Raspberry Pi als preiswerte HD-Überwachungskamera

Diese Anleitung beschreibt, wie man eine Überwachungskamera auf der Grundlage einer Raspberry Pi Überwachungskamera baut, der HD-Videos aufzeichnet, wenn sich etwas im überwachten Bereich bewegt. Live-Bilder können von jedem Webbrowser aus betrachtet werden, auch von Ihrem Handy aus, während Sie unterwegs sind.
Was Sie bekommen werden:
– Live-Stream in jedem Webbrowser von überall her anzeigen
– Jede Bewegung in eine Videodatei aufnehmen
Normalerweise kostet eine solche Kamera etwa 1.000 US-Dollar, aber mit dem Ergebnis dieser Anleitung erhalten Sie eine solche Kamera für nur etwa 120 US-Dollar.

Schritt 1: Hintergrund

Hast du schon mal von Raspberry Pi gehört? Es ist ein kostengünstiger Mikrocomputer, der Linux-fähig ist und endlose Erweiterungsmöglichkeiten bietet. Es kostet nur etwa 35 US-Dollar und eröffnet unendliche Möglichkeiten, was man damit bauen kann. Die offizielle Website ist unter http://www.raspberrypi.org/ zu finden.

Schritt 2: Hardwarekomponenten

Wir brauchen etwas Hardware für dieses Projekt. Dies ist eine Liste der wichtigsten Dinge, die wir brauchen:

– Himbeere Pi Modell B: Dies ist das größere Modell des Himbeere Computersystems mit 700MHz und 512MB Ram. Es unterstützt HD-Video. Du kannst es ganz einfach z.B. hier bestellen. Kosten: ca. 40 US$. Sie können auch die Himbeere Pi Modell A verwenden, die etwas billiger ist und weniger Energie verbraucht. Stefan Knight hat einen ausgezeichneten Artikel darüber geschrieben, wie man dieses ganze Projekt auf einem Modell A durchführen kann.
– Himbeer-Pi-Kamera-Modul: Dieses Modul wurde speziell für den Raspberry-Mikrocomputer entwickelt. Es verfügt über einen Anschluss, der direkt an das Raspberry-Board angeschlossen werden kann und unterstützt HD-Video bis zu 1080p. Auf der Website http://www.rs-components.com/raspberrypi erfahren Sie, wo Sie es in Ihrem Land bestellen können. D.h. http://www.alliedelec.com/lp/130513rasocameramodule/ liefert diese Kamera in die USA für nur 29 US-Dollar.
Ein Infrarot-Kameramodul für die Raspberry Pi wird es in Kürze geben (http://www.raspberrypi.org/archives/5089). Wir hatten noch keine Gelegenheit, es zu testen, aber es sollte auch für diese Überwachungskamera funktionieren.
– Ein Gehäuse für die Kamera: Sie müssen kein Hochpreisgehäuse für Ihre Himbeere kaufen. Es gibt viele sehr billige gefälschte Sicherheitskameras, die perfekt zu unseren Bedürfnissen passen. Durchsuchen Sie das Internet nach „surveillance camera dummy“ und Sie werden viele Gehäuse für Ihre neue Kamera für nur ein paar Dollar finden. D.h. dieser wird die Arbeit erledigen: http://amzn.to/15XLaAj für nur 9 US$. Wir haben dieses Kameragehäuse für ca. 20€ in Deutschland bestellt, das genügend Platz für alle Komponenten hatte: http://amzn.to/19CTEaN. Sie können jedes Kameragehäuse verwenden, aber achten Sie nur auf die Größe des Gehäuses, damit das Raspelbrett dort hineinpasst. Die Abmessungen des Himbeerboards betragen 85,6 x 53,98 x 17 mm (ca. 3,37 x 2,13 x 0,67 in).
– Stromversorgung: Der Raspberry-Computer wird ohne Netzteil geliefert, Sie müssen sich selbst ein Netzteil besorgen. Jedes Netzteil mit einem Micro-USB-Stecker kann diese Aufgabe erfüllen, solange es mindestens 1A Strom liefert. Wir haben ein solches Netzteil bestellt, das bereits einen Micro-USB-Stecker für ca. 10 US-Dollar hat.
– SD-Karte: Da der Raspberry Pi keinen Speicherplatz an Bord hat, müssen Sie ihn hinzufügen, damit Sie das Betriebssystem für dieses Gerät installieren und ausführen können. Jede SD oder microSDHC sollte diese Aufgabe erfüllen, aber wir empfehlen die Verwendung einer Class 10 SD-Karte. Es sind nur etwa 7 US-Dollar.
– Um diese Kamera mit Ihrem Netzwerk zu verbinden, benötigen Sie auch eine Art Netzwerkverbindung. Eine Möglichkeit ist die Verwendung einer LAN-Verbindung, aber Sie müssen das LAN-Kabel an den Punkt legen, an dem Sie die Kamera montieren möchten. Eine bessere Alternative ist ein solcher WiFi USB-Adapter für nur ca. 10 US-Dollar.

