Popolnoma opremljena zunanja varnostna kamera na osnovi Raspberry Pi: 21 korakov

2024 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-30 12:04

Če ste imeli s poceni spletnimi kamerami, njihovo slabo napisano programsko opremo in/ali neustrezno strojno opremo razočarane izkušnje, lahko preprosto zgradite polprofesionalno spletno kamero z Raspberry Pi in nekaj drugimi elektronskimi komponentami, na katerih je enostavno najti brezplačno in lažno PiWebcam -odporna programska oprema, ki z enim samim klikom spremeni vašo napravo v zmogljivo in popolno spletno kamero.

1. korak: Navdih

Potem ko sem se boril proti omejeni programski opremi večine poceni varnostnih kamer na trgu (npr. Slab nočni vid, nejasna aplikacija za konfiguracijo, brez snemanja brez povezave, netočno zaznavanje gibanja itd.), Sem se odločil, da bom sam in Raspberry Pi zgradil nekaj se mi je zdela najprimernejša platforma.

Tudi če obstaja že kar lepo število projektov za uporabo Raspberry Pi kot spletne kamere, se mi osebno zdijo preveč zapletene in na splošno bolj ad-hoc rešitve za napredne uporabnike in ne omejenih izdelkov.

Kljub temu se večina osredotoča le na programsko opremo in ne na strojno opremo, kar je enako pomembno za uporabo varnostne kamere.

2. korak: Strojna oprema

Za izdelavo spletne kamere v zaprtih prostorih bi preprosta Raspberry Pi (kateri koli model) in priložena kamera (kateri koli model) z IR LED za nočni vid delovali v redu. S to kombinacijo je na voljo že veliko kompletov, zato, če želite to doseči, kupite enega od njih in preskočite na 12. korak.

Ista strojna oprema pa ne bi ustrezala zunanji kameri: slika, posneta z IR-kamero Raspberry zunaj vaše hiše, bi bila videti večinoma rožnato (zaradi infrardeče svetlobe, ki jo ujame kamera) in z majhno zunanjostjo -IR LED diode v škatli, ne bi mogli videti ničesar več kot 1 meter.

Za rešitev prve težave potrebujemo nekaj, kar se imenuje mehanski filter IR CUT, ki vam v bistvu vrne prave barve pri dnevni svetlobi, vendar še vedno omogoča zajem IR luči ponoči. Večina naprav na trgu ima dve žici: en kratek impulz na eni žici bo premaknil IR filter pred senzorjem (dnevni način), en kratek impulz na drugi žici bo odstranil filter (nočni način). Običajno delujejo med 3v in 9v in če smo priključeni na našo malino, imamo lahko popoln nadzor nad tem, kdaj preklopiti nočni način. Vendar IR Cut filtra ni mogoče nadzorovati neposredno s čepa maline, saj mehanski del v njem potrebuje veliko več toka kot tisti, ki ga lahko napaja Pi. To se bomo izognili z uporabo H-Bridgea, ki ga poganja Raspberryjev 5v in ga nadzirata dva zatiča.

Za rešitev drugega problema bi potrebovali močnejšo ploščo z IR LED diodami, da bi dosegli dostojen nočni vid. Plošče z manj, a večjimi LED diodami imajo prednost pred tistimi z veliko drobnimi LED diodami. Večina plošč na trgu ima priključen tudi LDR (od svetlobe odvisen upor), ki se uporablja za določanje, kdaj vklopiti LED, če so temne. Običajno delujejo pri napetosti 12v in imajo majhen vtič (z oznako "IRC"), ki ga lahko uporabite za priključitev IR rezanega filtra. Vendar se skozi ta vtič ne pošlje nobenega impulza, vendar se ponoči (prižgane LED diode) ustvari (običajno) padec napetosti 5v med žicami in ozemljitvijo. Če pritrdimo eno od žic na našo malino in spremljamo signal zatiča, lahko ugotovimo, ali vstopamo ali zapuščamo nočni način (kar počne PiWebcam)

Zadnja stvar pri strojni opremi je, kako napajati Raspberry Pi. Ker imamo 12v napajalnik in potrebujemo 5v za napajanje Pi, je potreben regulator napetosti.

3. korak: Programska oprema

Ideja PiWebcam je bila zagotoviti zmogljivo slikovno platformo za vse, ne glede na njegovo predhodno znanje. Namestitveni skript bo poskrbel za popolno konfiguracijo sistema z razumnimi privzetimi nastavitvami in uporabniku omogočal prilagajanje prek čistega in mobilnim prijaznega spletnega vmesnika le zelo omejenega števila ustreznih parametrov. Kljub temu lahko PiWebcam zahvaljujoč svoji zmogljivi funkciji zaznavanja gibanja, razširjeni z zmožnostmi prepoznavanja predmetov, ki jih poganja model umetne inteligence, uporabnika obvesti o vsakem zaznanem gibanju, tako da pošlje posnetek prejemniku e-pošte ali pa ga objavi na priljubljenem kanalu Slack.

