Raspberry Pi Tabanlı Tam Özellikli Dış Mekan Güvenlik Kamerası: 21 Adım

2024 Yazar: John Day | [email protected]. Son düzenleme: 2024-01-30 13:18

Ucuz web kameraları, kötü yazılmış yazılımları ve/veya yetersiz donanımları ile hayal kırıklığı yaratan deneyimleriniz varsa, Raspberry Pi ve üzerinde bulunması kolay birkaç elektronik bileşenle yarı profesyonel bir web kamerası kolayca oluşturabilirsiniz. Güçlü ve tam özellikli bir web kamerasında yalnızca tek bir tıklamayla cihazınızı döndüren dayanıklı yazılım parçası.

Adım 1: İlham

Piyasadaki ucuz güvenlik kameralarının çoğunun sınırlı yazılımıyla (örneğin zayıf gece görüşü, yapılandırma için belirsiz uygulama, çevrimdışı kayıt olmaması, yanlış hareket algılama vb.) bana en uygun platform göründü.

Bir Raspberry Pi'yi web kamerası olarak kullanmak için halihazırda çok sayıda proje olsa bile, bunları kişisel olarak çok karmaşık ve genel olarak konuşursak, sınırlı ürünlerden ziyade ileri düzey kullanıcılar için daha geçici çözümler buluyorum.

Bununla birlikte, çoğu, güvenlik kamerası kullanım durumu için eşit derecede önemli olan donanımdan ziyade yalnızca yazılıma odaklanır.

2. Adım: Donanım

Bir iç mekan web kamerası oluşturmak için basit bir Raspberry Pi (herhangi bir model) ve gece görüşü için IR LED'li bağlı bir kamera (herhangi bir model) gayet iyi çalışır. Bu kombinasyonla zaten çok sayıda kit mevcut, bu yüzden elde etmek istediğiniz şey buysa, bunlardan birini satın alın ve 12. adıma atlayın.

Aynı donanım bir dış mekan kamerası için uygun olmasa da: Evinizin dışındaki IR özellikli Raspberry kameradan çekilen resim çoğunlukla pembemsi (kamera tarafından yakalanan kızılötesi ışık nedeniyle) ve küçük dış mekan kamerası ile görünecektir. -kutu IR LED'leri 3 fit/1 metreden sonrasını göremezsiniz.

İlk sorunu çözmek için mekanik IR CUT filtresi adı verilen ve temel olarak size gün ışığında gerçek renkleri geri veren, ancak yine de gece boyunca IR ışıklarını yakalamanıza izin veren bir şeye ihtiyacımız var. Piyasadaki cihazların çoğunda iki kablo bulunur: bir kablodaki kısa darbe IR filtresini sensörün önüne hareket ettirir (gündüz modu), diğer kablodaki kısa darbe filtreyi kaldırır (gece modu). Genellikle 3v ile 9v arasında çalışırlar ve Raspberry'mize takılıysa, gece modunun ne zaman değiştirileceği konusunda tam kontrole sahip olabiliriz. Bununla birlikte, IR Cut filtresi, içindeki mekanik parça Pi'nin sağlayabileceğinden çok daha fazla akım gerektirdiğinden, Raspberry'nin bir piminden doğrudan kontrol edilemez. Raspberry'nin 5v'si tarafından desteklenen ve iki pim tarafından kontrol edilen bir H-Bridge kullanarak bu sorunu çözeceğiz.

İkinci sorunu çözmek için, iyi bir gece görüşü elde etmek için daha güçlü bir IR LED kartına ihtiyacımız var. Çok sayıda küçük ledli panolar yerine daha az ama daha büyük ledli panolar tercih edilir. Piyasadaki kartların çoğunda ayrıca LED'lerin karanlık olduğunda ne zaman açılacağını belirlemek için kullanılan bir LDR (Işık Bağımlı Direnç) takılıdır. Genellikle 12v'de çalışırlar ve bir IR kesme filtresini bağlamak için kullanılabilecek küçük bir fişe ("IRC" etiketli) sahiptirler. Ancak, bu fiş üzerinden doğrudan darbe gönderilmez, ancak gece boyunca (LED'ler açık), hem teller hem de toprak arasında (genellikle) 5v'lik bir voltaj düşüşü oluşur. Raspberry'mize kablolardan birini takıp pin sinyalini takip edersek gece moduna girip girmediğimizi belirleyebiliriz (ki bu tam olarak PiWebcam'in yaptığı şeydir)

Donanımla ilgili düşünülmesi gereken son bir şey, Raspberry Pi'ye nasıl güç verileceğidir. 12v güç kaynağımız olduğu ve Pi'yi beslemek için 5v'ye ihtiyacımız olduğu için voltaj regülatörüne ihtiyaç vardır.