Das ist alles: Für ca. 120 US-Dollar haben wir die gesamte Hardware, die wir für den Bau dieser HD-Überwachungskamera benötigen.

Schritt 3: Raspbian installieren

Zuerst sollten Sie das Betriebssystem und die Software auf dem Raspberry Pi installieren, bevor Sie alles zusammen montieren. Ein Betriebssystem ist die grundlegende Betriebssystemsoftware, die der Raspberry-Hardware sagt, was sie tun soll. Linux ist dafür perfekt geeignet. Wir haben uns für Raspbian entschieden, da es eines der fortschrittlichsten Betriebssysteme für die Raspberry ist, mit vielen Hilfestellungen und Tutorials im Internet.
Um Raspbian auf der Raspberry betreiben zu können, müssen Sie die SD-Karte vorbereiten: Dieses ausgezeichnete Tutorial von Adafruit erklärt die notwendigen Schritte.
Schließen Sie nun Ihr Raspberry Pi-Board vorübergehend an ein LAN-Kabel, einen Monitor (HDMI-Fernseher funktioniert sofort, aber ein solches HDMI-zu-DVI-Kabel erledigt auch die Arbeit) und eine USB-Tastatur für die Grundeinrichtung an.
Legen Sie die vorbereitete SD-Karte mit dem raspbianischem Installateur ein und schließen Sie das Netzteil an.
Die Himbeere sollte hochfahren und Sie durch den Setup-Prozess führen, wie in diesem Adafruit-Tutorial beschrieben. Danach solltest du ein einfaches Raspbian OS laufen haben.
Achten Sie darauf, SSH in Raspbian zu aktivieren, damit Sie das Raspberry-Gerät auch dann steuern können, wenn kein Monitor und keine Tastatur angeschlossen ist. Und Sie sollten die Kamera auch im Raspbian Setup-Menü aktivieren, damit wir sie für die Bewegungserkennung verwenden können.

Stellen Sie nun sicher, dass Ihr RPI auf dem neuesten Stand ist:

sudo apt-get install rpi-update installieren
sudo rpi-update

Und auch alle Pakete aktualisieren:

sudo apt-get update
sudo apt-get upgrade

Schritt 4: Verbinden über SSH

Nachdem die Grundeinrichtung abgeschlossen ist, sollten Sie sich von Ihrem Computer aus mit Ihrem Raspberry-Gerät verbinden. Du kannst dich von jedem Computer in deinem lokalen Netzwerk aus mit der Linux-Konsole verbinden und sie so steuern, wie du direkt davor sitzt. Dies ist sehr wichtig, da Sie nach der Montage weit weg von Ihrem Desktop Updates durchführen und die Konfiguration dieser Kamera jederzeit später ändern können müssen, ohne sie von der Wand lösen und auf Ihren Schreibtisch zurückbringen zu müssen.

Denken Sie daran, dass diese Kamera nicht nur ein Dump-Cam-Gerät ist, sondern ein sehr leistungsfähiger Computer mit Linux-Betriebssystem, auf dem sie läuft. Es ist nicht auf das beschränkt, was wir in diesem Artikel jetzt erklären; es wird jeder Entwicklung in der Software folgen, so dass Sie jederzeit später aktualisierte Software und weitere Module installieren können.

