Как подключать камеры к Raspberry Pi и настраивать их. Как установить и настроить модуль камеры Raspberry Pi с камеры raspberry pi
Доброе время суток!
В предновогоднюю ночь у меня возникла идея соорудить некое подобие видеонаблюдения. Все необходимое у меня имелось на руках:
- Одноплатный компьютер Raspberry Pi Model B
- Web-камера LOGITECH HD Webcam C270
Знакомство
Итак, для начала познакомимся c главным «компонентом»:Внешний вид Raspberry Pi:
Характеристики:
- Broadcom BCM2835 700MHz ARM1176JZFS processor with FPU and Videocore 4 GPU
- GPU provides Open GL ES 2.0, hardware-accelerated OpenVG, and 1080p30 H.264 high-profile decode
- GPU is capable of 1Gpixel/s, 1.5Gtexel/s or 24GFLOPs with texture filtering and DMA infrastructure
- 512MB RAM
- Boots from SD card, running a version of the Linux operating system
- 10/100 BaseT Ethernet socket
- HDMI video out socket
- 2 x USB 2.0 sockets
- RCA composite video out socket
- SD card socket
- Powered from microUSB socket
- 3.5mm audio out jack
- Raspberry Pi HD video camera connector
- Size: 85.6 x 53.98 x 17mm"
Список официально поддерживаемых дистрибутивов можно найти . Я же остановил свой выбор на Raspbian без графической оболочки.
Процесс установки достаточно прост и не нуждается в подробном описании, поэтому перечислю основные факты, на которые стоит обратить внимание:
- Настройка часового пояса
- Настройка имени компьютера
- Включение доступа по SSH
- Обновление системы
Подготовка
Для начала выполним установку всех необходимых пакетов:sudo apt-get install imagemagick libav-tools libjpeg8-dev subversion
После чего скачаем и соберем mjpg-streamer:
sudo svn co https://svn.code.sf.net/p/mjpg-streamer/code/mjpg-streamer/ mjpg-streamer cd mjpg-streamer make
Т.к. у нас все данные будут храниться в облаке, настроим работу с удаленной файловой системой по WebDAV:
sudo apt-get install davfs2 sudo mkdir /mnt/dav sudo mount -t davfs https://webdav.yandex.ru /mnt/dav -o uid=pi,gid=pi
Для того, чтобы не вводить каждый раз имя пользователя и пароль, нужно добавить их в файл
/etc/davfs2/secrets
/mnt/dav user password
Рабочий процесс
Добавим в /etc/rc.local команды для монтирования WebDAV и запуска скрипта для трансляции в сеть:mount -t davfs https://webdav.yandex.ru /mnt/dav -o uid=pi,gid=pi cd /home/pi/mjpg-streamer && ./mjpg_streamer -i "./input_uvc.so" -o "./output_http.so -w ./www"
Теперь, зайдя по адресу http://:8080/ мы получим доступ к камере. Осталось только сделать проброс порта на роутере и можно получить доступ к камере за пределами локальной сети.
