Ganap na tampok na Panlabas na Security Camera Batay sa Raspberry Pi: 21 Hakbang

2024 May -akda: John Day | [email protected]. Huling binago: 2024-01-30 13:12

Kung nagkaroon ka ng mga nakakainis na karanasan sa murang mga webcams, kanilang hindi magandang nakasulat na software at / o hindi sapat na hardware, madali kang makakagawa ng isang semi-propesyonal na webcam kasama ang isang Raspberry Pi at ilang iba pang mga elektronikong sangkap na madaling hanapin kung saan tumatakbo ang PiWebcam, isang libre at dummy -tatagal na piraso ng software na lumiliko sa isang pag-click lamang sa iyong aparato sa isang malakas at ganap na itinampok na webcam.

Hakbang 1: Inspirasyon

Matapos labanan laban sa limitadong software ng karamihan sa mga murang security camera sa merkado (hal. Hindi magandang night vision, obscure app para sa pagsasaayos, walang offline na pagrekord, hindi tumpak na paggalaw ng paggalaw, atbp.), Nagpasya akong bumuo ng isang bagay sa aking sarili at sa Raspberry Pi tumingin sa akin ang pinakaangkop na platform.

Kahit na mayroon na sa paligid ng isang mahusay na bilang ng mga proyekto para sa paggamit ng isang Raspberry Pi bilang isang webcam na personal kong makita silang masyadong kumplikado at sa pangkalahatan ay nagsasalita ng mas maraming mga ad-hoc na solusyon para sa mga advanced na gumagamit kaysa sa may wakas na mga produkto.

Gayunpaman, karamihan sa kanila ay nakatuon lamang sa software kaysa sa hardware, na pantay na mahalaga para sa kaso ng paggamit ng security camera.

Hakbang 2: Hardware

Para sa pagbuo ng isang panloob na webcam, isang simpleng Raspberry Pi (anumang modelo) at isang nakalakip na kamera (anumang modelo) na may mga IR LED para sa night vision ay gagana nang maayos. Mayroon nang maraming mga kit na magagamit sa kombinasyong ito kaya kung ito ang nais mong makamit, bumili ng isa sa mga iyon at laktawan ang hakbang 12.

Ang parehong hardware ay hindi umaangkop para sa isang panlabas na kamera: ang larawan na kuha mula sa may kakayahang IR na Raspberry camera sa labas ng iyong bahay ay mukhang kulay-rosas (dahil sa infrared na ilaw na nakuha ng camera) at may maliit na out-of-the -box IR LEDs hindi mo makikita ang anumang lumipas sa 3 talampakan / 1 metro.

Upang malutas ang unang problema, kailangan namin ng isang bagay na tinatawag na mechanical IR CUT filter na karaniwang nagbibigay sa iyo ng mga tunay na kulay sa ilaw ng araw ngunit pinapayagan pa ring makuha ang mga ilaw ng IR sa gabi. Karamihan sa mga aparato sa merkado ay may dalawang mga wire: isang maikling pulso sa isang kawad ay ilipat ang IR filter sa harap ng sensor (day mode), isang maikling pulso sa iba pang kawad ay aalisin ang filter (night mode). Karaniwan silang tumatakbo sa pagitan ng 3v at 9v at kung naka-attach sa aming Raspberry, maaari naming magkaroon ng buong kontrol sa kung kailan i-toggle ang night mode. Gayunpaman, ang IR Cut filter ay hindi maaaring kontrolin nang direkta mula sa isang pin ng Raspberry dahil ang mekanikal na bahagi sa loob nito ay nangangailangan ng mas maraming kasalukuyang kaysa sa maaaring ibigay ng Pi. Susubukan namin ang paligid nito sa pamamagitan ng paggamit ng isang H-Bridge na pinapatakbo ng 5v ng Raspberry at kinokontrol ng dalawang mga pin.

Upang matugunan ang pangalawang problema, kakailanganin namin ng isang mas malakas na board ng IR LEDs upang makamit ang isang disenteng pangitain sa gabi. Ang mga board na may mas kaunti ngunit mas malalaking mga leds ay ginustong kaysa sa mga may maraming maliliit na leds. Karamihan sa mga board sa merkado ay mayroon ding nakakabit na LDR (Light Dependent Resistor) na ginagamit upang matukoy kung kailan bubukas ang mga LED kung madilim. Karaniwan silang tumatakbo sa 12v at mayroong isang maliit na plug (may label na "IRC") na maaaring magamit upang ikonekta ang isang IR cut filter. Gayunpaman, walang pulso na direktang ipinapadala sa pamamagitan ng plug na ito ngunit sa gabi (LEDs), isang (karaniwang) 5v boltahe na drop sa pagitan ng parehong mga wires at ground ay nilikha. Kung ikinakabit ang isa sa mga wires sa aming Raspberry at sinusubaybayan ang signal ng pin, maaari naming matukoy kung pumapasok kami o aalis sa night mode (na kung saan mismo ang ginagawa ng PiWebcam)

Ang isang huling bagay na dapat isaalang-alang tungkol sa hardware ay kung paano paandarin ang Raspberry Pi. Dahil mayroon kaming 12v power supply at kailangan namin ng 5v upang mapakain ang Pi, kailangan ng isang regulator ng boltahe.

