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TTGO-Camera による定点観測・WEBサーバ経由の画像公開
2020.03.04

YouTubeでポイントを説明しています。画像をクリックすると再生できます。

今回は、TTGO-Cameraを用いて定点観測した画像をWEB公開する仕組みを構築します。

TTGO-Camera の画像を直接インターネットに流すのではなく、WEBサーバ側から定期的にTTGO-Cameraを呼び出して画像を取得・保存して、 保存した画像の中から最新の画像を公開します。

■TTGO T-Camera ESP32 WROVER & PSRAM Camera Module ESP32-WROVER-B OV2640 Camera Module 0.96 OLED (魚眼レンズ)


TTGO T-Camera はイメージセンサーにOV2640(オムニビジョン)を搭載、UXGA(1600×1200)解像度での撮影が可能です。 ESP32に小型LCD、人感センサーが付き、PSRAMは8Mバイトです。 技適取得済みですので安心して使用できます。

【T-Camera specification】
Master Chip: esp32 dual-core
Protocol: Wi-Fi 802.11 b/g/n & Bluetooth 4.2 BLE & BR/EDR
Flash: 4MBytes
PSRAM: 8MBytes
Display: SSD1306 I2C(OLED液晶128×64)
PIR: AS312(モーションセンサー)
Uart Chip: CP2104
Charging chip: IP5306 I2C
Camera: OV2640(カメラ2M pixel)

■TTGO T-Camera 動作確認
予め、GitHubで公開されているサンプルプログラムが書き込まれているので、 USBから電源供給すると、アクセスポイントモード(AP-Mode)で起動します。

WiFi接続に、TTGO-CAMERA-XX:XXを選択します。


http://2.2.2.1に接続すると設定画面が表示されます。
設定画面上部の解像度(Resolution)を適当に変更して、画面を下のほうにスクロール、[Start Stream]を押します。


カメラからの映像が表示されます。TTGO-Cameraの基板にカメラが逆さに取り付けられているので、画像の上下が逆になっています。


■開発環境・WEB公開環境
【開発環境】
プログラムのビルド、TTGO-Camera への書込み、画像ファイル転送テストを行います。
Platform : Raspberry Pi 2 Model B (ARMv7)
Distribution : Raspbian Stretch
【WEB公開環境】
TTGO-Camera からの定期的な画像取得およびその画像を公開します。
Platform : Raspberry Pi 3 Model B+
Distribution : ubuntu 18.04.3 server

■ライブラリ・ダウンロード

Interface 2020年 04 月号
今回の内容はこちらを参考にしています。一読されると理解を深められると思います。

使用するソースコードは下記よりダウンロードしてください。
Interface 2020年4月号 マイクロIoTカメラ
IF2004A.zip を解凍して、
→[IF2004A]
→[esp32_ttgo]
→[ttgo_wifi_httpd]
→[esp32_cam2]
→esp32_cam2.ino を使用します。


esp32-camera-master.zip
ソース解析用にこちらもダウンロードしておきましょう。

■esp32_cam2.inoの編集・ビルド

開発環境にはARMv7あるいはARMv8のラズベリーパイが必要です。後述しますが、TTGO-Camera を固定ローカルIPアドレスでブロードバンドルータに WiFi接続するようにプログラムの書き換えを行います。
また、プログラムを書き込むために、Raspberry Pi と TTGO-Camera をUSB接続します。

プログラムのビルドには、Platformioを使用します。
Arduino開発環境構築 PlatformIO

まずは、接続デバイスを確認します
$ platformio device list
/dev/ttyUSB0
------------
Hardware ID: USB VID:PID=10C4:EA60 SER=01B86EA3 LOCATION=1-1.5
Description: CP2104 USB to UART Bridge Controller

/dev/ttyAMA0
------------
Hardware ID: 3f201000.serial
Description: ttyAMA0
利用できるボードを確認します
$ platformio boards "espressif32"
Platform: espressif32
=======================================================================
ID            MCU    Frequency    Flash    RAM     Name
------------  -----  -----------  -------  ------  --------------------
esp32cam      ESP32  240MHz       4MB      320KB   AI Thinker ESP32-CAM
.....
開発環境の初期化を行います
$ mkdir ~/TTGO-Camera
$ cd ~/TTGO-Camera
$ platformio init -b esp32cam

esp32_cam2.ino を初期化により作成された srcディレクトリの下にコピーします。

余談ですが、はじめは開発環境に手軽なRaspberry Pi Zero Wを使おうと思ってました。
下記は、Raspberry Pi Zero W でビルドした結果です。
$ platformio run