Создание timelapse видео
Первым делом нам надо получить изображение с камеры. Т.к. она уже занята (изображение транслируется веб-сервером), то воспользуемся возможностью получения текущей картинки с веб-сервера:curl http://localhost:8080/?action=snapshot > out.jpg
В случае, если мы хотим нарисовать дату снимка на изображение, то мы можем воспользоваться командой convert
timestamp=`stat -c %y out.jpg` convert out.jpg -fill black -fill white -pointsize 15 -draw "text 5,15 "${timestamp:0:19}"" out_.jpg
Полная версия скрипта:
#!/bin/bash filename=$(perl -e "print time") foldername=$(date --rfc-3339=date) curl http://localhost:8080/?action=snapshot > $filename timestamp=`stat -c %y $filename` mkdir /mnt/dav/out/$foldername convert $filename -fill black -fill white -pointsize 15 -draw "text 5,15 "${timestamp:0:19}"" /mnt/dav/out/$foldername/$filename.jpg rm $filename
Сборка видео осуществляется командой avconv:
avconv -r 10 -i %06d.jpg -r 10 -vcodec mjpeg -qscale 1 out.avi
Полная версия скрипта сборки видео:
#!/bin/bash filename=$(date --rfc-3339=date) i=0 for f in `ls -tr /mnt/dav/out/$filename/*.jpg 2>/dev/null` do newf=`printf %06d $i`.jpg echo $f "-->" $newf mv $f $newf i=$((i+1)) done rmdir -R /mnt/dav/out/$filename/ avconv -r 10 -i %06d.jpg -r 10 -vcodec mjpeg -qscale 1 /mnt/dav/$filename.avi rm *.jpg
Теперь осталось только прописать выполнение скриптов в планировщике Cron:
* * * * * pi bash /home/pi/cam.sh 59 23 * * * pi bash /home/pi/build.sh
Пример видео
Заключение
Данный подход помогает избавиться от необходимости траты большого количества времени на просмотр видео, а так-же удешевляет конечный продукт. Благодаря присутствию полноценной ОС, появляется возможность расширять функционал в нужном направлении.Краткая инструкция по подключению и использованию аппаратной камеры для Raspberry Pi Обратите внимание, что камера может быть повреждена статическим электричеством. Перед тем, как достать камеру рекомендуется дотронуться до заземлённого объекта (например до радиатора батареи отопления), чтобы снять заряд. Камера подсоединяется к плате при помощи гибкого шлейфа. Разъём для шлейфа находится между Ethernet и HDMI портами. Объектив камеры может быть закрыт прозрачной защитной плёнкой, перед использованием её нужно удалить.
Включаем поддержку камеры в Raspbian
Загрузите Raspberry Pi и осуществите вход в систему (по умолчанию имя пользователя - pi , пароль - raspberry ). В терминале выполните команды для обновления дистрибутива Raspbian до последний версии: sudo apt-get update
sudo apt-get upgrade
Программное обеспечение для работы с камерой
raspivid консольное приложение для записи видео с камеры.
raspistill приложения для получения изображений с камеры параметры -o или –output определяют имя выходного файла -t или –timeout длительность записи видео (по умолчанию 5 секунд) -d или –demo запись в режиме демонстрации возможностей. Будут использованы все возможные эффекты
Примеры: raspistill -o image.jpg - захват изображения в.jpg формате
raspivid -o video.h264 - захват 5-ти секундного видео в формате h264
raspivid -o video.h264 -t 10000 - захват 10-ти секундного видео в формате h264
raspivid -o video.h264 -t 10000 -d - захват 10-ти секундного видео в формате h264 в режиме демонстрации возможностей
Посмотреть все возможные параметры для приложений raspivid и raspistill можно следующим образом:raspivid | less, raspistill | less
Используйте курсор для перемещения по списку или введите "q" для выходаПодробное описание параметров для программного обеспечения камеры можно найти
Передача потокового видео по сети
Для передачи видео выполняем на Raspberry Pi команду
raspivid -t 999999 -o - | nc 5001
Для просмотра видео на клиенте необходимо установить mplayer и netcat и запустить их следующим образом nc -l -p 5001 | mplayer -fps 31 -cache 1024 для Linux
Доброе время суток!
В предновогоднюю ночь у меня возникла идея соорудить некое подобие видеонаблюдения. Все необходимое у меня имелось на руках:
- Одноплатный компьютер Raspberry Pi Model B
- Web-камера LOGITECH HD Webcam C270
Знакомство
Итак, для начала познакомимся c главным «компонентом»:Внешний вид Raspberry Pi:
Характеристики:
- Broadcom BCM2835 700MHz ARM1176JZFS processor with FPU and Videocore 4 GPU
- GPU provides Open GL ES 2.0, hardware-accelerated OpenVG, and 1080p30 H.264 high-profile decode
- GPU is capable of 1Gpixel/s, 1.5Gtexel/s or 24GFLOPs with texture filtering and DMA infrastructure
- 512MB RAM
- Boots from SD card, running a version of the Linux operating system
- 10/100 BaseT Ethernet socket
- HDMI video out socket
- 2 x USB 2.0 sockets
- RCA composite video out socket
- SD card socket
- Powered from microUSB socket
- 3.5mm audio out jack
- Raspberry Pi HD video camera connector
- Size: 85.6 x 53.98 x 17mm"
Список официально поддерживаемых дистрибутивов можно найти . Я же остановил свой выбор на Raspbian без графической оболочки.