3. Adım: Yazılım

PiWebcam'in arkasındaki fikir, önceki bilgisi ne olursa olsun herkes için güçlü bir görüntüleme platformu sağlamaktı. Bir kurulum komut dosyası, sistemi makul varsayılan ayarlarla tamamen yapılandırmakla ilgilenecek ve kullanıcının temiz ve mobil dostu bir web arayüzü aracılığıyla yalnızca çok sınırlı sayıda ilgili parametreyi özelleştirmesine izin verecektir. Bununla birlikte, yapay zeka modeliyle desteklenen nesne tanıma yetenekleriyle desteklenen güçlü hareket algılama özelliği sayesinde PiWebcam, bir e-posta alıcısına anlık görüntü göndererek veya kullanıcının favori Slack kanalını yayınlayarak algılanan herhangi bir hareketi kullanıcıya bildirebilir.

• Proje sayfası:
• Kullanım Kılavuzu:

Adım 4: Malzeme Listesi

Aşağıdaki malzeme listesi, bu öğreticide yerleşik olan dış mekan web kamerası içindir:

• Ahududu Pi Sıfır W
• Raspberry Pi Kamera (herhangi bir model, bu bir IR kesme filtresi içerir)
• Raspberry Pi Zero Kamera Kablosu
• Suya Dayanıklı Kamera Muhafazası (ahududu'nun sığabileceği herhangi bir model)
• SD Kart (16 GB önerilir)
• IR Led Panosu (kamera muhafazasına uyan herhangi bir pano)
• IR Cut filtresi (yalnızca kameraya gömülü değilse)
• 12v - 5v regülatör (son 1A sağlayabilecek bir buck regülatör olduğundan emin olun)
• Mikro USB Erkek fiş
• 12v dişi fiş
• 12v 3A Güç Kaynağı
• H-Köprü
• Dişi-Dişi Dupont Cales

Adım 5: Bileşenleri Hazırlama

Kova dönüştürücü (voltaj regülatörü), 12v güç kaynağını Raspberry Pi'nin gerektirdiği 5v'ye dönüştürmekten sorumludur. Piyasadaki bileşenlerin çoğu ayarlanabilirdir (örneğin, bir vidayı çevirerek çıkış voltajını değiştirebilirsiniz). Web kamerasının içinde vida yanlışlıkla hareket ettirilebileceğinden, sabit ve sabit bir 5v çıkışı sağlamak için 5v yuvasına bir miktar kalay koyun ve iki kenarı birbirine lehimleyin ve PCB üzerindeki (bir bıçakla) "ADJ" içine giren teli kesin. (resmin sol üst köşesinde)

Raspberry üzerinden IR Cut filtre üzerinde tam kontrol sahibi olmak istediğimiz için (filtre resimdeki gibi kameraya gömülü olsun veya olmasın), küçük konektörden kurtulmamız gerekiyor. İki kabloyu kesin ve her kablo için bir dişi dupont kablo bağlayın. IR Led Board üzerine monte edilen LDR'nin durumunu almak için kullanmamız gerektiğinden küçük fişi atmayın. İki kablodan birine başka bir dişi dupont kablo bağlayın (hangisi olduğu önemli değil).

Adım 6: IR Led Kartına Güç Kaynağına Bağlayın

Çıplak kamera muhafazamıza giren 12v güç kaynağı girişini bileşenlere bağlayarak başlayalım.

Negatif (siyah) kabloya aşağıdakileri bağlayın:

• IR Led kartının negatif teli
• Buck dönüştürücünün negatif teli
• USB erkek konektöre giden negatif kablo

Pozitif (kırmızı) kabloya aşağıdakileri bağlayın:

• IR Led kartının pozitif (12v) kablosu
• Buck dönüştürücünün Vin teli

7. Adım: Raspberry Pi'ye Güç Verin

Buck dönüştürücünün Vout kablosunu Raspberry'ye güç sağlayacak olan USB fişine bağlayın.

