Raspberry Pi: детектор движения с захватом фото

Этот проект показывает, как делать фотографии с помощью Raspberry Pi при обнаружении движения. Его можно использовать в качестве детектора вторжений, для съёмки диких животных или в других приложениях. Мы будем использовать камеру Raspberry Pi V2, а код будет написан на языке программирования Python.

Примечание

Этот проект является отрывком из книги «20 Easy Raspberry Pi Projects». Если вы хотите создавать электронные проекты с Raspberry Pi на Python, мы рекомендуем прочитать нашу книгу о проектах для Raspberry Pi. Она доступна в цифровой и бумажной версии.

Предварительные требования 

Вы должны быть знакомы с платой Raspberry Pi — прочитайте :doc:`Начало работы с Raspberry Pi </raspberry/rnt/getting-started-with-raspberry-pi/index>`_
Установите операционную систему Raspbian или NOOBS на вашу Raspberry Pi
Для ознакомления с модулем камеры Raspberry Pi Camera V2 прочитайте: Руководство по модулю камеры Raspberry Pi Camera V2

Вам также может понравиться: :doc:`Какая камера для Raspberry Pi лучше всего подходит для вашего проекта? </raspberry/rnt/best-raspberry-pi-camera-for-your-project/index>`_

Необходимые компоненты 

Обзор проекта 

Схема для этого проекта состоит из PIR-датчика движения, кнопки и модуля камеры, которые вы подключите к вашей Pi. Кнопка — это дополнительный компонент, который позволяет остановить Python-скрипт.

Для программирования Raspberry Pi мы будем использовать Python-скрипт и встроенную библиотеку picamera, которая значительно упрощает управление камерой. Для управления GPIO мы будем использовать библиотеку gpiozero, которая содержит классы для большинства популярных компонентов, таких как кнопки, светодиоды, датчики движения и т.д.

Включение камеры 

Вам необходимо включить программное обеспечение камеры на Raspberry Pi, прежде чем вы сможете использовать модуль камеры. В среде рабочего стола перейдите в главное меню и выберите Preferences > Raspberry Pi Configuration. Выберите вкладку Interfaces, и должно открыться окно, как показано ниже.

В качестве альтернативы, в окне терминала введите следующую команду:

pi@raspberry:~ $ sudo raspi-config

Вы должны увидеть средство настройки программного обеспечения Raspberry Pi. Выберите Interfacing Options:

Включите камеру и перезагрузите Pi:

Подключение камеры 

После включения программного обеспечения камеры выключите Pi, а затем подключите камеру к порту CSI. Убедитесь, что камера подключена синими буквами вверх и ориентирована так, как показано на следующем рисунке. Затем снова включите Pi.

Подключение модуля камеры к Raspberry Pi через порт CSI

Сборка схемы 

После подключения камеры следуйте приведённой ниже принципиальной схеме для подключения остальной части цепи.

Схема подключения PIR-датчика движения к Raspberry Pi

Кнопка: GPIO 2
PIR-датчик движения: GPIO 4

Примечание

PIR-датчик движения, который мы используем в этом проекте, должен питаться от вывода 5V. Другие датчики для работы требуют 3.3V. Прочитайте спецификацию вашего датчика перед сборкой схемы.

Написание скрипта 

Для управления камерой вы будете использовать встроенную библиотеку picamera. Вот обзор того, что должен делать код:

Инициализировать камеру.
Сделать фотографию, когда PIR-датчик движения обнаружит движение.
Сохранить фотографии в папку Desktop.
Называть фотографии последовательно, чтобы вы знали, в каком порядке они были сделаны — например, image_1.jpg, image_2.jpg и так далее.
Остановить камеру при нажатии кнопки. Если вы не добавите эту функцию, вы не сможете выйти из предварительного просмотра камеры, который появляется на экране.

Ввод скрипта 

Создайте новый файл, используя Python 3 (IDLE), и скопируйте следующий код. Затем сохраните код в папке Desktop с именем: burglar_detector.py.

# Project 13 - Burglar Detector With Photo Capture
# latest code updates available at: https://github.com/RuiSantosdotme/RaspberryPiProject
# project updates at: https://nostarch.com/RaspberryPiProject

# import the necessary packages
from gpiozero import Button, MotionSensor
from picamera import PiCamera
from time import sleep
from signal import pause

# create objects that refer to a button,
# a motion sensor and the PiCamera
button = Button(2)
pir = MotionSensor(4)
camera = PiCamera()

# start the camera
camera.rotation = 180
camera.start_preview()

# image image names
i = 0

# stop the camera when the pushbutton is pressed
def stop_camera():
    camera.stop_preview()
    # exit the program
    exit()

# take photo when motion is detected
def take_photo():
    global i
    i = i + 1
    camera.capture('/home/pi/Desktop/image_%s.jpg' % i)
    print('A photo has been taken')
    sleep(10)

