Series: Lập trình Raspberry Pi & Ứng dụng thực tế Phần 2 — Lập trình GPIO & phần cứng Bài 11: Camera cơ bản — chụp ảnh theo lịch / theo sự kiện (PIR) + lưu thư mục

1) Mục tiêu bài học

Sau bài này bạn sẽ:

• Cài camera trên Raspberry Pi và kiểm tra chụp ảnh OK.
• Chụp ảnh theo lịch (mỗi N giây/phút) để làm “time-lapse”.
• Chụp ảnh theo sự kiện: PIR phát hiện chuyển động → chụp ảnh.
• Lưu ảnh theo cấu trúc thư mục có timestamp để dễ xem lại.

Gợi ý: Bài này làm “camera cơ bản” (ảnh). Sang các phần sau mình mới mở rộng sang streaming, motion detect nâng cao, gửi event qua MQTT.

---

2) Chuẩn bị phần cứng

• Raspberry Pi + camera (ưu tiên Camera Module chính hãng hoặc camera compatible)
• (Tuỳ chọn) PIR sensor (HC-SR501) để trigger theo chuyển động

Wiring PIR (gợi ý)

• PIR VCC → 5V (hoặc 3.3V tuỳ module)
• PIR GND → GND
• PIR OUT → GPIO23 (Pin 16) (gợi ý)

Lưu ý: nhiều PIR output mức 3.3V là ok, nhưng có module output cao hơn. Nếu không chắc, dùng level shifting hoặc chọn module an toàn cho 3.3V logic.

3) Cài & kiểm tra camera

Trên Raspberry Pi OS đời mới, thường dùng libcamera.

Cập nhật:

sudo apt update
sudo apt -y full-upgrade

Kiểm tra camera:

libcamera-hello

Chụp ảnh test:

libcamera-still -o test.jpg
ls -lh test.jpg

Nếu thấy ảnh tạo ra là OK.

4) Tạo thư mục lưu ảnh theo ngày

mkdir -p ~/data/camera

Mình sẽ lưu dạng:

• ~/data/camera/YYYY-MM-DD/HHMMSS.jpg

5) Script 1 — Chụp ảnh theo lịch (interval capture)

Tạo file:

mkdir -p ~/apps/pi-camera
cd ~/apps/pi-camera
nano capture_interval.py

Dán code:

import os
import time
import subprocess
from datetime import datetime

BASE_DIR = os.path.expanduser("~/data/camera")
INTERVAL_SEC = 30  # đổi tuỳ bạn

def ensure_dir(path: str):
    os.makedirs(path, exist_ok=True)

def capture_photo(out_path: str):
    # --nopreview để chạy headless
    # -t 1: chụp nhanh
    cmd = ["libcamera-still", "--nopreview", "-t", "1", "-o", out_path]
    subprocess.run(cmd, check=False)

def main():
    print(f"Interval capture started. Every {INTERVAL_SEC}s")
    while True:
        day = datetime.now().strftime("%Y-%m-%d")
        ts  = datetime.now().strftime("%H%M%S")
        folder = os.path.join(BASE_DIR, day)
        ensure_dir(folder)

        out = os.path.join(folder, f"{ts}.jpg")
        capture_photo(out)
        print("captured:", out)

        time.sleep(INTERVAL_SEC)

if __name__ == "__main__":
    main()

Chạy:

python3 capture_interval.py

6) Script 2 — Chụp ảnh theo chuyển động (PIR trigger)

Cài gpiozero:

pip3 install gpiozero

Tạo file:

nano capture_pir.py

Dán code:

import os
import time
import subprocess
from datetime import datetime
from gpiozero import MotionSensor

BASE_DIR = os.path.expanduser("~/data/camera")
PIR_GPIO = 23
COOLDOWN_SEC = 10  # tránh chụp liên tục

pir = MotionSensor(PIR_GPIO)

def ensure_dir(path: str):
    os.makedirs(path, exist_ok=True)

def capture_photo(out_path: str):
    cmd = ["libcamera-still", "--nopreview", "-t", "1", "-o", out_path]
    subprocess.run(cmd, check=False)

def main():
    print("PIR capture started. Waiting motion...")
    last = 0

    while True:
        pir.wait_for_motion()
        now = time.time()
        if now - last < COOLDOWN_SEC:
            # bỏ qua nếu quá gần lần trước
            pir.wait_for_no_motion()
            continue

        day = datetime.now().strftime("%Y-%m-%d")
        ts  = datetime.now().strftime("%H%M%S")
        folder = os.path.join(BASE_DIR, day)
        ensure_dir(folder)

        out = os.path.join(folder, f"motion_{ts}.jpg")
        capture_photo(out)
        print("motion captured:", out)

        last = now
        pir.wait_for_no_motion()

if __name__ == "__main__":
    main()

Chạy:

python3 capture_pir.py

7) Mẹo vận hành thực tế

• Cooldown để giảm spam ảnh (đặc biệt PIR nhạy).
• Lưu theo ngày để dọn dẹp dễ.
• Nếu chạy 24/7: ưu tiên SSD hoặc thẻ tốt + giới hạn log (Bài 2).

8) Debug nhanh

• libcamera-hello lỗi:
  • camera cắm lỏng, cáp ngược, chưa bật camera interface (tuỳ OS/model)
• Ảnh đen:
  • thiếu ánh sáng / lens cap / focus
• PIR nhảy liên tục:
  • chỉnh biến trở sensitivity/time trên module PIR
  • tăng COOLDOWN_SEC

9) Bài tập nâng cấp

1. Thêm “overlay” timestamp lên ảnh (dùng ImageMagick hoặc PIL).
2. Tạo service systemd để capture_pir.py tự chạy khi boot (áp dụng Bài 3).
3. Tự xoá ảnh cũ > 7 ngày (cron job đơn giản).