Processing esp32cam (platform: espressif32; framework: arduino; board: esp32cam)
-----------------------------------------------------------------------
PlatformManager: Installing espressif32
Downloading [####################################] 100%
Unpacking [####################################] 100%
espressif32 @ 1.11.2 has been successfully installed!
The platform 'espressif32' has been successfully installed!
The rest of packages will be installed automatically depending on your build environment.
PackageManager: Installing tool-esptoolpy @ ~1.20600.0
tool-esptoolpy @ 1.20600.0 has been successfully installed!
PackageManager: Installing toolchain-xtensa32 @ ~2.50200.0
Error: Could not find a version that satisfies the requirement '~2.50200.0' for your system 'linux_armv6l'

platformioは以下のURLからパッケージを探します。
http://dl.platformio.org/packages/manifest.json

manifest.jsonの中身をみてみると
....
"toolchain-xtensa32": [
 {
  "sha1": "78fd686e27d2619a2691150a25015ab44ae5d7ca",
  "system": [
   "linux_armv7l",
   "linux_armv8l"
  ],
  "url": "http://dl.platformio.org/packages/toolchain-xtensa32-linux_armv7l-2.50200.80.tar.gz",
  "version": "2.50200.80"
 },
....
linux_armv61 は対象外なので、パッケージをダウンロードできませんでした。

開発環境をRaspberry Pi 2 (ARMv7)に換えてビルドします。
$ platformio run
Processing esp32cam (platform: espressif32; board: esp32cam; framework: arduino)
----------------------------------------------------------------
PlatformManager: Installing espressif32
Downloading [##########################] 100%
Unpacking [##########################] 100%
espressif32 @ 1.11.2 has been successfully installed!
The platform 'espressif32' has been successfully installed!
The rest of packages will be installed automatically depending on your build environment.
PackageManager: Installing framework-arduinoespressif32 @ ~3.10004.191002
Downloading [##########################] 100%
Unpacking [##########################] 100%
framework-arduinoespressif32 @ 3.10004.200129 has been successfully installed!
PackageManager: Installing toolchain-xtensa32 @ ~2.50200.0
Downloading [##########################] 100%
Unpacking [##########################] 100%
toolchain-xtensa32 @ 2.50200.80 has been successfully installed!
PackageManager: Installing tool-esptoolpy @ ~1.20600.0
tool-esptoolpy @ 1.20600.0 has been successfully installed!
Verbose mode can be enabled via `-v, --verbose` option
CONFIGURATION: https://docs.platformio.org/page/boards/espressif32/esp32cam.html
PLATFORM: Espressif 32 1.11.2 > AI Thinker ESP32-CAM
HARDWARE: ESP32 240MHz, 320KB RAM, 4MB Flash
DEBUG: Current (esp-prog) External (esp-prog, iot-bus-jtag, jlink, minimodule, olimex-arm-usb-ocd, olimex-arm-usb-ocd-h, olimex-arm-usb-tiny-h, olimex-jtag-tiny, tumpa)
PACKAGES: framework-arduinoespressif32 3.10004.200129 (1.0.4), toolchain-xtensa32 2.50200.80 (5.2.0), tool-esptoolpy 1.20600.0 (2.6.0)
Converting esp32_cam2.ino
LDF: Library Dependency Finder -> http://bit.ly/configure-pio-ldf
LDF Modes: Finder ~ chain, Compatibility ~ soft
Found 26 compatible libraries
Scanning dependencies...
Dependency Graph
|-- 1.0.1
|-- 1.0
Building in release mode
Compiling .pio/build/esp32cam/src/esp32_cam2.ino.cpp.o
Generating partitions .pio/build/esp32cam/partitions.bin
/home/pi/TTGO-Camera/src/esp32_cam2.ino:40:21: fatal error: SSD1306.h: No such file or directory

*****************************************************************
* Looking for SSD1306.h dependency? Check our library registry!
*
* CLI > platformio lib search "header:SSD1306.h"
* Web > https://platformio.org/lib/search?query=header:SSD1306.h
*
*****************************************************************

#include "SSD1306.h"

compilation terminated.
Compiling .pio/build/esp32cam/libe19/Wire/Wire.cpp.o
Compiling .pio/build/esp32cam/libd94/WiFi/ETH.cpp.o
*** [.pio/build/esp32cam/src/esp32_cam2.ino.cpp.o] Error 1
============== [FAILED] Took 210.86 seconds =============

SSD1306.h が見つからないと言われたので、まずはライブラリを検索します。
$ platformio lib search "header:SSD1306.h"

$ platformio lib search "header:SSD1306.h"