Zuerst benötigen Sie eine Software, um sich mit der Linux-Konsole auf dem Raspberry zu verbinden. Für Windows benötigen Sie die zusätzliche (kostenlose) Software PuTTY. Laden Sie es von der PuTTY-Website herunter, installieren Sie es und verbinden Sie es mit Ihrem Raspberry Pi-Gerät:

Von nun an benötigen Sie keinen Monitor und keine Tastatur mehr, die an der Raspberry befestigt sind.

Schritt 5: WiFi aktivieren

Wenn Sie diese Kamera mit einem WiFi USB-Dongle betreiben möchten (wie wir in Schritt 2 vorgeschlagen haben), müssen Sie einige schnelle zusätzliche Schritte durchführen, damit WiFi auf der Himbeere funktioniert:
Bearbeiten Sie in der Konsole (PuTTY-Fenster) die Netzwerkeigenschaften des Raspberry:

sudo nano /etc/network/interfaces

Fügen Sie nun diese Zeilen am Ende der Datei hinzu (oder ändern Sie bestehende Zeilen entsprechend):

allow-hotplug wlan0
iface wlan0 inet dhcp
wpa-ssid „YOUR NETWORK SSID“.
wpa-psk „WIFI PASSWORT“.

(Geben Sie die SSID und das Passwort für Ihr WiFi-Netzwerk ein.)
Starten Sie das Raspberry mit diesem Befehl neu und prüfen Sie, ob es sich korrekt mit Ihrem WiFi-Netzwerk verbindet:

sudo Neustart

Schritt 6: Zusammensetzen der Hardware

Jetzt ist es an der Zeit, alle Hardwarekomponenten zusammen im Gehäuse zu montieren. Je nach Gehäuse sollte dies keine zu komplizierte Aufgabe sein. Achten Sie darauf, das Himbeerbrett sicher zu montieren, damit es nicht im Gehäuse umkippt.
Da unser Gehäuse an der Vorderseite ein sehr großes Glasfenster hatte, haben wir es mit einem schwarzen Papier mit einem Loch verschlossen. Dies hat den Vorteil, dass die „Technik“ der Kamera nicht mehr sichtbar ist. Wenn Sie möchten, dass die Kameraaufnahme sichtbar ist, verdecken Sie sie nicht. Wann immer die Kamera eine Bewegung erkennt oder aufzeichnet, leuchtet das LED-Licht in einem sehr hellen Rot.
Sie können die rote LED der Kamera auch ausschalten, indem Sie diese Zeile zu /boot/config.txt hinzufügen:

deaktivieren_kamera_led=1

Schritt 7: Installation der Bewegungserkennungssoftware

Eine sehr gute (und kostenlose Open-Source) Bewegungserkennungs-/Überwachungssoftware mit vielen Konfigurationsmöglichkeiten ist Motion.
Wir müssen es nun über die Kommandozeile installieren (loggen Sie sich mit Benutzer „pi“ in Ihre Himbeere ein):

sudo apt-get install motion install motion

Einige Pakete werden im Installationsprozess installiert; geben Sie einfach „y“ ein, um mit der Installation fortzufahren.
Da die aktuelle Version von motion das Raspberry Kameramodul (noch) nicht unterstützt, müssen wir einen speziellen Build mit Unterstützung für dieses Kameramodul herunterladen und installieren.

cd /tmp
sudo apt-get install -y libjpeg62 libjpeg62-dev libavformat53 libavformat-dev libavcodec53 libavcodec-dev libavutil51 libavutil-dev libc6-dev zlib1g-dev libmysqlclient18 libmysqlclient -dev libpq5 libpq-dev
wget https://www.dropbox.com/s/xdfcxm5hu71s97d/motion-mmal.tar.gz
Und jetzt müssen Sie die heruntergeladene Datei in das Verzeichnis /tmp entpacken:
tar zxvf motion-mmal.tar.tar.gz

Nach dem Entpacken müssen Sie nun Ihre installierte Bewegung mit dem heruntergeladenen Build aktualisieren:

sudo mv motion /usr/bin/bin/motion
sudo mv motion-mmalcam.conf /etc/motion.conf

Du musst auch den Motion-Daemon aktivieren, damit die Bewegung immer läuft:

sudo nano /etc/default/motion

und ändern Sie die Zeile auf:

start_motion_daemon=ja

Wir sind ziemlich sicher, dass der offizielle Build of Motion in Kürze auch das Raspberry-Kameramodul unterstützen wird.
Ein sehr wichtiger Befehl zum Bearbeiten der Motion-Konfigurationsdatei ist der Befehl
sudo nano /etc/motion.conf