Процесс установки достаточно прост и не нуждается в подробном описании, поэтому перечислю основные факты, на которые стоит обратить внимание:
- Настройка часового пояса
- Настройка имени компьютера
- Включение доступа по SSH
- Обновление системы
Подготовка
Для начала выполним установку всех необходимых пакетов:sudo apt-get install imagemagick libav-tools libjpeg8-dev subversion
После чего скачаем и соберем mjpg-streamer:
sudo svn co https://svn.code.sf.net/p/mjpg-streamer/code/mjpg-streamer/ mjpg-streamer cd mjpg-streamer make
Т.к. у нас все данные будут храниться в облаке, настроим работу с удаленной файловой системой по WebDAV:
sudo apt-get install davfs2 sudo mkdir /mnt/dav sudo mount -t davfs https://webdav.yandex.ru /mnt/dav -o uid=pi,gid=pi
Для того, чтобы не вводить каждый раз имя пользователя и пароль, нужно добавить их в файл
/etc/davfs2/secrets
/mnt/dav user password
Рабочий процесс
Добавим в /etc/rc.local команды для монтирования WebDAV и запуска скрипта для трансляции в сеть:mount -t davfs https://webdav.yandex.ru /mnt/dav -o uid=pi,gid=pi cd /home/pi/mjpg-streamer && ./mjpg_streamer -i "./input_uvc.so" -o "./output_http.so -w ./www"
Теперь, зайдя по адресу http://:8080/ мы получим доступ к камере. Осталось только сделать проброс порта на роутере и можно получить доступ к камере за пределами локальной сети.
Создание timelapse видео
Первым делом нам надо получить изображение с камеры. Т.к. она уже занята (изображение транслируется веб-сервером), то воспользуемся возможностью получения текущей картинки с веб-сервера:curl http://localhost:8080/?action=snapshot > out.jpg
В случае, если мы хотим нарисовать дату снимка на изображение, то мы можем воспользоваться командой convert
timestamp=`stat -c %y out.jpg` convert out.jpg -fill black -fill white -pointsize 15 -draw "text 5,15 "${timestamp:0:19}"" out_.jpg
Полная версия скрипта:
#!/bin/bash filename=$(perl -e "print time") foldername=$(date --rfc-3339=date) curl http://localhost:8080/?action=snapshot > $filename timestamp=`stat -c %y $filename` mkdir /mnt/dav/out/$foldername convert $filename -fill black -fill white -pointsize 15 -draw "text 5,15 "${timestamp:0:19}"" /mnt/dav/out/$foldername/$filename.jpg rm $filename
Сборка видео осуществляется командой avconv:
avconv -r 10 -i %06d.jpg -r 10 -vcodec mjpeg -qscale 1 out.avi
Полная версия скрипта сборки видео:
#!/bin/bash filename=$(date --rfc-3339=date) i=0 for f in `ls -tr /mnt/dav/out/$filename/*.jpg 2>/dev/null` do newf=`printf %06d $i`.jpg echo $f "-->" $newf mv $f $newf i=$((i+1)) done rmdir -R /mnt/dav/out/$filename/ avconv -r 10 -i %06d.jpg -r 10 -vcodec mjpeg -qscale 1 /mnt/dav/$filename.avi rm *.jpg
Теперь осталось только прописать выполнение скриптов в планировщике Cron:
* * * * * pi bash /home/pi/cam.sh 59 23 * * * pi bash /home/pi/build.sh
Пример видео
Заключение
Данный подход помогает избавиться от необходимости траты большого количества времени на просмотр видео, а так-же удешевляет конечный продукт. Благодаря присутствию полноценной ОС, появляется возможность расширять функционал в нужном направлении.Опубліковано 03.12.2014
Матрица камеры 5 MP , камера имеет объектив с фиксированным фокусом и позволяет получать фотоснимки с разрешением 2592×1944 . Видео: 1080p, FPS: 30 кадров в секунду, 720p при 60 кадров в секунду и 640×480 до 90 кадров в секунду. Камера полностью поддерживается операционной системой Raspbian.