Hakbang 3: Software

Ang ideya sa likod ng PiWebcam ay upang magbigay ng isang malakas na platform ng imaging para sa lahat, hindi alintana ang kanyang dating kaalaman. Ang isang script ng pag-install ay mag-aalaga ng ganap na pag-configure ng system na may makatwirang mga default na setting, na hinahayaan ang gumagamit na magpasadya sa pamamagitan ng isang malinis at mobile-friendly na web interface lamang ng isang napaka-limitadong bilang ng mga nauugnay na parameter. Gayunpaman, salamat sa malakas na tampok na pagtuklas ng paggalaw na dinagdagan ng mga kakayahan sa pagkilala ng bagay na pinalakas ng isang artipisyal na modelo ng intelihensiya, maaring abisuhan ng PiWebcam ang gumagamit ng anumang natukoy na paggalaw sa pamamagitan ng pagpapadala ng isang snapshot sa isang tatanggap ng e-mail o sa pag-post nito sa paboritong Slack channel ng gumagamit.

• Pahina ng proyekto:
• Manwal ng Gumagamit:

Hakbang 4: Bill ng Mga Materyales

Ang sumusunod na bayarin ng mga materyales ay para sa panlabas na webcam na binuo sa tutorial na ito:

• Raspberry Pi Zero W
• Raspberry Pi Camera (anumang modelo, ang isang ito ay may kasamang IR cut filter)
• Raspberry Pi Zero Camera Cable
• Waterproof Camera Housing (anumang modelo kung saan magkasya ang raspberry)
• SD Card (inirerekumenda ng 16GB)
• IR Led Board (anumang board na akma sa pabahay ng camera)
• IR Cut filter (kung hindi pa naka-embed sa camera)
• 12v - 5v regulator (tiyakin na ito ay isang buck regulator na maaaring magbigay sa huling 1A)
• Micro USB Male plug
• 12v babaeng plug
• 12v 3A Power Supply
• H-Bridge
• Mga batang Babae-Babae na Dupont

Hakbang 5: Paghahanda ng Mga Bahagi

Ang buck converter (voltage regulator) ay responsable para sa pag-convert ng 12v power supply sa 5v na kinakailangan ng Raspberry Pi. Karamihan sa mga bahagi sa merkado ay nababagay (hal. Maaari mong baguhin ang output boltahe sa pamamagitan ng pag-turnilyo). Dahil sa loob ng webcam ang tornilyo ay maaaring aksidenteng ilipat, upang matiyak ang isang nakapirming at pare-pareho na 5v na output maglagay ng ilang lata sa puwang ng 5v upang magkasama ang dalawang gilid at gupitin ang kawad sa PCB (gamit ang isang kutsilyo) na papunta sa "ADJ" (itaas na kaliwa ng larawan)

Dahil nais naming magkaroon ng ganap na kontrol sa IR Cut filter sa pamamagitan ng Raspberry (kung o hindi ang filter ay naka-embed sa camera tulad ng sa larawan), kailangan naming mapupuksa ang maliit na konektor. Gupitin ang dalawang wires at ikonekta ang isang babaeng dupont cable para sa bawat kawad. Huwag itapon ang maliit na plug dahil kailangan namin itong gamitin upang matanggap ang katayuan ng LDR na naka-mount sa IR Led Board. Ikonekta ang isa pang babaeng dupont cable sa isa sa dalawang mga wire (hindi mahalaga kung alin ang).

Hakbang 6: Kumonekta sa IR Led Board sa Power Supply

Magsimula tayo sa pamamagitan ng pagkonekta ng 12v input ng power supply na pumapasok sa aming hubad na pabahay ng camera sa mga sangkap.

Ikonekta sa negatibong (itim) na kawad ang sumusunod:

• Negatibong kawad ng IR Led board
• Negatibong wire ng buck converter
• Negatibong wire sa USB male konektor

Kumonekta sa positibo (pula) na kawad sa sumusunod:

• Ang positibo (12v) na kawad ng IR Led board
• Ang Vin wire ng buck converter

Hakbang 7: Lakasin ang Raspberry Pi

Ikonekta ang Vout wire ng buck converter sa USB plug na magpapagana sa Raspberry.