# assign a function that runs when the button is pressed
button.when_pressed = stop_camera
# assign a function that runs when motion is detected
pir.when_motion = take_photo

pause()

Просмотреть исходный код

Как работает код 

Сначала вы импортируете необходимые библиотеки; как мы уже говорили, программа использует библиотеку picamera для управления камерой. Библиотека gpiozero содержит классы для управления кнопкой и датчиком движения: Button и MotionSensor. Метод sleep позволяет работать с задержками, а метод pause используется для обработки прерываний.

from gpiozero import Button, MotionSensor
from picamera import PiCamera
from time import sleep
from signal import pause

Затем вы создаёте объекты для обращения к кнопке, PIR-датчику движения и камере. Кнопка подключена к GPIO 2, а датчик движения — к GPIO 4.

button = Button(2)
pir = MotionSensor(4)
camera = PiCamera()

Затем инициализируйте камеру с помощью camera.start_preview().

camera.start_preview()

В зависимости от ориентации камеры вам также может потребоваться повернуть её на 180 градусов, чтобы фотографии не получались перевёрнутыми.

camera.rotation = 180

Далее вы инициализируете переменную i, которая начинается с 0.

i = 0

Затем мы создаём функции stop_camera() и take_photo(), которые будут вызываться далее в коде.

Функция take_photo() будет использовать переменную i для подсчёта и нумерации изображений, увеличивая номер в имени файла на единицу с каждым сделанным снимком.

def take_photo():
  global i
  i = i + 1
  camera.capture('/home/pi/Desktop/image_%s.jpg' % i)
  print('A photo has been taken')
  sleep(10)

Чтобы сделать и сохранить фотографию, вы используете метод camera.capture(), указывая в скобках каталог, в который хотите сохранить изображение. В данном случае мы сохраняем изображения в папку Desktop и называем их image_%s.jpg, где %s заменяется числом, которое мы увеличивали ранее в i.

Если вы хотите сохранять файлы в другую папку, замените этот каталог на путь к выбранной вами папке. Затем мы устанавливаем 10-секундную задержку, что означает, что камера делает снимки с 10-секундным интервалом, пока PIR-датчик обнаруживает движение. Не стесняйтесь увеличивать или уменьшать время задержки, но будьте осторожны, чтобы не перегрузить Pi большим количеством изображений, сделав время задержки слишком малым.

Функция stop_camera() останавливает камеру с помощью метода camera.stop_preview().

def stop_camera():
  camera.stop_preview()
  # exit the program
  exit()

Эта функция останавливает предварительный просмотр камеры и завершает программу. Функция exit() вызывает всплывающее окно с вопросом, хотите ли вы закрыть программу; чтобы закрыть её, просто нажмите OK.

Наконец, вы определяете, что при нажатии кнопки камера останавливается.

button.when_pressed = stop_camera

Наконец, вы указываете камере сделать фотографию, вызывая функцию take_photo() при обнаружении движения.

pir.when_motion = take_photo

Команда pause() в конце кода поддерживает вашу программу в рабочем состоянии, чтобы прерывания могли быть обнаружены.

Демонстрация 

Если вы используете Python IDLE для написания кода, нажмите F5 или перейдите в Run > Run Module для запуска скрипта. Пока скрипт работает, вы должны видеть на экране предварительный просмотр того, что видит камера. Чтобы остановить предварительный просмотр камеры, нажмите кнопку и щёлкните OK в появившемся окне.

В качестве альтернативы, в окне терминала вы можете ввести:

pi@raspberrypi:~ $ python3 burglar_detector.py

Поздравляем, ваш проект готов обнаруживать движение и делать фотографии. Вы можете разместить этот проект в стратегическом месте и вернуться позже, чтобы проверить сохранённые фотографии. На следующем рисунке показана фотография, сделанная этим проектом.

Фотография, сделанная детектором движения

Заключение 

Использование камер с Raspberry Pi — это простая задача, которая может быть применена к самым разным проектам. Библиотеки picamera и gpiozero предоставляют вам простой способ управления камерой и GPIO с помощью Raspberry Pi.

У нас есть другие проекты с камерами и Raspberry Pi, которые могут вам понравиться:

:doc:`Видеотрансляция с камерой Raspberry Pi </raspberry/rnt/video-streaming-with-raspberry-pi-camera/index>`_
:doc:`Система распознавания автомобильных номеров с Raspberry Pi и Node-RED </raspberry/rnt/car-plate-recognition-system-with-raspberry-pi-and-node-red/index>`_
Система видеонаблюдения на базе Raspberry Pi с хранилищем на MotionEyeOS
Больше проектов с RPi…

Этот проект является отрывком из нашей книги «20 Easy Raspberry Pi Projects». Для обзора нашей книги вы можете посмотреть видео ниже.

» `Получить копию (бумажная версия) нашей книги о Raspberry Pi » <https://randomnerdtutorials.com/20-easy-raspberry-pi-projects-book/>`__

Надеемся, этот проект оказался для вас полезным.

Спасибо за чтение!