Подключение камеры
Будьте осторожны! Статическое электричество может вывести камеру со строя! Модуль камеры подключается к Raspberry Pi гибким шлейфом в разъем, который расположен между Ethernet и HDMI .
Сначала вытяните фиксатор разъема, вставьте гибкий шлейф контактами к HDMI разъему. Шлейф должен заходить без усилий. После чего зажмите шлейф фиксатором, осторожно засунув его в разъем.
Камера весит около 3 граммов и имеет миниатюрные размеры. Для нормальной фиксации камеры рекомендую сделать любой держатель. Держатель, который Вы видите на фото, напечатанный на 3D принтере.
Sudo apt-get update sudo apt-get upgrade
После чего запускаем raspi-config и включаем поддержку камеры:
Sudo raspi-config
Меняем Disable на Enable
Перезагружаем Raspberry Pi:
Съемка с Raspberry Pi с помощью модуля камеры
Существует два стандартных инструмента для работы с камерой raspivid и raspistill . Камера позволяет работать с графическими эффектами и общими параметрами камеры. Вы можете менять баланс белого, фокусировку, тип фото, экспозицию, ISO, и т.п.
Фото (raspistill)
Утилита производит захват изображения в формате JPEG. Использование параметров команды raspistill :
Usage: raspistill
Image parameter commands
-?, --help: This help information
-w, --width: Set image width
Следующая команда записывает фото, сделанное камерой, в файл photo.jpg. Файл будет записан в текущей директории:
Raspistill -o photo.jpg
Фото будет размером 2592×1944 (5 Мп). Для изменения параметров фото используйте параметры, которые описаны выше.
Сделать фото 640×480:
Raspistill -o image.jpg -w 640 -h 480
Видео (raspivid)
Утилита производит захват видео в формате H264 . Использование параметров команды raspivid :
Usage: raspivid
Image parameter commands
-?, --help: This help information
-w, --width: Set image width
Следующая команда записывает 20 секунд видео в формате h264:
Raspivid -t 20000 -o video.h264
Для более детального изучения этих команд рекомендую ознакомиться с файлом . В нем приведено много примеров, демонстрирующих все возможности модуля камеры.
Потоковое видео
Для получения потокового видео установим на Raspberry Pi mjpg-streamer . Сначала установим необходимые для mjpg-streamer пакеты:
Apt-get install cmake apt-get install subversion apt-get install libv4l-dev apt-get install libjpeg8-dev apt-get install imagemagick
Теперь устанавливаем mjpg-streamer :
Wget github.com/jacksonliam/mjpg-streamer/archive/master.zip unzip ./master -d ./ms cd ./ms/mjpg-streamer-master/mjpg-streamer-experimental make clean all
Для настройки mjpg-streamer корректируем файл start.sh :
Nano start.sh
Все строки комментируем или удаляем и добавляем две следующие строки:
Cd /root/ms/mjpg-streamer-master/mjpg-streamer-experimental ./mjpg_streamer -o "./output_http.so -w ./www" -i "./input_raspicam.so -x 640 -y 480 -fps 10 -ex auto -awb auto -vs -ISO 100"
где:
-x 640
– размер видео по горизонтали
-y 480
– размер видео по вертикали
-fps 10
– частота кадров
-ex auto
– автоматическая экспозиция
-awb auto
– автоматический баланс белого
-vs
– вертикальная синхронизация
-ISO 100
– параметры ISO
Запускаем mjpg-streamer :
./start.sh
Теперь с другого компьютера в этой сети можем просмотреть потоковое видео обычным браузером, используя ссылку:
Где 192.168.1.100 – IP адрес моего Raspberry Pi. Вам нужно изменить его на адрес своего Raspberry Pi.
Видео можно просматривать также с мобильных устройств – планшетов, смартфонов, и тому подобное. Для просмотра видео на смартфоне с операционной системой Android я использую программу IP Cam Viewer Lite .
