RPiCamera2 — Halide

Interface de contrôle et d'imagerie astronomique avancée pour Raspberry Pi, optimisée pour le capteur IMX585 et les sessions en ciel profond, planétaire et solaire.

Dérivé de RPiCamera de Gordon999, entièrement réécrit avec une interface graphique Pygame native, un pipeline de traitement RAW12 et des modules d'imagerie avancée compilés avec Halide pour les accélérations critiques.

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Matériel requis

Composant	Détail
Raspberry Pi 5	Architecture aarch64 — Debian 12 Bookworm
Capteur	IMX585 (nécessite libcamera custom)
Écran	7″ HDMI tactile recommandé — LCD Wiki
Stockage	NVMe SSD (recommandé, voire indispensable pour RAW12 haute cadence)
GPIO (optionnel)	Boutons externes mise au point / déclenchement
IMU (optionnel)	BNO085 à installer sur le RPI0 de la Minicam pour AstroHopper. Sur le RPI5: mise en station polaire / Finder

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Dépendances Python

pip3 install pygame opencv-python numpy matplotlib scipy scikit-image \
             picamera2 gpiozero Pillow websocket-client astropy

Bibliothèque	Usage
pygame	Interface graphique, events, affichage preview
opencv-python	Traitement d'image, débayérisation, alignement
numpy	Calculs matriciels, pipeline RAW
matplotlib	Histogrammes RGB/luminance
scipy	Filtres, reconstruction d'axe polaire robuste (N≥4)
scikit-image	Détection de pics, imagerie planétaire
picamera2	Interface Raspberry Pi Camera
gpiozero	Boutons GPIO externes
Pillow	Chargement/sauvegarde d'images
websocket-client	Communication MiniCam (caméra secondaire)
astropy	Position précise de Polaris (optionnel)

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Dépendances système

# Outils de base
sudo apt install ffmpeg libcamera-dev libcamera-apps

# ASTAP — plate solving (Finder, Push-To, Polar Align)
# Télécharger le binaire ARM64 et les catalogues sur https://www.hnsky.org/astap.htm
sudo cp astap /usr/bin/astap
sudo chmod +x /usr/bin/astap
sudo mkdir -p /opt/astap
# Copier les catalogues G05 ou D05 dans /opt/astap/

libcamera custom pour IMX585

Le programme nécessite la libcamera modifiée par will12753 pour le support complet du capteur IMX585 (RAW12, tuning, contrôles avancés).

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Installation

git clone https://github.com/remis-astr/Rpicamera2---Halide.git
cd Rpicamera2---Halide

Aucune étape de compilation Python n'est nécessaire. Les pipelines Halide sont précompilés en .so dans libastrostack/halide/.

Fichier de configuration

Copier et adapter PiLCConfig104.txt à la racine du projet. Ce fichier contient tous les paramètres persistants (résolution, gains, latitude/longitude observateur, chemins de sauvegarde, etc.).

Chemins de sauvegarde par défaut

Type	Répertoire
Photos / RAW	~/Pictures/ (NVMe recommandé — la carte SD est trop lente pour le RAW12 haute cadence)
Vidéos	~/Videos/
Live Stacks	~/stacks/live/
Config	~/PiLCConfig104.txt
Logs	~/rpicamera2.log

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Lancement

# Manuel
python3 RPiCamera2.py

Pour un démarrage automatique au boot, configurer start_rpicamera2.sh comme service systemd ou entrée autostart.

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Modes et fonctionnalités

Imagerie

Mode	Description
Preview	Aperçu temps réel avec histogramme, HFR/FWHM, SNR, AF
Still / RAW	Capture JPEG, PNG, RAW12 (DNG-compatible)
Vidéo	H.264, MJPEG, YUV420, RAW → SER (voir ci-dessous)
Timelapse / AllSky	Acquisition séquentielle, stacking timelapse

Vidéo et zoom

Le mode zoom active un recadrage ROI sur le capteur, réduisant la résolution et augmentant significativement le framerate. Pour l'IMX585 :

Résolution	FPS max
640 × 480	~220 fps
800 × 600	~178 fps
1280 × 720	~150 fps
1920 × 1080	~100 fps
2880 × 2160	~51 fps

Les vidéos YUV420 et RAW peuvent être converties automatiquement au format SER (avec timestamps, compatible RegiStax / AutoStakkert!3 / PIPP).