ESP8266_SSD1306
===============
#ID: 562
I2C display driver for SSD1306 OLED displays connected to ESP8266, ESP32, Mbed-OS
Compatible platforms: Espressif 32, Espressif 8266
Authors: Daniel Eichhorn, ThingPulse, Fabrice Weinberg

ESP8266 and ESP32 OLED driver for SSD1306 displays
==================================================
#ID: 2978
I2C display driver for SSD1306 OLED displays connected to ESP8266, ESP32, Mbed-OS
Compatible platforms: Espressif 32, Espressif 8266
Authors: ThingPulse, Fabrice Weinberg

ssd1306
=======
#ID: 1904
Display driver for VGA, SSD1306, SSD1325/SSD1327, SSD1331, SSD1351, ILI9163/ST7735, ILI9341, PCD8544.
Compatible platforms: Atmel AVR, Atmel megaAVR, Atmel SAM, Espressif 32, Espressif 8266,,,,
Authors: Alexey Dynda
....

互換プラットフォームが適合するものだけでも複数のライブラリが見つかります。
https://github.com/lewisxhe/esp32-camera-series のREADME をみてみます
・OLED requires esp8266-oled-ssd1306 library support
のリンクをクリックすると、
ThingPulse OLED SSD1306 (ESP8266/ESP32/Mbed-OS)
に飛びます。
It is also available as a platformio library. Just execute the following command:
platformio lib install 562
とあるので、検索結果の先頭で表示されたライブラリが該当します。

$ platformio lib install 562
Library Storage: /home/pi/TTGO-Camera/.pio/libdeps/esp32cam
LibraryManager: Installing id=562
Downloading  [####################################]  100%
ESP8266_SSD1306 @ 4.1.0 has been successfully installed!
$ platformio run
無事にビルドが完了しました。警告は無視しましょう。

■プログラムの書換え

esp32_cam2.ino を開いて、プログラムを書き換えます。
TTGO-Camera のIPアドレスの固定化、連続モードの解除、画像サイズ変更、表示補正を行います。 また、直接ブラウザ表示しないので、余計なヘッダー情報も出力しないようにしています。

$ vi src/esp32_cam2.ino

#define WIFI_SSID "*************" ← ネットワーク環境に合わせて
#define WIFI_PASSWD "*************" ← 設定してください

 // capture and send
 // while (1) { ← ループをコメントアウト
 ......
 size_t hlen = snprintf((char *)tmp_buf, 64, _STREAM_PART, _jpg_buf_len);
 //if ((res = httpd_resp_send_chunk(req, (const char *)tmp_buf, hlen)) != ESP_OK) return res;
 if ((res = httpd_resp_send_chunk(req, (const char *)_jpg_buf, _jpg_buf_len)) != ESP_OK) return res;
 //if ((res = httpd_resp_send_chunk(req, _STREAM_BOUNDARY, strlen(_STREAM_BOUNDARY))) != ESP_OK) return res;
 if (fb->format != PIXFORMAT_JPEG) free(_jpg_buf);
 esp_camera_fb_return(fb);
 ......
 // } // while
 // return res;

 ....
 IPAddress fixed_ip( 192, 168, 11, 30); // for fixed IP Address
 IPAddress gateway( 192, 168, 11, 1); // Gateway Address
 IPAddress subnet(255, 255, 255, 0); // Subnet Mask
 IPAddress DNS( 192, 168, 11, 1); // DNS server
 WiFi.config(fixed_ip, gateway, subnet, DNS);

 Wire.begin(I2C_SDA, I2C_SCL);

 if (psramFound()) {
  config.frame_size = FRAMESIZE_XGA; // 1024x768
  config.jpeg_quality = 10;
  config.fb_count = 2;

 ....
 oled.init();

参考:espressif/esp32-camera パラメタ一覧
Ref.https://github.com/espressif/esp32-camera
Ref.https://github.com/espressif/esp32-camera/blob/master/driver/include/sensor.h
Ref.https://github.com/espressif/esp32-camera/blob/master/driver/include/esp_camera.h

ビルドしたコードを、TTGO-Camera にアップロードします。
$ platformio run -t upload

ラズパイから、TTGO-Cameraの応答を確認します。
$ ping 192.168.11.30
PING 192.168.11.30 (192.168.11.30) 56(84) bytes of data.
64 bytes from 192.168.11.30: icmp_seq=1 ttl=255 time=1150 ms
64 bytes from 192.168.11.30: icmp_seq=2 ttl=255 time=126 ms
.....

