Raspberry Piでリアルタイムパン/チルト顔追跡 - 実践ガイド

わずかな時間と25ドルのパーツ投資で、Raspberry Piを軽量なリアルタイムパン/チルトウェブカメラに変え、顔を追従させることができます。OpenCV顔検出、2つのホビーサーボ、servoblasterドライバーを組み合わせることで、Piは1秒に1回以上の速度でカメラを被写体の中心に保ち続けられます。

ステップ1: ハードウェアを入手

必要なもの：

• Raspberry Pi – Model AまたはBで動作。新しいModel A（またはPi Zero）で完全に十分。
• パン/チルトブラケット（Thingiverseに多数の無料デザインあり）
• 2つのホビーサーボ（例: SG90またはMG995）
• GPIOリボンケーブル
• Pi互換ウェブカメラ（Logitech C210を使用）

すでにPiとウェブカメラをお持ちなら、追加パーツは約25ドルです。

ステップ2: Raspberry Piを準備

公式Raspbian OS（ハードウェア浮動小数点版）を使用し、最新の状態に保ちます。800MHzへのオーバークロックでリアルタイム検出に必要なCPU余裕が得られますが、安定性が低下する可能性があります。

Python用OpenCVをインストール：

sudo apt-get install python-opencv

servoblaster（Richard Hirstによるサーボドライバー）をダウンロードしてインストール：

git clone https://github.com/richard-hirst/servoblaster.git
cd servoblaster
make install_autostart

オプション: 1秒間非アクティブ後にドライバーがパルス送信を停止するタイムアウトを設定。/etc/modulesにこの行を追加：

servoblaster idle_timeout=1000

ドライバーを開始：

sudo modprobe servoblaster

カメラ調整: Gmotoの洞察により、uvcvideoモジュールの調整でレイテンシ問題が解決。起動ごとに1回実行するか、/etc/modulesに追加：

rmmod uvcvideo
modprobe uvcvideo nodrop=1 timeout=5000 quirks=0x80

ステップ3: リグを組み立て

ブラケットの指示に従い、サーボを取り付け、ウェブカメラをブラケットの上部に取り付け（テープでOK）。カメラをPiのUSBポートに接続。パワードUSBハブはオプションですが、カメラがより多くの電流を消費する場合に役立ちます。

ステップ4: サーボを接続

Servoblasterはservo-0をGPIO 4、servo-1をGPIO 17にマッピング。典型的なサーボワイヤーは：

• 赤 – +5V
• 茶/黒 – GND
• 制御 – 信号線

リボンケーブルで制御ワイヤーを正しいGPIOピンに接続。コードはservo-0をパン（左右）、servo-1をチルト（上下）として扱います。

サーボの電源供給: 小型ホビーサーボはPiの5V GPIOピンから直接給電可能なことが多いですが、大型や要求の厳しいモデルは外部5V-6V電源が必要です。サーボの+5VとGNDを外部電源に接続し、外部GNDをPiのGPIOグラウンドピンに接続。

ステップ5: 追跡プログラムを実行

提供されるPiFace.pyスクリプトをダウンロードし、Piに配置して実行：

cd /path/to/PiFace.py
python PiFace.py

OpenCVは320×240解像度で顔検出を実行し、右プロファイル、左プロファイル、正面顔を検索。サーボは1秒に1回以上の速度で調整し、検出された顔をカメラの中心に保ち続けます。

元記事にリンクされているデモビデオを参照してください。