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ESP32-CAM 实时 JPEG 图像传输与 Python 客户端接收教程

心靈之曲

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发布时间:2026-01-28 19:54:22

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来源于php中文网

原创

ESP32-CAM 实时 JPEG 图像传输与 Python 客户端接收教程

本文详解如何配置 esp32-cam 以 jpeg 格式捕获彩色图像,并通过 websocket 高效传输至 python 客户端,解决原灰度显示问题,实现真彩色、高分辨率图像接收与本地保存。

在嵌入式视觉应用中,ESP32-CAM 常被用作轻量级图像采集终端,但默认配置(如 PIXFORMAT_GRAYSCALE)或客户端解析逻辑不当,极易导致接收到的图像显示为灰度、失真甚至无法解码。本教程基于真实调试经验,系统性地重构了 ESP32-CAM 固件与 Python 客户端,确保端到端支持 标准 JPEG 编码的彩色图像(非原始 RGB/YUV 数据流),兼顾兼容性、效率与易用性。

✅ 关键修改点说明

1. ESP32-CAM 端:启用 JPEG 编码与合理帧尺寸

核心在于 camera_config_t 中的两项配置:

  • config.pixel_format = PIXFORMAT_JPEG;
    替代 PIXFORMAT_GRAYSCALE,让摄像头硬件直接输出 JPEG 压缩字节流(含完整色彩信息);
  • config.frame_size = FRAMESIZE_SVGA;(800×600)或 FRAMESIZE_QVGA(320×240)
    同时配合 config.jpeg_quality = 10;(取值 10–63,数值越小压缩越强、体积越小,10 是清晰度与带宽的良好平衡点)。
⚠️ 注意:若使用 PIXFORMAT_RGB565 或 PIXFORMAT_YUV422,需在 Python 端手动解析原始像素并转为 RGB,不仅代码复杂、内存占用高,且易因字节序/步长错误导致花屏;而 JPEG 是自包含的标准化格式,由 libjpeg 底层保障解码鲁棒性。

2. Python 客户端:使用异步 WebSocket + 直接写入二进制文件

原同步 websocket-client 库存在 recv_frame() 接口不适用于 JPEG 流、且未校验数据完整性的问题。新版采用 websockets(异步标准库):

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  • await ws.recv() 直接获取完整二进制帧(WebSocket 自动处理分帧与重组);
  • 使用 aiofiles.open(..., 'wb') 安全写入原始字节,避免编码干扰;
  • 文件后缀明确为 .jpg,确保后续可用 OpenCV/PIL/系统看图工具直接打开。
import websockets
import asyncio
import aiofiles

async def ws_client():
    url = "ws://192.168.1.3:80"  # 确保端口与 ESP32 WebSocketsServer 构造一致(此处为 80)
    async with websockets.connect(url) as ws:
        cmd = input("Enter 'capture' to take photo, or 'exit': ").strip()
        if cmd != "capture":
            print("Exited.")
            return

        await ws.send(cmd)
        print("Capture command sent.")

        # 接收 JPEG 二进制流(自动拼接完整帧)
        jpeg_data = await ws.recv()
        if isinstance(jpeg_data, bytes) and len(jpeg_data) > 1024:  # 粗略校验:JPEG 文件头为 b'\xff\xd8', 且长度合理
            async with aiofiles.open("received_image.jpg", "wb") as f:
                await f.write(jpeg_data)
            print(f"✅ JPEG received ({len(jpeg_data)} bytes). Saved as 'received_image.jpg'.")
        else:
            print("❌ Invalid or empty image data received.")

asyncio.run(ws_client())

3. 进阶建议(可选优化)

  • 添加超时与重连:在 ws.recv() 外包裹 asyncio.wait_for(..., timeout=10),防止网络异常卡死;
  • 实时预览(非保存):用 cv2.imdecode(np.frombuffer(jpeg_data, np.uint8), cv2.IMREAD_COLOR) 解码后 cv2.imshow();
  • 多图连续采集:服务端增加计数逻辑,客户端循环发送 capture 并按序命名文件(如 img_001.jpg);
  • 安全加固:ESP32 端验证 payload 长度与内容合法性,避免恶意指令注入。

✅ 验证与排错提示

  • 串口监控:上传 ESP32 固件后,观察串口输出是否打印 Image captured. Returning frame buffer data. 及具体字节数(SVGA JPEG 通常为 15–40 KB);
  • 网络连通性:确保 PC 与 ESP32 在同一局域网,ping 192.168.1.3 必须通;
  • 端口检查:ESP32 代码中 WebSocketsServer(80) 对应 Python 的 ws://...:80,若改用其他端口(如 81),URL 必须同步更新;
  • 防火墙:临时关闭 Windows/macOS 防火墙测试,排除拦截可能。

通过以上配置,您将获得一张标准、可直接查看的彩色 JPEG 图片——无需 Matplotlib 灰度映射,无需手动解析 RGB 通道,真正实现“即采即得”的工业级图像传输体验。

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