■公開WEBサーバの設定

WEBサーバの構築は「ラズパイで自宅WEBサーバ構築 全16回」を参考にしてください。

TTGO-Camera を開発環境のラズパイから外して、電力供給用のUSBケーブルに繋ぎます。

カメラ画像取得用スクリプト作成
取得する画像は防犯目的も考慮して、上書き保存は行わず、日付をフォルダー名として作成し、 その下に、ファイル名 '時刻.jpg' として保存します。
また、TTGO T-Camera はカメラが逆さまに取り付けられているので、逆さまに映った画像を180℃回転させています。
<WEBサーバのドキュメントルート>
 +-<TTGO-Camera>
  +--<20200302>
  |  +-000000.jpg
  |  +-000500.jpg
  |  +-....
  |  +-235500.jpg
  +--<20200303>
  |  +-....
  +--<20200304>
  |  +-....
  +--....

$ vi ~/TTGO-Camara/scripts/getImage.php
<?php
	$folder = '/home/pi/www-root/TTGO-Camera/'.date('Y-m-d');
	if (!file_exists($folder)) mkdir($folder,0777);
	$savePath = $folder.'/'.date('His').'.jpg';
	$fp = fopen($savePath,'w');

	$ch = curl_init("http://192.168.11.30/");
	curl_setopt($ch, CURLOPT_FILE, $fp); 
	curl_setopt($ch, CURLOPT_HEADER, false); 
	curl_exec($ch);
	curl_close($ch);

	fclose($fp);

	$source = imagecreatefromjpeg($savePath);
	$rotate = imagerotate($source, 180, 0);
	imagejpeg($rotate, $savePath, -1);
	imagedestroy($source);
	imagedestroy($rotate);
?>
crontab 設定
5分おきに画像を取得します。
$ vi ~/TTGO-Camara/scripts/getImage.sh
#!/bin/bash
#
SCRIPTDIR=/home/pi/TTGO-Camera/scripts
INCPATH=.:/usr/lib/php
/usr/bin/php -d include_path=$INCPATH $SCRIPTDIR/getImage.php > getImage.log 2>&1
$ chmod a+x getImage.sh

$ sudo vi /etc/crontab

*/5 * * * * root /home/pi/TTGO-Camera/scripts/getImage.sh >/dev/null 2>&1

$ sudo service cron restart

※画像ファイルの削除
画像ファイルは防犯用途も考慮して、上書き保存ではなく、日時による新規作成の方法を用いています。
画像ファイルの削除もスクリプトファイルを作成して、定期的に古い画像を削除するようにするとよいと思います。

WEBページへの埋め込み
PHPで書かれた動的ページに埋め込む場合は、下記のようなコードを組み込みます。
<?php
	......
	$web_dir = '/TTGO-Camera/'.date('Y-m-d').'/';
	$dirpath = '/home/pi/www-root'.$web_dir;
	$dir = opendir($dirpath);
	while (false !== ($filenames[] = readdir($dir))) ;
	closedir($dir);
	rsort($filenames);
	if( is_file( $dirpath.$filenames[0]) ) {
		echo '<img src="'.$web_dir.$filenames[0].'">';
	}
	......
?>
 ↓次のようなタグが挿入されます
<img src="/TTGO-Camera/2020-03-02/231500.jpg">

 Raspberry Pi(ラズベリー パイ)は、ARMプロセッサを搭載したシングルボードコンピュータ。イギリスのラズベリーパイ財団によって開発されている。
2019.10.15 第1回 前準備
2019.10.20 第2回 Ubuntu Server インストール
2019.10.27 第3回 Ubuntu Server 詳細設定
2019.10.28 番外編 無線LAN接続設定
2019.11.02 第4回 Apache WEBサーバ設定
2019.11.05 第5回 PHP 設定
2019.11.10 第6回 MySQL 設定
2019.11.11 第7回 DNS (bind) 設定
2019.11.16 第8回 メールサーバ(Postfix)設定・前編
2019.11.21 第9回 メールサーバ(Postfix)設定・後編
2019.11.24 第10回 ファイアウォール(iptables) 設定
2019.11.25 第11回 crontab 設定
2019.12.01 第12回 運用準備
2019.12.03 第13回 Windowsパソコンに開発環境を作る
2019.12.05 第14回 WEBサーバー公開
2019.12.10 第15回 動的サイト制作
2019.12.11 第16回 簡単なアクセスカウンターを作る
2020.03.04 TTGO-Camera による定点観測・WEB公開
2021.03.15 第17回 サーバ・リプレイス
2021.03.27 第18回 システム移行


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特集4 空気の汚れをラズパイで検知しよう
特集5 ラズパイで楽しむLinuxライフ
特集6 NVIDIAのAIボードが6000円台に!
特集7 M5StickCで始める電子工作 iPhoneからサーボモーターを制御しよう


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