Tüm kabloları bağladıktan sonra, lehimleyin veya bir miktar yalıtım bandıyla sıkıca sabitleyin.

8. Adım: IR Kesme Filtresini Bağlayın

IR Cut filtresi doğrudan Raspberry'nin bir pininden kontrol edilemediği için Raspberry'nin 5v pininden güç alan ve iki pin tarafından kontrol edilen bir H-Bridge kullanacağız.

• Ahududu'nun 4 (5v) pimini H-Bridge'in "+" kısmına bağlayın
• Ahududu'nun pim 5'ini (GND) H-Bridge'in "-" ucuna bağlayın
• Ahududu pin 39'u (BCM 20) H-Bridge'in INT1'ine bağlayın
• Ahududu pin 36'yı (BCM 16) H-Bridge'in INT2'sine bağlayın
• IR Kesme Filtresinin iki kablosunu MOTOR1 ve MOTOR2'ye veya H-Bridge'e bağlayın

Bu şekilde, örn. pin 39, 5v, filtre geçişini yaparak MOTOR1'e tedarik edilecektir.

Adım 9: IR Led Kartını Raspberry'ye bağlayın

Havanın ne zaman karardığını bilmek için IR LED kartına monte edilmiş LDR'den yararlanıyoruz. Önceki adımlarda IR filtresinden kesilen küçük fişi kullanın, bir tarafı IR LED kartının "IRC" etiketli konektörüne ve diğer ucunu Raspberry'nin 40 (BCM 21) pinine bağlayın.

Adım 10: Kamerayı IR Led Kartına Monte Edin

Yalıtım bandı veya başka yollarla kamerayı IR LED kartının özel yuvasına sabitleyin. Bu aşamada dikkat edilmesi gerekenler:

• IR LED kartı açıldığında çok ısınır, bu nedenle kamerayı uygun şekilde koruyun;
• Kameranın bulunduğu yuvaya IR ışığının girmediğinden emin olun; IR ışık yansıması, gece görüşünün zayıf (bulanık) olmasının en yaygın nedenlerinden biridir;
• Lens ile kamera muhafazasının camı arasında bir miktar boşluk kaldığından emin olun, aksi takdirde yansıma veya görüntü bozulması meydana gelebilir;

Kamera muhafazasını henüz KAPATMAYIN:-)

Adım 11: Seçenek 1 - Önceden yapılandırılmış bir PiWebcam Görüntüsünü Flashlayın (önerilir)

• En son PiWebcam görüntüsünü (PiWebcam_vX. X.img.zip) https://github.com/piwebcam/PiWebcam/releases adresinden indirin
• Dosyayı açınGörüntüyü bir SD karta yazın (https://www.raspberrypi.org/documentation/installation/installing-images/)
• SD kartı Raspberry Pi'nize takın ve açın
• Cihaz bir Erişim Noktası görevi görmeye başlayacak
• Kurulum sonrası görevlere devam edin

Adım 12: Seçenek 2 - Bir PiWebcam Görüntüsü Oluşturun

Bir PiWebcam görüntüsü oluşturmak, yeni bir Raspbian kurulumu ve bir SD kart gerektirir. Lütfen mevcut bir kurulumu yeniden kullanmayın, sıfırdan başlayın:

• Raspbian Stretch Lite işletim sistemini indirin
• Görüntüyü bir SD karta yazın (örneğin Win32 Disk Imager kullanarak)

Adım 13: Seçenek 2 - PiWebcam'i SD Karta Kopyalayın

PiWebcam'in (PiWebcam_vX. X.zip) en son sürümünü indirin, "PiWebcam" dizinini çıkarın ve önyükleme bölümüne kopyalayın.

Başsız bir kurulum için önyükleme bölümüne "ssh" adlı boş bir dosya ve ağ yapılandırmanızla birlikte bir "wpa_supplicant.conf" yerleştirin. Bu şekilde Raspberry, başlangıçta WiFi ağınıza bağlanmaya başlayacak ve HDMI kablosuna hiç ihtiyacınız olmayacak, ancak doğrudan SSH üzerinden bağlanabilirsiniz.