Чтобы остановить mjpg-streamer в консоли нажмите Ctrl+c
Time lapse Video
Теперь попробуем сделать Time lapse видео . Этот прием используется для съемки очень медленных процессов. Делается серия фото с определенным интервалом, как правило, от 1 секунды и более (это зависит от скорости процесса, который Вы снимаете). Затем из набора фото создается видео с помощью любой доступной программы, которая имеет такие функции. Многие фотокамеры умеют делать снимки для Time lapse Video, но Raspberry Pi имеет некоторые преимущества. Кроме съемки, Raspberry Pi может делать другие вещи, например, включать свет на момент съемки, а затем выключать его. Это весьма уместно, когда съемка идет несколько недель с достаточно большими временными интервалами. Не нужно, чтобы свет горел все время, особенно если съемка требует мощного освещения. Raspberry Pi питается от сети, что необходимо для длительной съемки достаточно медленных процессов, таких как рост кристаллов или жизнь растений, процесс съемки которых может затянуться на несколько дней, недель или даже месяцев. Сделанные фото можно копировать на другой компьютер и обрабатывать еще в процессе съемок. При съемках, когда камера должна изменять свое положение, Raspberry Pi может помочь автоматизировать этот процесс.
Итак, самый простой путь для создания серии фото для Time lapse Video – воспользоваться ключом -tl в команде raspistill . Например:
Raspistill -t 600000 -tl 10000 -o image_num_%d_today.jpg
Эта команда будет создавать фото каждые 10 (-tl 10000) секунд в течение 10 минут (10 минут = 600000мс). Файлы будут называться image_num_1_today.jpg , image_num_2_today.jpg , image_num_3_today.jpg и так далее. Для съемки небольшого видео такой метод вполне пригоден. Но при съемках длительных процессов может возникнуть небольшая проблема. Если питание Raspberry Pi по каким-либо причинам прервется, придется снова запускать команду.
Это меня не устроило. Поэтому я написал скрипт и указал его запуск в crontab . Содержание срипта:
#!/bin/bash echo 11 > /sys/class/gpio/export echo out > /sys/class/gpio/gpio11/direction echo 1 > /sys/class/gpio/gpio11/value DATE=$(date +"%Y-%m-%d_%H%M") raspistill -o /root/camera/$DATE.jpg echo 0 > /sys/class/gpio/gpio11/value echo 11 > /sys/class/gpio/unexport
Строка в crontab:
*/10 * * * * root /root/camera/camera.bash
Теперь скрипт запускается каждые 10 минут. Даже если Raspberry Pi перезагрузится, скрипт будет запускаться. Скрипт включает свет (к GPIO11 подключена схема, которая включает лампу освещения), делает фото и затем выключает свет.
Собрать видео из полученных фото можно воспользовавшись утилитой avconv . Устанавливается avconv следующей командой:
Apt-get install libav-tools
Фото должны иметь имена файлов в своеобразном формате. Пример скрипта, который переименовывает jpg файлы в текущей директории с учетом их даты модификации, запускает конвертацию и записывает видео в файл timelapse.avi :
#!/bin/bash i=0 for f in `ls -tr *.jpg 2>/dev/null` do newf=`printf %06d $i`.jpg echo $f "-->" $newf mv $f $newf i=$((i+1)) done avconv -r 10 -i %06d.jpg -r 10 -vcodec mjpeg -qscale 1 timelapse.avi
Но если обработка материала требует дополнительных действий, таких как предварительная пакетная обработка фото, имеет смысл скопировать фотоматериал на более мощный компьютер и не нагружать этим Raspberry Pi.
Вот что у меня получилось:
Это первое тестовое видео сделано для подбора параметров съемки.
Надписи на фото
Если надо сделать примечание на фото, чаще всего дату и время, можно воспользоваться командой convert .
Модифицируем скрипт чтобы он добавлял в левый верхний угол снятого фото дату и время:
#!/bin/bash echo 11 > /sys/class/gpio/export echo out > /sys/class/gpio/gpio11/direction echo 1 > /sys/class/gpio/gpio11/value DATE=$(date +"%Y-%m-%d_%H%M") timeshtamp=$(date +"%Y.%m.%d %H:%M:%S") raspistill -o /root/camera/tmp.jpg convert /root/camera/tmp.jpg -fill black -draw "rectangle 0,0 420,70" -fill white -pointsize 45 -draw "text 10,50 "${timeshtamp}"" /root/camera/$DATE.jpg rm /root/camera/tmp.jpg echo 0 > /sys/class/gpio/gpio11/value echo 11 > /sys/class/gpio/unexport
Теперь на всех фото будут дата и время съемки. Сначала на фото рисуется прямоугольник черного цвета (-fill black -draw “rectangle 0,0 420,70”
), а затем белым цветом пишется время (-fill white -pointsize 45 -draw “text 10,50 ‘${timeshtamp}"”
).