• Stran projekta:
• Navodila za uporabo:

4. korak: Predmet materiala

Naslednji material je za spletno kamero na prostem, vgrajeno v to vadnico:

• Raspberry Pi Zero W
• Kamera Raspberry Pi (kateri koli model, ta vključuje IR filter)
• Kabel za kamero Raspberry Pi Zero
• Vodotesno ohišje fotoaparata (kateri koli model, v katerega bi ustrezala malina)
• SD kartica (priporočeno 16 GB)
• IR LED plošča (katera koli plošča, ki ustreza ohišju kamere)
• IR Cut filter (samo če še ni vgrajen v fotoaparat)
• Regulator 12v - 5v (zagotovite, da je regulator dolžine, ki lahko zagotovi nazadnje 1A)
• Moški vtič Micro USB
• 12v ženski vtič
• 12v 3A napajalnik
• H-most
• Samice-samice Dupont cales

5. korak: Priprava komponent

Pretvornik (regulator napetosti) je odgovoren za pretvorbo 12v napajanja v 5v, ki ga zahteva Raspberry Pi. Večina sestavnih delov na trgu je nastavljivih (npr. Z obračanjem vijaka lahko spremenite izhodno napetost). Ker je mogoče vijak v spletni kameri pomotoma premakniti, da zagotovite stabilen in stalen izhod 5V, vstavite nekaj kositra v režo za 5v, da spajate oba roba in prerežete žico na tiskanem vezju (z nožem), ki gre v "ADJ" (zgoraj levo na sliki)

Ker želimo imeti skozi Raspberry popoln nadzor nad filtrom IR Cut (ne glede na to, ali je filter vgrajen v kamero, kot je na sliki), se moramo znebiti majhnega priključka. Prerežite dve žici in za vsako žico priključite ženski dupont kabel. Majhnega vtiča ne zavrzite, ker ga moramo uporabiti za pridobitev statusa LDR, nameščenega na IR LED ploščo. Priključite še en ženski kabel dupont na eno od obeh žic (ni važno katero).

Korak 6: Priključite IR ploščo na napajalnik

Začnimo s priključitvijo 12 -voltnega napajalnega vhoda, ki vstopa v naše golo ohišje kamere, na komponente.

Na negativno (črno) žico priključite naslednje:

• Negativna žica IR LED plošče
• Negativna žica pretvornika dolarjev
• Negativna žica na moški priključek USB

Na pozitivno (rdečo) žico priključite naslednje:

• Pozitivna (12v) žica IR LED plošče
• Vin žica pretvornika dolarjev

7. korak: Vklopite Raspberry Pi

Priključite žico Vout pretvornika dolarja v vtič USB, ki napaja Raspberry.

Po priključitvi vseh žic jih spajkajte ali pa jih le pritrdite z izolacijskim trakom.

8. korak: Priključite IR filter

Ker IR Cut filtra ni mogoče upravljati neposredno z zatiča Raspberry, bomo uporabili H-Bridge, ki ga poganja Raspberryjev 5v pin in ga upravljamo z dvema nožicama.

• Priključite pin 4 (5v) maline na "+" H-mostu
• Priključite pin 5 (GND) maline na "-" H-mostu
• Priključite pin 39 (BCM 20) maline na INT1 H-mostu
• Priključite pin 36 (BCM 16) maline na INT2 H-mostu
• Priključite dve žici IR rezalnega filtra na MOTOR1 in MOTOR2 ali H-most

Na ta način, ko bo impulz poslan npr. pin 39, 5v bo dobavljen v MOTOR1, zaradi česar se filter preklopi.

9. korak: IR LED ploščo povežite z malino

Da bi vedeli, kdaj se mrači, uporabljamo LDR, nameščen na plošči IR LED. V prejšnjih korakih uporabite majhen vtič, izrezan iz IR filtra, eno stran priključite na konektor z oznako "IRC" na plošči IR LED, drugo pa na pin 40 (BCM 21) maline.

