Python實現(xiàn)樹莓派攝像頭持續(xù)錄像并傳送到主機(jī)的步驟
關(guān)于樹莓派,想必從事嵌入式開發(fā)的開發(fā)者都有聽過,樹莓派原名為Raspberry Pi,也就是它的英文讀法,樹莓派誕生于英國,由“Raspberry Pi 基金會”這個慈善組織注冊開發(fā)。埃•厄普頓就是該項目的頭目。在2012年的3月,英國劍橋大學(xué)埃本•阿普頓(Eben Epton)正式發(fā)售世界上最小的臺式機(jī),又稱卡片式電腦,外形只有信用卡大小,卻具有電腦的所有基本功能,這就是Raspberry Pi電腦板,中文譯名”樹莓派”!
樹莓派作為一個輕便迷你的小終端很受大眾的喜愛!!!
樹莓派的特點
與常見的51單片機(jī)和STM32等這類的嵌入式微控制器相比,不僅可以完成相同的IO引腳控制之外,還能運(yùn)行有相應(yīng)的操作系統(tǒng),可以完成更復(fù)雜的任務(wù)管理與調(diào)度,能夠支持更上層應(yīng)用的開發(fā),為了開發(fā)者提供了更廣闊的應(yīng)用空間。比如開發(fā)語言的選擇不僅僅只限于C語言,連接底層硬件與上層應(yīng)用,可以實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的云控制和云管理,也可以忽略樹莓派的IO控制,使用樹莓派搭建小型的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器,做一些小型的測試開發(fā)和服務(wù)。
與一般的PC計算機(jī)平臺相比,樹莓派可以提供的IO引腳,能夠直接控制其他底層硬件的功能,這是一般PC計算機(jī)做不到的,當(dāng)然,樹莓派體積小,成本低,照常可以完成一些PC任務(wù)與應(yīng)用。
樹莓派自帶的攝像頭拍攝夜空是有先例的,起碼可以做到延時攝影。對于實時拍攝沒有研究,但是仍然有必要測試。樹莓派自帶的攝像頭是500萬像素,價格在26-29歐元(人民幣200+左右)
實時還是事后采集記錄結(jié)果?樹莓派上的攝像機(jī),是使用一個 raspivid 命令操作的。 拋開這個命令的其他參數(shù),其輸出數(shù)據(jù)有2種方式:
將數(shù)據(jù)保存成文件,儲存在SD卡上,以便事后讀取; 將數(shù)據(jù)按照字節(jié)流的形式,直接輸出到STDOUT標(biāo)準(zhǔn)輸出中,可以實時獲取。選擇哪種方式,首先要考慮我們能否具有足夠的采集數(shù)據(jù)的能力。
raspivid 命令可以調(diào)節(jié)相機(jī)模塊的輸出比特率。輸出是以 H264 編碼輸出的,比特率一般默認(rèn)是17Mbps,但是這個數(shù)字可以調(diào)小。 如果按照17Mbps算,就是一秒鐘2.12兆字節(jié)。 我們記錄數(shù)據(jù)或者獲取數(shù)據(jù)的速度不能低于這個值,否則長時間錄像可能造成樹莓派的緩存充滿,導(dǎo)致樹莓派崩潰。
樹莓派的網(wǎng)卡是使用了其USB總線,傳送速度是100Mb/s或者12.5MB/s。 實際上后文的實驗表明,目前能達(dá)到的傳送速度只有 3MB/s(TCP) 或者 6MB/s(UDP) 。
如果使用SD卡存儲,這個記錄速度也是可以達(dá)到的,但是,SD卡有寫入壽命,這是要考慮的。 例如,對于32GB的卡,即使我們能利用全部存儲空間,以2MB/s的速度錄像,也只能記錄4.55小時。
如何通過網(wǎng)絡(luò)實時傳送數(shù)據(jù)?
raspivid 命令的 -o 選項,就是用來指定輸出文件的。 在Linux系統(tǒng)中,輸出到文件并不等于寫入到磁盤(這里是SD卡)。 我們?nèi)匀豢赡苁褂?RAMDisk 這種技術(shù),讓輸出只是暫時存儲在內(nèi)存中,并稍后讀取,然后刪除之。 但是,樹莓派的可用內(nèi)存可能只有 280MB ,這最多只能記錄差不多2分鐘的視頻。
如果我們有文件形式的攝像記錄,那么就似乎可以使用文件傳輸?shù)膮f(xié)議,例如 sftp, scp 等等登錄到樹莓派下載文件了。 然而這是不對的。這些協(xié)議在傳輸中使用了加密。
樹莓派在向我們的電腦進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送的時候,如果用這些協(xié)議,就必須先對發(fā)送的數(shù)據(jù)進(jìn)行加密。 在互聯(lián)網(wǎng)上,加密是很好的設(shè)計。但是在樹莓派和電腦之間只用一根網(wǎng)線連接的時候,就不是了。 樹莓派的運(yùn)算能力是很有限的,使用加密只會讓傳送速度變慢,所以,不要使用加密!
