEDU鄭建彥老闆儘快到附近的光華商圈去買新的記憶卡回來,非常有效率。

同時,這間電腦教室的螢幕都是用VGA視訊介面,但RPi只支援HDMI或RCA視訊介面,因此也必須用VGA-HDMI視訊轉接器轉接,由於課前未估算到這個需求,主辦單位決定自掏腰包添購設備,以支援學員的學習,甚至在學成之後,讓學員用八折就能帶走只使用一天的九成九新轉接器。

上午時間,徐老師從最基本的RPi背景開始說明,而後教導RPi Linux(Raspian)的基本指令,並指引學員如何在台北科技大學的網路環境下讓RPi可以上網,如何遠端遙控RPi,如何遠端傳檔給RPi。

緊接著徐老師教學員Python程式語言,徐老師分享他學習這個語言的歷程,國內的使用狀況(多是網頁程式師在用),甚至包含學這語言是否有前途(國外調查排名),哪本書值得推薦(葉難新作)等。

到了下午,徐老師開始教導如何用Python語言操控RPi的GPIO接腳,並用GPIO接腳實現按鈕輸入、LED燈號輸出,伺服馬達驅動等,其中還對馬達驅動晶片L293有深入說明,如該晶片可以在光華的某某店家(源達)買到,或L293D與L293NE有何不同(封裝差異),以及L293內部的運作原理(H電橋)。

學員了解如何操控伺服馬達、伺服機後,CAVEDU也已經準備好自製的壓克力機台,可在機台上裝置USB攝影機,老師的說明與助教的協助,所有學員都完成RPi上的USB驅動程式安裝,即完成攝影機與RPi間的連線運作。

學員一一完成用RPi操控攝影機的動作。

學員一一完成用RPi操控攝影機的動作。

而壓軸大戲是OpenCV,這是開放原始碼的影像處理函式庫,透過此函式庫,可讓RPi辨識真實世界的物體顏色、描繪物體的輪廓、追蹤物體的移動。且在過程中了解許多影像處理知識,如色彩空間的表達方式、平滑與銳利處理等。

在一天的學習過程中,學員碰到一些障礙與可能陷入某些盲點,老師也預先告知,或由助教快速排除,例如匯入GPIO函式庫,為何要匯入BCM而不是Board,差異在哪?為何Python的算數相加變成字串相加?

如果學員的實作運作不太順利,老師也在現場想辦法立即改善解決,如伺服馬達的轉動出現抖動現象,為了消除抖動,因而在Python程式中多增加2秒的延遲時間。另也提醒學員,要運用軟體方式妥善關閉GPIO操控程式,以免馬達持續動作。

徐豐智老師協助學員解決卡關問題。

徐豐智老師協助學員解決卡關問題。

雖然線路現成、程式現成,學員幾乎不需要自己思考、嘗試,在指引之下能以最無痛的方式完成實作,但過程中也學習到許多知識,包含How的知識、Why的知識,理論如何,實務領域又如何。雖為速成,但相信心中收穫滿滿,對後續學習也有更明確清晰的方向。

活動最後,照例來張大合照吧。

活動最後,照例來張大合照吧。

陸向陽

陸向陽

從電子科系畢業後,即以媒體人的角色繼續這段與「電子科技」的不解之緣。歷任電子技術專書作者、電子媒體記者、分析師等角色,並持續寫作不殆。近來投入Arduino、Raspberry Pi等開放硬體的研究與教程介紹。
陸向陽

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