Traitement avancé

Mode	Description
Live Stack DSO	Empilement temps réel RAW12 natif — pipeline Halide + GHS stretch
Lucky Stack RGB8	Sélection des meilleures frames sur flux RGB8/YUV — score, alignement, stack, post-filtres
Lucky Stack RAW	Même pipeline mais en domaine Bayer RAW12 : score sur canal G1 linéaire, alignement sous-pixel, débayérisation unique en fin de stack — pas d'artefact ISP, 12 bits préservés
JSK Live	Pipeline HDR + débruitage pour ciel profond : RAW12 → stack (1–4 frames) → fusion HDR (médiane / moyenne / Mertens) → débayer → débruitage (bilatéral, Gaussian, médian, guided) → stretch. Accéléré ×16 via pipeline Halide AOT
Galaxy	Live stack pipeline HDR (JSK) avec enhancement galactique multi-échelle : réduction d'étoiles (ouverture morphologique) + filtre Frangi structurel modifié + USM multi-échelle. 3 presets : Elliptique, Spirale, Par la tranche
Moon Mineral	6 presets scientifiques — saturation HSV, décorrélation PCA, faux-couleurs spectral NASA
Solar	Traitement dédié imagerie solaire
Collimation	Assistant de collimation par cercles concentriques

MiniCam (caméra secondaire)

Contrôle d'une deuxième caméra (Pi Zero / Pi 5) via WiFi ou USB-gadget :

Sous-mode	Description
Live Stack	DSO sur la MiniCam en parallèle
Galaxy	Stack galaxies RAW
Lucky RAW	Lucky imaging RAW depuis la MiniCam
Solve (Push-To)	Plate solving ASTAP + synchronisation Stellarium via protocole LX200
Finder	Vue grand champ pour pointage
Polar Align	Mise en station polaire de la table équatoriale (voir ci-dessous)

Mise en station polaire

Accessible depuis le bouton POLAR ALIGN du panneau MiniCam.

1. Capturer N positions (3 à 6) — la table tourne sur ~14° pendant la session
2. Plate solving ASTAP automatique sur chaque capture
3. Calcul de l'axe : produit vectoriel (N=3) ou moindres carrés robuste scipy (N≥4)
4. Résultat : ΔAlt et ΔAz en arcminutes avec carte polaire Pygame (NCP, Polaris rotatif, flèche de correction)
5. Guidage live : phases LIVE_ALT et LIVE_AZ avec feedback IMU en temps réel

Précision typique avec ASTAP (~5") et 14° d'arc : ±2–10' selon le nombre de captures.

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Structure du projet

RPiCamera2.py              # Programme principal (~20 000 lignes)
polar_alignment.py         # Calculs purs mise en station (coordonnées, axe, IMU)
polar_widgets.py           # Widget carte polaire Pygame
polar_align_screen.py      # Interface mise en station (machine à états 5 phases)
start_rpicamera2.sh        # Script de lancement
PiLCConfig104.txt          # Configuration persistante
libastrostack/
  ├── session.py           # Pipeline Live Stack RAW12
  ├── lucky_imaging.py     # Lucky stack RGB/RAW
  ├── jsk_live.py          # Pipeline JSK planétaire
  ├── mineral_moon.py      # Traitement lune minérale
  ├── solar.py             # Traitement solaire
  ├── minicam.py           # Interface caméra secondaire
  ├── platesolve.py        # Plate solving ASTAP
  ├── stellarium_client.py # Protocole LX200 / Stellarium
  ├── aligner.py           # Alignement inter-frames
  ├── stretch.py           # GHS, Arcsinh, Log, MTF
  ├── finder/              # Mode Finder + Push-To + IMU AstroHopper
  └── halide/              # Pipelines Halide AOT (.so précompilés ARM64)

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Calibration IMU (AstroHopper / Polar Align)

Le module IMU utilise un BNO085 connecté à la MiniCam via I²C. La calibration des biais se fait depuis l'interface web de la MiniCam (http://<ip>:8000). Les axes sont remappés en convention Y-up avec zone morte configurable.

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Crédits

• Programme de base : Gordon999/RPiCamera — licence MIT
• libcamera IMX585 : will12753/libcamera-imx585
• Plate solving : ASTAP — Han Kleijn
• Capteur IMX585 : SOHO Enterprise

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Licence

GPL-3.0 — voir fichier LICENSE.
Attributions tierces dans NOTICE.