Hinweis: In der Standard-Bewegungsinstallation befindet sich die motion.conf in /etc/motion/, aber in dem speziellen motion-mmal build aus dropbox-url (siehe oben) ist sie in /etc/. Wenn Sie diesem Tutorial mit allen Schritten folgen, ist das kein Problem.
Achten Sie darauf, dass die Dateiberechtigungen korrekt sind: Wenn Sie motion via ssh installieren und als Benutzer „pi“ angemeldet sind, müssen Sie sicherstellen, dass Sie dem Benutzer „motion“ die Berechtigung geben, motion as service nach dem Neustart auszuführen:

sudo chmod 664 /etc/motion.conf
sudo chmod 755 /usr/bin/motion
sudo touch /tmp/motion.log
sudo chmod 775 /tmp/motion.log

Wir haben einige Änderungen an der Datei motion.conf vorgenommen, um sie unseren Bedürfnissen anzupassen. Unsere aktuelle motion.conf-Datei können Sie hier herunterladen. Laden Sie einfach die enthaltene motion.conf herunter, entpacken und kopieren Sie sie nach /etc/motion.conf, wenn Sie die genauen Konfigurationsoptionen verwenden möchten, die wir unten beschreiben.
Einige der wichtigsten Änderungen sind:

Stellen Sie sicher, dass die Bewegung immer als Daemon im Hintergrund läuft:
Daemon auf
Wir wollen die Logdatei stattdessen in /tmp speichern (sonst kann der Autostart-Benutzer nicht auf sie im Ordner /home/pi/ zugreifen):

Logdatei /tmp/motion.log
Da wir ein hochwertiges Überwachungsvideo verwenden möchten, haben wir die Auflösung auf 1280×720 eingestellt:

Breite 1280
Höhe 720

Wir brauchen kein Echtzeit-Video, 2 Bilder pro Sekunde sind für unsere Bedürfnisse völlig in Ordnung:

Framerate 2

Dies ist eine sehr praktische Funktion der Bewegungssoftware: Nehmen Sie einige (2 in unserer Konfiguration) Bilder auf, bevor und nachdem die Bewegung im Bild erkannt wurde:

vor der Aufnahme 2
post_capture 2

Wir wollen keine endlosen Filme. Stattdessen wollen wir max. 10 Minuten Schnitte der Bewegungsvideos. Diese Konfigurationsoption wurde von max_movie_time auf max_mpeg_time in motion umbenannt. Wenn du den Motion-Mal Build verwendest, wird dieser funktionieren. Wenn Sie einen Fehler’Unbekannte Konfigurationsoption „max_mpeg_time“‚ erhalten, ändern Sie diesen entweder auf max_movie_time oder stellen Sie sicher, dass Sie wirklich den Motion-Mal-Build wie oben gezeigt verwenden.
max_mpeg_time 600
Da einige Mediaplayer wie VLC die aufgenommenen Filme nicht abspielen können, haben wir den Codec auf msmpeg4 geändert. Dann werden die Filme in allen Playern korrekt abgespielt:

ffmpeg_video_codec msmpeg4

Ermöglicht den Zugriff auf den Live-Stream von überall. Andernfalls würde nur localhost (= das Raspberry-Gerät) auf den Live-Stream zugreifen dürfen:
stream_localhost aus
Wenn Sie den Livestream mit einem Benutzernamen und Passwort schützen möchten, sollten Sie dies aktivieren:
stream_auth_verfahren 2
stream_authentication SOMEUSERNAME:SOMEPASSWORT
Alle Konfigurationsparameter sind in der Dokumentation zur Antriebskonfiguration ausführlich erläutert.
Nach Ihren Änderungen an der motion.conf starten Sie die Raspberry neu:
sudo Neustart
Nach dem Neustart sollte das rote Licht des Kameramoduls eingeschaltet werden, das anzeigt, dass die Bewegung derzeit die Kamera verwendet, um eine Bewegung zu erkennen.