Matapos ikonekta ang lahat ng mga wire, maghinang ang mga ito nang magkasama o ayusin lamang ang mga ito sa ilang insulate tape.

Hakbang 8: Ikonekta ang Filter ng IR Cut

Dahil ang IR Cut filter ay hindi maaaring kontrolin nang direkta mula sa isang pin ng Raspberry gagamitin namin ang isang H-Bridge na pinapatakbo ng 5v pin ng Raspberry at kinokontrol ng dalawang mga pin.

• Ikonekta ang pin 4 (5v) ng raspberry sa "+" ng H-Bridge
• Ikonekta ang pin 5 (GND) ng raspberry sa "-" ng H-Bridge
• Ikonekta ang pin 39 (BCM 20) ng raspberry sa INT1 ng H-Bridge
• Ikonekta ang pin 36 (BCM 16) ng raspberry sa INT2 ng H-Bridge
• Ikonekta ang dalawang wires ng IR Cut Filter sa MOTOR1 at MOTOR2 o ang H-Bridge

Sa ganitong paraan, kung kailan ipapadala ang isang pulso sa hal. Ang pin 39, 5v ay ibibigay sa MOTOR1 na ginagawa ang filter na toggling.

Hakbang 9: Ikonekta ang IR Led Board sa Raspberry

Upang malaman kung dumidilim na ay pinapakinabangan natin ang LDR na naka-mount sa board ng IR LEDs. Gamitin ang maliit na plug na gupitin ng IR filter sa mga nakaraang hakbang, ikonekta ang isang gilid sa konektor na may label na "IRC" ng IR LEDs board at ang isa pa upang i-pin ang 40 (BCM 21) ng Raspberry.

Hakbang 10: I-mount ang Camera sa IR Led Board

Ayusin ang camera sa nakalaang puwang ng IR LEDs board gamit ang isang insulate tape o iba pang mga paraan. Mga bagay na isasaalang-alang sa yugtong ito:

• Ang IR LEDs board ay nagiging napakainit kapag nasa kaya protektahan ang camera nang naaayon;
• Tiyaking walang ilaw na IR ang maaaring makapasok sa puwang kung saan matatagpuan ang kamera; Ang IR light mirror ay isa sa pinakakaraniwang dahilan kung bakit ang night vision ay mahirap (malabo);
• Tiyaking may ilang natitirang puwang sa pagitan ng lens at ng baso ng pabahay ng camera kung hindi man maaaring maganap ang pagsasalamin o pagbaluktot ng imahe;

HUWAG isara pa ang pabahay ng camera:-)

Hakbang 11: Pagpipilian 1 - Mag-flash ng Paunang Na-configure na PiWebcam Image (inirerekumenda)

• I-download ang pinakabagong imahe ng PiWebcam (PiWebcam_vX. X.img.zip) mula sa
• I-zip ang file Isulat ang imahe sa isang SD card (https://www.raspberrypi.org/documentation/installation/installing-images/)
• I-plug ang SD card sa iyong Raspberry Pi at i-on ito
• Ang aparato ay magsisimulang kumilos bilang isang Access Point
• Magpatuloy sa mga gawain sa post-install

Hakbang 12: Pagpipilian 2 - Bumuo ng isang Larawan ng PiWebcam

Ang pagbuo ng isang imahe ng PiWebcam ay nangangailangan ng isang sariwang pag-install ng Raspbian at isang SD card. Mangyaring huwag gumamit ulit ng isang mayroon nang pag-install ngunit magsimula mula sa simula:

• Mag-download ng operating system ng Raspbian Stretch Lite
• Isulat ang imahe sa isang SD card (halimbawa gamit ang Win32 Disk Imager)

Hakbang 13: Pagpipilian 2 - Kopyahin ang PiWebcam sa SD Card

I-download ang pinakabagong paglabas ng PiWebcam (PiWebcam_vX. X.zip), kunin at kopyahin ang direktoryo ng "PiWebcam" sa boot na pagkahati.

Para sa isang walang lugar na pag-setup sa boot na pagkahati din ng isang walang laman na file na tinatawag na "ssh" at isang "wpa_supplicant.conf" kasama ang iyong pagsasaayos ng network. Sa ganitong paraan ang Raspberry ay magsisimulang kumonekta sa iyong WiFi network sa pagsisimula at hindi mo na kakailanganin ang HDMI cable ngunit direktang makakonekta sa pamamagitan ng SSH dito.

