DIY相机首先是要确定使用的相机型号。兼容树莓派，画质好一些的，目前主要有两款：一是Raspberry Pi Camera Module 3，二是Raspberry Pi HQ Camera。
下图是Raspberry Pi Camera Module 3的相关特性。支持自动对焦和HDR等特性，视场角为75度，1200万像素。
Raspberry Pi Camera Module 3使用的是索尼imx708传感器。此款传感器曾搭载在如OPPO Find X2等旗舰手机上。imx708传感器的参数如下表所示：
其中说一下滚动快门。Rolling Shutter（滚动快门）是一种相机传感器工作方式，与其对立的是 Global Shutter（全局快门）。
在 Rolling Shutter 中，相机传感器会逐行地从顶部到底部逐个曝光，就像一个滚动的帘子一样。这意味着在一次曝光过程中，不同行的像素会有微小的时间差。
这种方式在拍摄运动速度较慢或相机固定时通常不会出现问题。然而，当拍摄快速移动的物体或相机本身在移动时，Rolling Shutter 可能会导致图像中出现奇怪的扭曲效果，这被称为“滚动快门效应”。
相比之下，Global Shutter 会在同一时间瞬间曝光整个图像传感器，而不是逐行进行。这意味着在拍摄运动物体或相机移动时，Global Shutter 不会导致扭曲效应，但相机可能会更昂贵，因为实现全局快门技术的传感器通常较复杂。
因此，在选择相机时，要考虑拍摄条件，如果你需要拍摄快速运动的物体，可能需要优先选择支持 Global Shutter 的相机。
第二款Raspberry Pi HQ Camera的优点是CMOS与镜头分离，可以根据需要搭载不同的镜头，比如长焦镜头、变焦镜头等，其使用imx477传感器。这款camera的详细信息等我们用时，再做详细说明。（主要是价格不菲，CMOS+镜头要小1k）。
除了考虑camera，还要考虑与树莓派的兼容性。下表是一个不同传感器与树莓派主板和驱动的对应关系。
从表中可以看到，imx708传感器，只支持libcamera驱动，而不是之前的旧的raspicam驱动。使用libcamera驱动，意味着我们在安装树莓派系统时，对应的Debian version要高于_Bullseye_，例如我用的就是Debian version: 12 (bookworm)系统。
拍照测试
使用bookworm系统的话，系统安装完成后，libcamera库是直接可以使用的。树莓派也会自动连接camera。但是首先确认/boot/config.txt文件的内容如下面的文件内容所示，尤其是camera_auto_detect=1项。对于树莓派camera module3来说，树莓派是可以自动检测的，不需要我们手动指定dtoverlay，后续我们用树莓派HQ camera的时候，其使用imx477传感器，这时候需要我们手动指定一下dtoverlay的型号。
# For more options and information see# http://rptl.io/configtxt# Some settings may impact device functionality. See link above for details # Uncomment some or all of these to enable the optional hardware interfaces#dtparam=i2c_arm=on#dtparam=i2s=on#dtparam=spi=on # Enable audio (loads snd_bcm2835)dtparam=audio=on # Additional overlays and parameters are documented# /boot/firmware/overlays/README # Automatically load overlays for detected camerascamera_auto_detect=1 # Automatically load overlays for detected DSI displaysdisplay_auto_detect=1 # Automatically load initramfs files, if foundauto_initramfs=1 # Enable DRM VC4 V3D driverdtoverlay=vc4-kms-v3dmax_framebuffers=2 # Don't have the firmware create an initial video= setting in cmdline.txt.# Use the kernel's default instead.disable_fw_kms_setup=1 # Run in 64-bit modearm_64bit=1 # Disable compensation for displays with overscandisable_overscan=1 # Run as fast as firmware / board allowsarm_boost=1 [cm4]# Enable host mode on the 2711 built-in XHCI USB controller.# This line should be removed if the legacy DWC2 controller is required# (e.g. for USB device mode) or if USB support is not required.otg_mode=1 [all]
然后我们更新下系统
sudo apt updatesudo apt upgrade
预览camera流
直接使用libcamera-hello程序打开摄像头预览
sudo libcamera-hello -t 0
-t表示camera流持续多长时间，0表示一直持续。
拍摄照片
可以使用libcamera-jpeg命令拍摄图片。
libcamera-jpeg -o test.jpg
这个拍摄指令会显示一个5秒左右的预览串口，然后拍摄一张全像素的JPEG图像，保存为test.jpg。
另外，树莓派的libcamera驱动会针对不同的摄像头模块调用一个调谐文件，调谐文件中提供了各种参数，调用摄像头的时候，libcamera会调用调谐文件中的参数，结合算法对图像进行处理最终输出成预览画面。由于libcamera驱动只能自动感光芯片信号，但是摄像头的最终显示效果还会受整个模块的影响，调谐文件的使用就是为了可以灵活处理不同模块的摄像头，调整提高图像质量。
在这里，我们调用系统中提供的针对imx708的调谐文件。
libcamera-jpeg -o test1.jpg --tuning-file /usr/share/libcamera/ipa/rpi/vc4/imx708.json
但是通过使用faststone软件对比，两张图片的成像并没有什么差距。调谐文件同样适用于其他的libcamera指令。
还可以指定出图的分辨率以及预览窗口的预览时间。-t 2000指2s的预览时间。
libcamera-jpeg -o test.jpg -t 2000 --width 640 --height 480
曝光补偿和曝光增益
树莓派的AEC/AGX算法允许程序指定曝光补偿，也就是通过设置EV数值来调整图像的亮度。比如：
libcamera-jpeg --ev -0.5 -o darker.jpglibcamera-jpeg --ev 0 -o normal.jpglibcamera-jpeg --ev 0.5 -o brighter.jpg
我们对如下的名词进行解释：
AEC（Automatic Exposure Control）和 AGX（Automatic Gain Control）是图像处理中常用的两种自动控制算法，它们通常用于相机或摄像机系统中，以调整图像的曝光和增益，以确保在不同光照条件下获得合适的图像质量。
AEC（自动曝光控制）：AEC 算法通过调整快门速度（曝光时间）来控制图像的亮度。在低光条件下，它会增加曝光时间以提高亮度，而在高光条件下，它会减少曝光时间以避免图像过曝。AGX（自动增益控制）：AGX 算法通过调整图像的放大倍数来控制亮度。它可以在光线较暗的情况下增加图像信号的放大程度，以提高亮度。EV代表曝光值（Exposure Value），它是一个相机设置，用于调整照片的曝光水平。EV值的变化会影响相机的快门速度、光圈和ISO等参数，从而改变照片的亮度和细节。
EV值是一个以对数形式表示的指标，通常以“EV +/- 数值”表示，例如+1 EV 或 -2 EV。EV值的变化一般以1/3或1/2 EV为单位进行调整。
正的EV值表示相机会增加曝光，使图像变亮。负的EV值表示相机会减少曝光，使图像变暗。
曝光补偿常用于情况复杂、光照条件变化或拍摄者希望在相机自动设置之外进行调整的情况。例如，在拍摄对比度很高的场景时，你可能会使用曝光补偿来避免过曝或欠曝的情况。
我们上面3张照片通过调整EV值来实现不同的曝光等级。下表是上面3张图片的exif信息。
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