Picameraを使って軽量ストリーミングサーバを作る

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以前、mjpg-streamerを使ってストリーミング配信するようにしたが、いまいち安定しなかったので別の方法を試してみることに。

PythonライブラリのPicameraを使えば簡易なストリーミングができそうだったのでやってみた。

せっかくなのでDocker上でraspbianを動かして、カメラモジュールを呼び出すようにしてみた。

import os
import io
import picamera
import logging
import socketserver
from threading import Condition
from http import server

PAGE="""\
<html>
<head>
<meta name="viewport" content="width=device-width,initial-scale=1">
<title>picamera MJPEG streaming demo</title>
</head>
<body>
<h1>PiCamera MJPEG Streaming Demo</h1>
<img src="stream.mjpg" width="640" height="480" />
</body>
</html>
"""

class StreamingOutput(object):
    def __init__(self):
        self.frame = None
        self.buffer = io.BytesIO()
        self.condition = Condition()

    def write(self, buf):
        if buf.startswith(b'\xff\xd8'):
            # New frame, copy the existing buffer's content and notify all
            # clients it's available
            self.buffer.truncate()
            with self.condition:
                self.frame = self.buffer.getvalue()
                self.condition.notify_all()
            self.buffer.seek(0)
        return self.buffer.write(buf)

class StreamingHandler(server.BaseHTTPRequestHandler):
    def do_GET(self):
        if self.path == '/':
            self.send_response(301)
            self.send_header('Location', '/index.html')
            self.end_headers()
        elif self.path == '/index.html':
            content = PAGE.encode('utf-8')
            self.send_response(200)
            self.send_header('Content-Type', 'text/html')
            self.send_header('Content-Length', len(content))
            self.end_headers()
            self.wfile.write(content)
        elif self.path == '/stream.mjpg':
            self.send_response(200)
            self.send_header('Age', 0)
            self.send_header('Cache-Control', 'no-cache, private')
            self.send_header('Pragma', 'no-cache')
            self.send_header('Content-Type', 'multipart/x-mixed-replace; boundary=FRAME')
            self.end_headers()
            try:
                while True:
                    with output.condition:
                        output.condition.wait()
                        frame = output.frame
                    self.wfile.write(b'--FRAME\r\n')
                    self.send_header('Content-Type', 'image/jpeg')
                    self.send_header('Content-Length', len(frame))
                    self.end_headers()
                    self.wfile.write(frame)
                    self.wfile.write(b'\r\n')
            except Exception as e:
                logging.warning(
                    'Removed streaming client %s: %s',
                    self.client_address, str(e))
        else:
            self.send_error(404)
            self.end_headers()

class StreamingServer(socketserver.ThreadingMixIn, server.HTTPServer):
    allow_reuse_address = True
    daemon_threads = True

with picamera.PiCamera(resolution='640x480', framerate=24) as camera:
    output = StreamingOutput()
    camera.start_recording(output, format='mjpeg')
    try:
        port = int(os.environ.get('PORT', '8000'))
        address = ('', port)
        server = StreamingServer(address, StreamingHandler)
        server.serve_forever()
    finally:
        camera.stop_recording()
  • Dockerfileを追加
FROM balenalib/rpi-raspbian

WORKDIR /app

RUN  apt update \
 && apt install -y python3-pip \
 && apt -y clean \
 && rm -rf /var/lib/apt/lists/*

COPY requirements.txt ./
RUN pip3 install --no-cache-dir -r requirements.txt

COPY . .

CMD ["python3", "./app.py"]
  • docker-compose.ymlに以下を記述
version: "3.3"
services:
  app:
    build: .
    working_dir: "/app"
    tty: true
    stdin_open: true
    privileged: true // カメラモジュールの使用に必須
    volumes:
      - .:/app
    environment:
      - PORT=8000
    ports:
      - "8000:8000"
    restart: always
  • コンテナ起動
docker-compose up -d

[[http://{raspberrypi_host}:8000]]にアクセスするとストリーミングが確認できる。

RaspberryPi4で試したところ、CPU使用率は6%~8%程度。

これで軽量ストリーミングサーバができた。

参考


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