10. korak: kamero namestite na IR LED ploščo

Kamero pritrdite na namensko režo plošče IR LED z izolacijskim trakom ali na kakšen drug način. Na tej stopnji je treba upoštevati:

• Plošča IR LED se ob vklopu zelo segreje, zato ustrezno zaščitite kamero;
• Prepričajte se, da nobena infrardeča svetloba ne more vstopiti v režo, kjer je fotoaparat; Odboj IR svetlobe je eden najpogostejših razlogov, zakaj je nočni vid slab (zamegljen);
• Poskrbite, da med objektivom in steklom ohišja fotoaparata ostane nekaj prostora, sicer lahko pride do odboja ali popačenja slike;

Ohišja kamere še NE zapirajte:-)

11. korak: 1. možnost - utripa vnaprej konfigurirano sliko PiWebcam (priporočeno)

• Prenesite najnovejšo sliko PiWebcam (PiWebcam_vX. X.img.zip) s spletnega mesta
• Razpakirajte datoteko Zapišite sliko na kartico SD (https://www.raspberrypi.org/documentation/installation/installing-images/)
• Priključite kartico SD na svoj Raspberry Pi in jo vklopite
• Naprava bo začela delovati kot dostopna točka
• Nadaljujte z opravili po namestitvi

12. korak: 2. možnost - Ustvarite sliko PiWebcam

Za izdelavo slike PiWebcam je potrebna nova namestitev Raspbiana in kartice SD. Ne uporabljajte znova obstoječe namestitve, ampak začnite od začetka:

• Prenesite operacijski sistem Raspbian Stretch Lite
• Zapišite sliko na kartico SD (na primer z uporabo Win32 Disk Imager)

13. korak: 2. možnost - Kopirajte PiWebcam na kartico SD

Prenesite najnovejšo izdajo PiWebcam (PiWebcam_vX. X.zip), izvlecite in kopirajte imenik "PiWebcam" v zagonsko particijo.

Za namestitev brez glave v zagonsko particijo uporabite tudi prazno datoteko z imenom "ssh" in "wpa_supplicant.conf" z omrežno konfiguracijo. Na ta način se bo Raspberry ob zagonu začel povezovati z vašim omrežjem WiFi in kabla HDMI sploh ne boste potrebovali, lahko pa se nanj povežete neposredno prek SSH.

14. korak: 2. možnost - vklopite malino in se povežite z njo

Priključite kartico SD na svoj Raspberry Pi, jo vklopite in z odjemalcem SSH (ali PuTTY v sistemu Windows) povežite z njo:

• Ime gostitelja: raspberrypi.local
• Uporabniško ime: pi
• Geslo: malina

Korak 15: Možnost 2 - Konfigurirajte sistem za PiWebcam

Ko se prepričate, da je Raspberry povezan z internetom, zaženite naslednji ukaz:

sudo /boot/PiWebcam/PiWebcam.sh namestite

To bo v celoti konfiguriralo sistem in namestilo potrebne odvisnosti.

Na koncu namestitve boste morali znova zagnati napravo, da bodo spremembe popolnoma učinkovite. Vse poverilnice bodo povzete na zaslonu.

Upoštevajte, da je zadnjih 6 znakov naključnih (npr. PiWebcam-e533fe) in se razlikujejo od naprave do naprave.

Korak 16: Opravila po namestitvi - povežite se z WiFi dostopno točko PiWebcam

Ko je naprava vklopljena, bo začela delovati kot dostopna točka.

Povežite se z omrežjem WiFi, ki ga ustvari naprava. Geslo za omrežje in geslo skrbniškega uporabnika (tako za spletni vmesnik kot za SSH) sta enaka SSID (npr. PiWebcam-XXXXX). Brskalnik usmerite na https://PiWebcam.local in overite z uporabniškim imenom "admin" in z geslom, ki je enako imenu omrežja.

17. korak: Spletno kamero povežite z omrežjem WiFi

Če želite spletno kamero povezati z obstoječim omrežjem WiFi, pojdite na Naprava / omrežje, izberite »Odjemalec WiFi« in vnesite »Omrežje WiFi« in »Geslo«.

Počakajte 1-2 minuti, se znova povežite z omrežjem in brskalnik usmerite na https://camera_name.your_network (npr. Http: //PiWebcam-e533fe.local)

18. korak: zaprite ohišje spletne kamere

Ko je bilo enkrat preizkušeno, da je do spletne kamere mogoče dostopati prek omrežja, in izvedena osnovna konfiguracija, predstavljena v prejšnjem koraku, je zdaj čas, da zapremo ohišje.

19. korak: Začnite s PiWebcam

PiWebcam že ima razumne privzete nastavitve. Ko je nameščen, dodatna konfiguracija ni potrebna; PiWebcam bo začel snemati posnetke in snemati videoposnetke, ne glede na to, ali je povezan z omrežjem ali ne.

Celotno konfiguracijo naprave (fotoaparat, omrežje, obvestila in sistemske nastavitve) je mogoče izvesti prek spletnega vmesnika. Konfiguracijsko datoteko je mogoče enostavno izvoziti in uvoziti pod napravo / sistem.

Ko zazna gibanje, bo PiWebcam začel snemati videoposnetek (ki bo nato na voljo v meniju »Predvajanje« spletnega vmesnika). Ko ne bo več gibanja, bo shranjena tudi slika, ki z rdečim okvirjem označi zaznano gibanje. Če je funkcija zaznavanja objektov omogočena, se vsako gibanje, ki ne vsebuje konfiguriranega predmeta, prezre, tako da se znižajo lažni pozitivi (npr. Če je zaznano gibanje, vendar ni identificirana nobena oseba).