Hakbang 14: Pagpipilian 2 - Lakas sa Raspberry at Ikonekta Ito

I-plug ang SD card sa iyong Raspberry Pi, paganahin ito at sa isang SSH client (o PuTTY sa Windows) kumonekta dito:

• Hostname: raspberrypi.local
• Username: pi
• Password: raspberry

Hakbang 15: Pagpipilian 2 - I-configure ang System para sa PiWebcam

Matapos matiyak na ang Raspberry ay konektado sa Internet patakbuhin ang sumusunod na utos:

sudo /boot/PiWebcam/PiWebcam.sh i-install

Ito ay ganap na mai-configure ang system at mai-install ang kinakailangang mga dependency.

Sa pagtatapos ng pag-install hihilingin sa iyo na i-reboot ang aparato upang gawing ganap na epektibo ang mga pagbabago. Ang lahat ng mga kredensyal ay mai-buod sa screen.

Mangyaring tandaan na ang huling 6 na mga character ay random (hal. PiWebcam-e533fe) at magkakaiba-iba sa bawat aparato.

Hakbang 16: Mga Gawing post-install - Kumonekta sa Wi-Fi Access Point ng PiWebcam

Kapag napagana na, ang aparato ay magsisimulang kumilos bilang isang Access Point.

Kumonekta sa WiFi network na nilikha ng aparato. Ang passphrase ng network pati na rin ang password ng gumagamit ng admin (para sa parehong web interface at SSH) ay pareho sa SSID (hal. PiWebcam-XXXXX). Ituro ang iyong browser sa https://PiWebcam.local at napatunayan sa username na "admin" at may password na kapareho ng pangalan ng network.

Hakbang 17: Ikonekta ang Webcam sa Iyong WiFi Network

Gusto kong ikonekta ang webcam sa isang mayroon nang WiFi network, pumunta sa Device / Network, piliin ang "WiFi Client" at punan ang iyong "WiFi Network" at "Passphrase".

Maghintay ng 1-2 minuto, kumonekta pabalik sa iyong network at ituro ang iyong browser sa https://camera_name.your_network (hal. Http: //PiWebcam-e533fe.local)

Hakbang 18: Isara ang Kaso sa Webcam

Kapag nasubukan na ang webcam ay maaaring maabot sa pamamagitan ng network at isagawa ang pangunahing pagsasaayos na ipinakita sa nakaraang hakbang, oras na ngayon upang isara ang kaso.

Hakbang 19: Pagsisimula Sa PiWebcam

Ang PiWebcam ay mayroon nang makatwirang mga setting ng default. Kapag na-install na, walang kinakailangang karagdagang pagsasaayos; Magsisimula ang PiWebcam sa pagkuha ng mga snapshot at magrekord ng mga video, kung nakakonekta o hindi sa network.

Ang buong pagsasaayos ng aparato (mga setting ng camera, network, notification at system) ay maaaring isagawa sa pamamagitan ng web interface. Ang file ng pagsasaayos ay maaaring madaling mai-export at mai-import sa ilalim ng Device / System.

Kapag nakita ang isang paggalaw, magsisimulang mag-record ang PiWebcam ng isang video (na pagkatapos ay magagamit sa pamamagitan ng menu na "Playback" ng web interface). Kapag hindi na magkakaroon ng paggalaw, isang larawan na nagha-highlight sa isang pulang kahon ang natukoy na paggalaw ay maiimbak din. Kung pinagana ang tampok na pagtuklas ng bagay, ang anumang paggalaw na hindi naglalaman ng naka-configure na bagay ay hindi papansinin upang ibababa ang mga maling positibo (hal. Kung ang isang paggalaw ay napansin ngunit walang taong nakilala).

Kapag pinagana ang mga notification, ipapadala ang snapshot sa e-mail address ng gumagamit at / o mai-post sa naka-configure na Slack channel. Kung ang isang koneksyon sa Internet ay hindi magagamit, ang notification ay pipila at ilalabas kapag ang koneksyon ay naibalik sa susunod.

Ang isang detalyadong buod ng lahat ng mga magagamit na setting ay naiulat sa pahina ng proyekto.

Hakbang 20: Remote na Pag-access sa Internet

Opsyonal na ang web interface ay maaaring maabot mula sa Internet nang walang anumang karagdagang pagsasaayos sa iyong network o router sa bahay. Upang paganahin ang pagpapaandar na ito, lagyan ng tsek ang naaangkop na kahon sa ilalim ng Device / Network.

