基于树莓派Zero 2 W的迷你AI相机（带Coral USB加速器）

这个项目是一个基于树莓派Zero 2 W的小型AI相机。它使用Coral USB加速器来运行AI模型，并配备了一个彩色显示屏作为取景器。

项目背景

这个项目最初完成于2023年9月。从那时之后，AI和计算机视觉领域有了很大进步:

• 树莓派推出了专门的AI套件，性能更强。
• 又推出了更强大的AI HAT+扩展板。
• 树莓派还发布了自己的AI相机，性能与本项目相当，但更加紧凑。
• NVIDIA的Jetson Orin Nano也有了性能提升，现在甚至可以运行大语言模型。

考虑到兼容性，这个项目将保持原有的软件环境。如果你对这个项目的工作原理感兴趣，那我们接着往下!

所需材料

主要材料清单:

• 树莓派Zero 2 W: 15美元
• GPIO排针: 1美元
• 树莓派相机模块3: 25美元
• Pimoroni显示HAT Mini: 21美元
• Waveshare UPS HAT(适用于树莓派Zero): 24美元
• Coral USB加速器: 60美元
• 两根特殊USB线: 17美元

总计: 约170美元

其他需要的物品(假设你已经有):

• 各种螺丝、螺母和支架
• 用于安装树莓派系统的设备(电脑、SD卡读卡器、SD卡)
• 常见工具(如螺丝刀、焊接工具)
• 3D打印机(用于打印相机支架)

步骤1：将操作系统刷入SD卡

• 从官方网站下载并安装树莓派镜像器——Raspberry Pi Imager
• 将SD卡插入读卡器，然后把读卡器插入电脑的USB口
• 启动 Imager，选择RASPBERRY PI ZERO 2 W作为设备
• 选择64位Bullseye作为树莓派操作系统
• 在下一步中配置主机名、用户账户和网络设置，确保首次启动后可以通过SSH连接到系统
• 等待刷写完成的同时，继续进行下一步

步骤2：打印相机支架

从MakerWorld下载并打印相机模块支架：https://makerworld.com/en/models/1193250-rpi-camera-module-3-mount-plate-for-rpi-zero#profileId-1205414

步骤3：组装组件

先把GPIO引脚焊到树莓派上。

把Display HAT Mini接到树莓派上。

用UPS的支架把显示屏和树莓派固定好。

把CSI线插进树莓派，金色那面要对着树莓派主板。小心点啊，CSI接口特别容易坏，手轻点！

准备USB FFC线：把Micro USB头和USB Type-C头连起来，做成一根Micro USB转USB Type-C的线。

把这根线插到树莓派的Micro USB OTG口上。

按图上那样整理好CSI线和USB FFC线，然后装上UPS HAT。

确认POGO引脚接触没问题，再用支架固定住。

按图上那样折好USB线，接上Coral TPU。

把CSI线折一下，用TPU盖住。

用M2螺丝和螺母把树莓派相机模块3装到前面板上。

把CSI线插进相机模块里。

最后，用四颗M2.5螺丝把相机前面板、TPU和机身其他部分拧紧。

步骤4：准备库文件

把microSD卡插进树莓派，等它启动完成。然后通过SSH连上Raspberry Pi Zero。

第一件事，先更新系统软件包，拿到最新的安全补丁：

sudo apt update
sudo apt upgrade -y

接着，按步骤装显示屏的驱动程序。简单来说，就是运行这几条命令：

sudo raspi-config nonint do_spi 0
sudo apt install python3-pip -y
pip install displayhatmini

然后，按照说明装Coral TPU运行环境和USB加速器的pycoral库。用这几条命令：

echo "deb https://packages.cloud.google.com/apt coral-edgetpu-stable main" | sudo tee /etc/apt/sources.list.d/coral-edgetpu.list
curl https://packages.cloud.google.com/apt/doc/apt-key.gpg | sudo apt-key add -
sudo apt update
sudo apt install libedgetpu1-max
sudo apt install python3-pycoral -y

最后，把NumPy库降到2.0.0以下的版本，解决二进制兼容问题：

pip install "numpy<2.0.0"

步骤5：设置AI相机程序

先装git：

sudo apt install git -y

克隆代码仓库：

cd ~
git clone https://github.com/Alitzlan/PiZeroAiCam.git

运行安装脚本。这个脚本会从Coral仓库下载MobileNet v2模型，并在CRONtab里加个开机自动运行的设置：

cd PiZeroAiCam
bash install.sh

重启设备，就搞定啦！

sudo reboot now

你的DIY AI相机就可以使用了!