Ko so obvestila omogočena, bo posnetek poslan na uporabnikov e-poštni naslov in/ali objavljen na konfiguriranem kanalu Slack. Če internetna povezava ni na voljo, bo obvestilo postavljeno v čakalno vrsto in sproščeno, ko se povezava naslednjič vzpostavi.

Podroben povzetek vseh razpoložljivih nastavitev je objavljen na strani projekta.

20. korak: Oddaljeni dostop do interneta

Po želji lahko do spletnega vmesnika dostopate iz interneta brez dodatne konfiguracije v omrežju ali domačem usmerjevalniku. Če želite omogočiti to funkcijo, potrdite ustrezno polje pod Naprava / omrežje.

Če je omogočen oddaljeni dostop do interneta, naprava sproži predor SSH prek serveo.net, ne da bi bilo treba v usmerjevalniku konfigurirati NAT ali UPnP. Ime naprave se uporablja kot ime gostitelja, izpostavljeni pa sta tako spletna kot ssh storitev.

21. korak: Tehnične podrobnosti

Vse datoteke PiWebcam se nahajajo na zagonski particiji kartice SD v imeniku PiWebcam. To vključuje eno datoteko bash, PiWebcam.sh in strani PHP za skrbniško ploščo.

Med postopkom namestitve se izvede zelo osnovna konfiguracija sistema, ustvari se slika initramfs in skript PiWebcam.sh se doda v /etc/rc.local, tako da se ob zagonu izvede s parametrom "configure".

Pri prvem ponovnem zagonu bo slika initramfs skrčila korensko particijo (ki jo je namestitveni program Raspbian razširil tako, da zapolni celotno kartico SD) in takoj za tem ustvarila podatkovno particijo.

Tako zagonski kot korenski datotečni sistem sta nameščena samo za branje, slika initram na korenskem datotečnem sistemu pa ustvari prekrivni datotečni sistem, tako da se vsaka sprememba sistema shrani samo v pomnilnik in se ob naslednjem ponovnem zagonu izgubi. Na ta način bo naprava bolj odporna na napačne konfiguracije, jo je mogoče zlahka obnoviti na tovarniške privzete vrednosti in lahko preživi do izpada električne energije, saj se med običajno uporabo na kartico SD ne zapisuje nobena sistemska datoteka. Podatkovni datotečni sistem je namesto tega formatiran s F2FS (Flash-Friendly File System), ki upošteva značilnosti pomnilniških naprav, ki temeljijo na bliskovnem pomnilniku.

Med zagonom PiWebcam prebere svojo konfiguracijsko datoteko, shranjeno na /boot/PiWebcam/PiWebcam.conf, konfigurira sistem, kamero, omrežje in obvestila glede na tam najdene nastavitve in razmesti spletni vmesnik iz/boot/PiWebcam/web v korenino spletnega mesta.

Tako filmi kot filmi so shranjeni v podatkovnem sistemu in združeni v mape po letu/mesecu/dnevu/uri, kar omogoča lažji dostop. Vse posnetke je mogoče pregledati prek spletnega vmesnika s sodobnim indeksirnikom datotek h5ai, ki omogoča privlačen prikaz datotek in imenikov ter ponuja predoglede slik in videa brez predhodnega prenosa vsebine.

Ko zazna gibanje, se prek dogodka gibanja on_picture_save/on_movie_end prikliče PiWebcam.sh s parametrom "notify". Če je za nadaljnjo analizo slike omogočeno zaznavanje predmetov, se slika pošlje v Clarifai, da prepozna vse predmete na sliki. To bi bilo odlično za znižanje lažno pozitivnih rezultatov, npr. če vas zanima, če v vaši hiši kdo krade in ne samo nenadno menjavo svetlobe.

Po tem PiWebcam preveri, ali je na voljo internetna povezava, in če je tako, pošlje obvestilo. Poleg tradicionalnih e-poštnih obvestil, poslanih s ssmtp, s priloženo zaznano sliko, lahko PiWebcam isto sliko prenese tudi na Slack kanal. Če ne poznate Slacka, preverite (); je odlično orodje za sodelovanje, lahko pa ga uporabite tudi za ustvarjanje skupine, namenjene vaši družini, omogočanje dostopa družinskim članom, klepetanje z njimi in omogočanje pripomočkov PiWebcam ali Home Automation (na primer eGeoffrey), da tam objavljajo posodobitve. Če internetne povezave ni, se obvestilo ne izgubi, ampak je v čakalni vrsti in poslano, ko je povezava obnovljena.

Funkcija nadgradnje je na voljo tudi prek spletnega vmesnika.