Adım 14: Seçenek 2 - Ahududuyu Açın ve Ona Bağlayın

SD kartı Raspberry Pi'nize takın, açın ve bir SSH istemcisi (veya Windows'ta PuTTY) ile ona bağlanın:

• Ana bilgisayar adı: raspberrypi.local
• Kullanıcı adı: pi
• Şifre: ahududu

Adım 15: Seçenek 2 - Sistemi PiWebcam için Yapılandırın

Raspberry'nin internete bağlı olduğundan emin olduktan sonra aşağıdaki komutu çalıştırın:

sudo /boot/PiWebcam/PiWebcam.sh kurulumu

Bu, sistemi tamamen yapılandıracak ve gerekli bağımlılıkları kuracaktır.

Kurulumun sonunda, değişiklikleri tam olarak etkili kılmak için cihazı yeniden başlatmanız istenecektir. Tüm kimlik bilgileri ekranda özetlenecektir.

Lütfen son 6 karakterin rastgele (ör. PiWebcam-e533fe) olduğunu ve cihazdan cihaza değiştiğini unutmayın.

Adım 16: Kurulum Sonrası Görevler - PiWebcam'in WiFi Erişim Noktasına Bağlanın

Açıldığında, cihaz bir Erişim Noktası olarak hareket etmeye başlayacaktır.

Cihaz tarafından oluşturulan WiFi ağına bağlanın. Ağın parolası ve yönetici kullanıcının parolası (hem web arayüzü hem de SSH için) SSID ile aynıdır (örn. PiWebcam-XXXXX). Tarayıcınızı https://PiWebcam.local adresine yönlendirin ve "admin" kullanıcı adıyla ve ağ adıyla aynı parolayla kimliği doğrulayın.

Adım 17: Web Kamerasını WiFi Ağınıza Bağlayın

Web kamerasını mevcut bir WiFi ağına bağlamak istiyorum, Cihaz / Ağ'a gidin, "WiFi İstemcisi"ni seçin ve "WiFi Ağı" ve "Parola"nızı doldurun.

1-2 dakika bekleyin, ağınıza tekrar bağlanın ve tarayıcınızı https://camera_name.your_network (ör. https://PiWebcam-e533fe.local) adresine yönlendirin.

Adım 18: Web Kamerası Kasasını Kapatın

Web kamerasına ağ üzerinden erişilebildiği test edildikten ve önceki adımda sunulan temel yapılandırma gerçekleştirildikten sonra, şimdi durumu kapatma zamanı.

Adım 19: PiWebcam'e Başlarken

PiWebcam zaten makul varsayılan ayarlarla gelir. Kurulduktan sonra ek yapılandırma gerekmez; PiWebcam, ağa bağlı olsun ya da olmasın, anlık fotoğraflar çekmeye ve videolar kaydetmeye başlayacaktır.

Tüm cihaz konfigürasyonu (kamera, ağ, bildirim ve sistem ayarları) web arayüzü üzerinden gerçekleştirilebilir. Konfigürasyon dosyası Cihaz / Sistem altında kolayca dışa ve içe aktarılabilir.

Bir hareket algılandığında, PiWebcam bir video kaydetmeye başlar (bu daha sonra web arayüzünün "Oynatma" menüsü aracılığıyla kullanılabilir hale getirilir). Artık hareket olmadığında, algılanan hareketi kırmızı bir kutuyla vurgulayan bir resim de saklanacaktır. Nesne algılama özelliği etkinleştirilirse, yanlış pozitifleri azaltmak için yapılandırılan nesneyi içermeyen herhangi bir hareket yok sayılır (örneğin, bir hareket algılanırsa ancak hiç kimse tanımlanmazsa).

Bildirimler etkinleştirildiğinde, anlık görüntü kullanıcının e-posta adresine gönderilir ve/veya yapılandırılmış Slack kanalında yayınlanır. Bir İnternet bağlantısı mevcut değilse, bildirim kuyruğa alınır ve bir sonraki bağlantı yeniden kurulduğunda serbest bırakılır.

Mevcut tüm ayarların ayrıntılı bir özeti proje sayfasında raporlanır.

Adım 20: Uzaktan İnternet Erişimi

İsteğe bağlı olarak, ağınızda veya ev yönlendiricinizde herhangi bir ek yapılandırma olmadan internetten web arayüzüne erişilebilir. Bu işlevi etkinleştirmek için Cihaz / Ağ altındaki uygun kutuyu işaretleyin.

