こんにちは、ヨシケンです！
今回は、ラズパイの最新作ラズパイ5（Raspberry Pi 5）を使って、ラズパイ上でAIを動かしてみたいと思います。これまでのラズパイに比べて、ラズパイ5は大幅に高性能化しているので、画像認識などの動きも良くなっているのではないでしょうか。前作ラズパイ４と比較しながら使っていきたいと思います。
今回の記事の流れ
1. 今回の電子工作に必要な部品群
今回必要な機器は、以下のようになっています。
必要な部品群：
| 名前、説明 | デバイス |
|---|---|
| Raspberry Pi 5 4GB
2023年9月に発表されたラズパイの最新版。ここでは4GB RAMを使っています。 |
 |
| USBカメラ
ラズパイのUSBに接続する小型のUSBカメラ |
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| MicroSDカード、接続するUSBケーブル、ディスプレイケーブルなど | 適宜必要に応じて |
これらの部品をそろえて、ラズパイ5でAIデバイスを作っていきます。
2. ラズパイ5（Raspberry Pi 5）について
ラズパイ5は、ラズベリーパイ財団から2023年9月に発表がありましたが、日本国内では2024年2月から店舗にも出回ってきました。そんなラズパイ5を手に入れて、まずは開封からラズパイOSを動かすための最低限のセットアップをしていきます。
ラズパイ5では、CPUがクアッドコア2.4 GHz Arm Cortex-A76になって高速化しています。ラズパイ公式ページでも、ラズパイ4の2倍以上速いとうたっているほどです。また、GPUも800 MHz VideoCore VIIになって、AI性能も向上しています。
CPUは２,３倍高速に、Power Buttonなども付く
さらに、RP1チップというラズパイのIOを司るチップが追加され、データの入出力が強化されています。これにより特にカメラとディスプレイの接続など映像系のパフォーマンスが向上しているとのこと。これは楽しみです。
まずは、ラズパイ5を使い始めるために、MicroSDカードにRaspberry Pi OSをインストールしていきます。Macの方は、brewコマンドでraspberry-pi-imagerをインストールします。それ以外の方は、こちらのページから使用環境に応じてインストーラをダウンロードします。
Macの人はbrewでイメージャーをインストール
ラズパイのインストーラであるイメージャをパソコンに入れたら、それを立ち上げます。このようなストレージやOSを選ぶ画面が立ち上がります。
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- ラズパイ・イメージャのインストールスクリーン
ストレージはパソコンに差したマイクロSDカード、デバイスはRaspberry Pi 5を選びます。そして最新のRaspberry Pi OS (bookworm)をインストールします。逆にこれまでのラズパイOSは、Legacy（ラズパイ4以前のもの）としてラズパイ5にはインストールできないようになっています。
OSのインストールが終わったら、SDカードをラズパイに差して起動します。あとで画面が必要になるので、HDMIでディスプレイにつなぐか、リモートデスクトップのVNC Viewerなどを入れておきます。ラズパイのRaspi-ConfigのInterface OptionでVNCをEnableにしておきます。
以下のサイトからVNCビューワをお使いの環境に合わせダウンロード、インストールしておきます。
https://www.realvnc.com/en/connect/download/viewer/
そして、パソコン側からVNCビューワでラズパイ5に接続します。
ラズパイ5のデスクトップが立ち上がりました。
手元で確かめてみても、ラズパイ5の起動時間は4と比べて2倍ほど速く、無線接続もかなり速くなっています。
左がラズパイ4の画面、右がラズパイ5の画面
それでは次にAI性能を確かめるために、ラズパイにAIを導入し、エッジAIをおこなってみます。
3. エッジAIを実行する
エッジAIとは、コンピュータにAIライブラリをインストールし、エッジ（端末）で動かす技術です。いくらラズパイが速くなって来たとはいえ、複雑な処理をするAIをこの小さなコンピュータ上で動かせるでしょうか。ここでは、画像解析のAIライブラリをラズパイ5にインストールし、その処理を見てみます。まず、必要なライブラリをインストールします。
$ sudo apt-get install -y libatlas-base-dev
$ sudo pip3 install -U pip
$ sudo pip3 --default-timeout=1000 install opencv-python==4.7.0.72
$ sudo pip3 install onnxruntime
基本的なライブラリをインストールします。
次に画像処理を行う、OpenCVをインストールします。