我們使用最原始而簡單的方法:使用 netcat命令 ,在筆記本電腦這一端監(jiān)聽數(shù)據(jù)輸入。 在樹莓派這一端,我們讓 raspivid 獲取一定周期(比如10分鐘,也許可以更長)的錄像, 將結(jié)果設(shè)定為直接輸出,然后利用Linux的管道機(jī)制,直接送進(jìn) netcat 發(fā)送。
配置由樹莓派和筆記本構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)
樹莓派和筆記本電腦之間的連接,使用普通網(wǎng)線即可, 因為筆記本和樹莓派上的網(wǎng)卡都能自動適應(yīng)網(wǎng)線,設(shè)定正確的模式(正常來說要使用交叉網(wǎng)線)。
重要的一步是,筆記本電腦和樹莓派連接后構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)中,需要手動為兩個設(shè)備設(shè)定IP地址。 對于筆記本電腦的設(shè)定,就比較簡單了。 我們將筆記本電腦和樹莓派相連的網(wǎng)卡上,將電腦的 IP地址設(shè)定為xxx.xxx.x.xxx , 子網(wǎng)掩碼為255.255.255.0 , 網(wǎng)關(guān)不要填 ``。
配置樹莓派的方法是,先將樹莓派斷電,然后取出所用的SD卡,用讀卡器插回電腦。 在SD卡的boot分區(qū)中,有個cmdline.txt,這是樹莓派開機(jī)時所用到的一些參數(shù)。
打開這個文件,會發(fā)現(xiàn)里面只有一行。這一行中用空格分開了很多設(shè)定參數(shù)。 我們在這一行的結(jié)尾,不添加空行,直接加上空格,然后寫上: ip=xxx.xxx.x.xxx
當(dāng)然如果這一行里面已經(jīng)有了ip=的參數(shù),應(yīng)該直接修改它。
這樣的結(jié)果就是,樹莓派開機(jī)之后,會自己選擇這個IP地址作為自己的地址。
實現(xiàn)在筆記本上監(jiān)聽輸入
netcat命令,在每收到一個文件的EOF(End Of File,表明文件已經(jīng)到結(jié)尾),就會退出。 我們?yōu)榱俗尳邮漳軌蜻B續(xù)進(jìn)行,需要用腳本連續(xù)運(yùn)行這個命令。 這樣就會為每個新接收到的視頻,在筆記本電腦這一端建立一個文件用來存儲。
# -*- coding: utf-8 -*-import osimport signalimport subprocessimport sysimport uuid# 獲取程序運(yùn)行的本地目錄,和用來存儲接收結(jié)果的recv文件夾目錄BASEPATH = os.path.realpath(os.path.dirname(sys.argv[0]))RECV = os.path.join(BASEPATH, ’recv’)# 如果接收目錄不存在,就自動新建print ' *** Received files are put into: %s' % RECVif not os.path.isdir(RECV): os.system(’mkdir -p %s’ % RECV)# 下面的部分用來記錄正在等待接收的文件。這個文件會以一個UUID.tmp的格式命名。# 在接收成功后,就會被重命名為UUID。(UUID是一個特定格式的唯一字符串,不會重復(fù))。# 如果在接收過程中按下Ctrl+C,就會發(fā)送一個終止命令給程序,這樣程序會退出,# 并刪除沒有接收完整的那個文件。working = Falsefullname = Falsedef sigint_handler(signum, frame): global fullname, working print 'n' print ' *** SIGINT detected. End the program.' if working and fullname != False: print ' *** Unfinished recording deleted.' os.system(’rm -f %s.tmp’ % fullname) exit()signal.signal(signal.SIGINT, sigint_handler)# 使用一個死循環(huán)來不斷運(yùn)行netcat(nc)命令。n = 1while True: recname = str(uuid.uuid1()) print ' [%8d] Listening for file [%s]. Use Ctrl+C to stop this script.' % (n, recname) fullname = os.path.join(RECV, recname) working = True # 標(biāo)記接收開始 # 使用 nc -lp 10401 命令接收數(shù)據(jù),表明端口為10401。 subprocess.call(’nc -lp 10401 > %s.tmp’ % fullname, shell=True) os.system(’mv %s.tmp %s’ % (fullname, fullname)) working = False # 標(biāo)記接收完畢 n += 1
上文所述的腳本,在筆記本上運(yùn)行之后,就會在本地開啟10401端口,等待樹莓派上傳送的文件。 傳送的會直接寫入一個由UUID(全局唯一ID)標(biāo)識的文件中,可以供以后處理。
在樹莓派上攝像并發(fā)送攝像結(jié)果
在樹莓派上命令拍攝的方法是:
$ raspivid -o - -b 16000000 -t 100000 | nc xxx.xxx.x.xxx 10401
這條指令的意義如下:
-o - ,使用-o設(shè)定輸出,-表示直接輸出到標(biāo)準(zhǔn)輸出中,不寫入文件。 -b 16000000 ,設(shè)定輸出比特率為16000000 bit/s。這大約是2兆字節(jié)每秒。 -t 100000 ,設(shè)定錄像時間為100000毫秒,亦即100秒。 | nc xxx.xxx.x.xxx 10401 ,使用管道|將結(jié)果導(dǎo)入到nc中,nc是發(fā)送模式,目標(biāo)是xxx.xxx.x.xxx計算機(jī)上的10401端口。以上就是Python實現(xiàn)樹莓派攝像頭持續(xù)錄像并傳送到主機(jī)的步驟的詳細(xì)內(nèi)容,更多關(guān)于python 樹莓派的資料請關(guān)注好吧啦網(wǎng)其它相關(guān)文章!
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