Uzaktan İnternet erişimi etkinleştirilirse, yönlendiricinizde herhangi bir NAT veya UPnP yapılandırmanıza gerek kalmadan cihaz, serveo.net aracılığıyla bir SSH tüneli başlatır. Cihaz adı, ana bilgisayar adı olarak kullanılır ve hem web hem de ssh hizmetleri açığa çıkar.

Adım 21: Teknik Detaylar

Tüm PiWebcam dosyaları, SD kartın önyükleme bölümünde, PiWebcam adlı bir dizinde bulunur. Bu, tek bir bash dosyası, PiWebcam.sh ve yönetici paneli için PHP sayfalarını içerir.

Kurulum işlemi sırasında çok basit bir sistem konfigürasyonu yapılır, bir initramfs görüntüsü oluşturulur ve PiWebcam.sh betiği /etc/rc.local dosyasına eklenir, böylece açılışta "configure" parametresi ile çalıştırılır.

İlk yeniden başlatmada, initramfs görüntüsü kök bölümü küçültür (önceden Raspbian yükleyicisi tarafından SD kartın tamamını dolduracak şekilde genişletilmiştir) ve hemen ardından bir veri bölümü oluşturacaktır.

Hem önyükleme hem de kök dosya sistemleri salt okunur olarak bağlanır ve kök dosya sistemi üzerindeki initram görüntüsü tarafından bir bindirme dosya sistemi oluşturulur, böylece sistemdeki herhangi bir değişiklik yalnızca bellekte saklanır ve bir sonraki yeniden başlatmada kaybolur. Bu şekilde cihaz, yanlış yapılandırmalara karşı daha sağlam olacak, fabrika varsayılanlarına kolayca geri yüklenebilir ve normal işlemler sırasında SD karta hiçbir sistem dosyası yazılmadığından herhangi bir elektrik kesintisinde hayatta kalabilir. Bunun yerine veri dosya sistemi, flash bellek tabanlı depolama cihazlarının özelliklerini dikkate alan F2FS (Flash Dostu Dosya Sistemi) ile biçimlendirilir.

Başlatma sırasında, PiWebcam, /boot/PiWebcam/PiWebcam.conf adresinde depolanan yapılandırma dosyasını okur, sistemi, kamerayı, ağı ve burada bulunan ayarlara göre bildirimleri yapılandırır ve /boot/PiWebcam/web adresinden web arayüzünü dağıtır. web kök konumu.

Hem hareketli görüntüler hem de filmler veri dosya sisteminde saklanır ve daha kolay erişim sağlamak için yıl/ay/gün/saat olarak klasörlerde gruplandırılır. Tüm kayıtlar, dosya ve dizinlerin çekici bir şekilde görüntülenmesini sağlayan ve içeriği önceden indirmeye gerek kalmadan resim ve video önizlemeleri sağlayan modern bir dosya indeksleyici h5ai ile web arayüzü üzerinden incelenebilir.

Bir hareket algılandığında, on_picture_save/on_movie_end hareket olayı aracılığıyla "notify" parametresiyle PiWebcam.sh çağrılır. Görüntünün daha fazla analiz edilmesi için nesne algılama etkinleştirilirse, görüntü içindeki tüm nesneleri tanıması için resim Clarifai'ye gönderilir. Bu, örneğin yanlış pozitifleri azaltmak için harika çalışır. Evinizde hırsızlık yapan biri olup olmadığını ve sadece ani bir ışık değişikliği olup olmadığını bilmek istiyorsanız.

Bundan sonra, PiWebcam bir İnternet bağlantısının mevcut olup olmadığını kontrol eder ve varsa bildirimi gönderir. ssmtp ile gönderilen ve algılanan hareketli görüntü eklenmiş geleneksel e-posta bildirimlerine ek olarak, PiWebcam aynı resmi bir Slack kanalına da yükleyebilir. Slack'i bilmiyorsanız, kontrol edin (); harika bir işbirliği aracıdır, ancak ailenize ayrılmış bir grup oluşturmak, aile üyelerinize erişim vermek, onlarla sohbet etmek ve PiWebcam veya Ev Otomasyonu yardımcı programlarının (örneğin eGeoffrey gibi) güncellemeleri orada yayınlamasına izin vermek için de kullanılabilir. İnternet bağlantısı yoksa, bildirim kaybolmaz ancak sıraya alınır ve bağlantı yeniden kurulduğunda gönderilir.

Web arayüzü aracılığıyla bir yükseltme işlevi de sağlanır.