Kung pinagana ang malayuang pag-access sa Internet, nagpapasimula ang aparato ng isang SSH tunnel sa pamamagitan ng servo.net, nang hindi na kinakailangang i-configure ang anumang NAT o UPnP sa iyong router. Ginamit ang pangalan ng aparato bilang hostname at parehong nakalantad ang mga serbisyo sa web at ssh.

Hakbang 21: Mga Detalye ng Teknikal

Ang lahat ng mga file ng PiWebcam ay naninirahan sa pagkahati ng boot ng SD card, sa isang direktoryo na tinatawag na PiWebcam. Kasama rito ang isang solong bash file, PiWebcam.sh at ang mga pahina ng PHP para sa admin panel.

Sa panahon ng proseso ng pag-install, isang napaka-pangunahing pagsasaayos ng system ay ginaganap, isang imahe ng initramfs ay nilikha at ang PiWebcam.sh script ay idinagdag sa /etc/rc.local upang maipatupad sa pagsisimula sa parameter na "i-configure".

Sa unang pag-reboot, ang imahe ng initramfs ay magpapaliit ng root na pagkahati (dating pinalawak upang punan ang buong SD card ng Raspbian installer) at lumikha ng isang pagkahati ng data pagkatapos lamang.

Ang parehong mga boot at root filesystem ay naka-mount read-only at isang overlay filesystem ay nilikha ng imahe ng initram sa root filesystem upang ang anumang pagbabago sa system ay nakaimbak lamang sa memorya at mawala sa susunod na pag-reboot. Sa ganitong paraan ang aparato ay magiging mas matatag sa mga maling pag-configure, maaaring madaling maibalik sa mga default ng pabrika at makaligtas sa anumang pagkawala ng kuryente dahil walang file ng system ang nakasulat sa SD card habang normal na operasyon. Ang filesystem ng data sa halip ay nai-format sa F2FS (Flash-Friendly File System) na isinasaalang-alang ang mga katangian ng mga flash memory-based na aparato ng imbakan.

Sa pagsisimula, binabasa ng PiWebcam ang file ng pagsasaayos nito na nakaimbak sa /boot/PiWebcam/PiWebcam.conf, i-configure ang system, ang camera, ang network at ang mga abiso batay sa mga setting na matatagpuan doon at i-deploy ang web interface mula sa / boot / PiWebcam / web sa ang lokasyon ng ugat ng web.

Ang parehong mga larawan ng paggalaw at pelikula ay nakaimbak sa filesystem ng data at naka-grupo sa mga folder ayon sa taon / buwan / araw / oras upang payagan ang isang madaling pag-access. Ang lahat ng mga pag-record ay maaaring suriin sa pamamagitan ng web interface na may h5ai isang modernong file indexer na nagpapahintulot sa mga file at direktoryo na maipakita sa isang nakakaakit na paraan at magbigay ng mga preview ng larawan at video nang hindi na kailangang i-download ang nilalaman muna.

Kapag may napansin na kilos, ang PiWebcam.sh ay tinawag na may "abisuhan" na parameter sa pamamagitan ng kaganapan sa on_picture_save / on_movie_end's. Kung pinagana ang pagtuklas ng bagay para sa karagdagang pagsusuri sa imahe, ipinadala ang larawan sa Clarifai upang makilala ang lahat ng mga bagay sa loob ng imahe. Magagawa itong mahusay upang mapababa ang mga maling positibo hal. kung interesado kang malaman kung may taong nagnanakaw sa iyong bahay at hindi lamang isang biglaang pagbabago ng ilaw.

Pagkatapos nito, suriin ng PiWebcam kung ang isang koneksyon sa Internet ay magagamit at kung gayon, nagpapadala ng abiso. Bilang karagdagan sa tradisyunal na mga notification sa e-mail, na ipinadala gamit ang ssmtp, na may nakakakita na larawan ng paggalaw, maaari ring i-upload ng PiWebcam ang parehong larawan sa isang Slack channel. Kung hindi mo alam ang Slack, suriin ito (); ito ay isang mahusay na tool sa pakikipagtulungan ngunit maaari ding magamit upang lumikha ng isang pangkat na nakatuon sa iyong pamilya, magbigay ng access sa mga miyembro ng iyong pamilya, makipag-chat sa kanila at payagan ang mga utility ng PiWebcam o Home Automation (tulad ng hal. eGeoffrey) na mag-post ng mga pag-update doon. Kung walang koneksyon sa Internet, ang notification ay hindi mawawala ngunit ito ay nakapila at naipadala kapag naibalik ang koneksyon.

Ang isang pag-andar ng pag-upgrade ay ibinibigay sa pamamagitan ng web interface din.