Успехов .
Т.к. этот компьютер обладает достаточной производительностью для того чтобы принимать, хранить, обрабатывать и передавать по wifi, на другие устройства, видео с камеры (например с usb камеры). Существуют специальные камеры для Raspberry PI которые подключаются к специальному разъёму на нём и USB камеры которые подключаются к, какому либо, порту USB на Raspberry PI. Т.к. USB камеры, как правило, гораздо дешевле чем специальные (пусть и хуже) то далее рассмотрим использование именно USB камеры с Raspberry PI. Существует некоторое количество программ для захвата видео с USB камеры или же можно написать свою но для простоты для начала рассмотрим захват и передачу видео с использованием программы motion. Для установки программы motion на Raspberry PI нужно сначала подключиться к нему через программу Putty (или любую другую программу-терминал с возможностью связи по SSH) (о том как это сделать смотрите в предыдущей статье "Raspberry PI 3 настройка и управление GPIO по WIFI "). После подключения к Raspberry PI нужно произвести обновление системы командами
Sudo apt-get update
Sudo apt-get upgrade
После успешного обновления системы нужно установить программу motion командой
Sudo apt-get install motion
При установке возможно будет задан вопрос "Do you want to continue?" после которого надо будет ввести буку "Y". После установки программы motion нужно будет внести некоторые изменения в конфигурационные файлы. Откроем файл motion.conf в редакторе nano командой
Sudo nano /etc/motion/motion.conf
После чего
Заменить на
Далее найдём другие строки для изменения, для этого нажмём сочетание клавиш CTRL+W, впишем "stream_localhost" и нажмём enter, после этого должна найтись нужная строка, если не нашлась то переменная "stream_localhost" называется как то по другому например "webcam_localhost" или что то подобное. После того как строка с данной переменной найдена нужно
Stream_localhost on
заменить на
Stream_maxrate 1
И заменить на
Stream_maxrate 100
Заменить на
После чего
Minimum_frame_time 0
Заменить на
Minimum_frame_time 1
Последнее делается для того чтобы кадры выводились раз в секунду - это не очень хорошо смотрится но зато видео не будет пропадать при резком изменении изображения. Назначение каждой переменной можно прочитать в комментариях.
Теперь сохраним изменения нажав CTRL+O и enter после чего нажмём CTRL+X и выйдем из редактора nano. Теперь давайте отредактируем другой файл, для этого введём команду
Sudo nano /etc/default/motion
И заменим строку
Start_motion_daemon=no
Start_motion_daemon=yes
После чего сохраним изменения нажав CTRL+O и enter а дальше нажмём CTRL+X и выйдем из редактора nano. Теперь запустить передачу видео (USB камера при этом должна быть подключена к одному из портов) можно командой
Sudo service motion start
Остановить командой
Sudo service motion stop
Для того чтобы увидеть видео нужно открыть браузер, и вписать в адресной строке IP адрес Raspberry PI после чего поставить двоеточие и 8081 (IP адрес Raspberry PI:8081) и нажать enter после чего в браузере должно появится видео с USB камеры. Посмотреть как это всё делается, увидеть результат и кое что ещё можно в видео:
Вот так простым способом можно получить видео с USB камеры подключённой к Raspberry PI. Если это Raspberry PI 3 со встроенным wifi и питающийся от powerbank (или какого либо другого переносного источника электроэнергии)(например такой такой или подешевле такой хотя не рекомендуется использовать дешёвый, Raspberry PI нужен нормальный источник питания для использования всех его возможностей, также очень желательно поставить радиатор на процессор и другие микосхемы которые нареваются в ходе работы Raspberry, в идеале радиатор д.б. медным и порытым специальной чёрной краской) то на основе всего этого можно сделать какую либо систему видеонаблюдения, видеокамеру или что то подобное.