Raspberry Pi Kamera-Modul mit IR-LED anschließen, installieren, einrichten + Befehle zum ansteuern

Die Installation, Einrichtung und Ansteuerung deines Raspberry Pi Kamera-Moduls mit Infrarot-LED

 
 
 
 
 
 

 

Einführung

 
 
 

Willkommen zur Anleitung für die Inbetriebnahme deines Raspberry Pi Full HD Kamera-Moduls mit Infrarot-LEDs.

Raspberry-Pi-Full-HD-Kamera-mit-Infrarot-LED

Eine Kamera entwickelt sich in der Industrie immer mehr zum nicht mehr weg zu denkenden Kontroll- und Überwachungsinstrument. Diese Kamera bietet durch Ihre Betriebsartenvielfalt ein riesiges Einsatzspektrum. Sie kann Full-HD Fotos, Videos und Time-Lapse aufnehmen, aber auch eine Bildübertragung zu Überwachungszwecke herstellen. Durch Ihre Infrarot-Funktion, kann Sie selbst im Dunkeln perfekte Aufnahmen machen. Die beiden zusätzlich montierbaren Infrarot-LED verstärkt die Ausleuchtung im Dunkeln noch. 

 

Was hältst du zum Beispiel von einer bewegungsgesteuerten Überwachungskamera? Electreeks hat für dich als Projekt zum nachbauen, die RPi Security Cam entwickelt.

 

Nachfolgend zeigen wir dir, wie das Kamera-Modul aufgebaut ist, wie es funktioniert, wie du es anschließt und mit welchen vielen Befehlen du die Kamera steuern kannst.

 
 
 
 
 
 

Aufbau und Funktionsweise des Raspberry Pi Full-HD Kamera-Moduls

 
 
 

Aufbau

Das Electreeks Raspberry Pi Full HD Kamera-Modul mit IR-LEDs wird mit folgenden Bauteilen geliefert:

Raspberry Pi Kamera in Einzelteilen

  • 1 Electreeks RPi Kamera-Modul
  • Infrarot LED Boards
  • FFC Anschlusskabel 15cm
  • Abdeckkappe für Linse
  • 4 Schrauben und Muttern

 

Auf der Hauptplatine sitzt die Kamera. Sie ist mit einem mit einem OV5647 Fotosensor mit 5 Megapixeln ausgerüstet. Der Fokus ist manuell einstellbar. 

Die beiden Infrarot-LED Boards dienen der Ausleuchtung des Aufnahmebereichs mit Infraroten Licht. Sie können optional installiert aber auch weggelassen werden, sollte man sie mal nicht benötigen.

Das FFC Kabel ist 15cm lang und dient dem Anschluss an den CSI-Kamera-Port des Raspberry Pi. 

Eine mitgelieferte Abdeckkappe, schützt die Linse, wenn die Kamera mal nicht benötigt wird.

 
 

Funktionsweise

 

Die Kamera kann mit verschiedenen Befehlen im Terminal bzw. innerhalb eines Programms angesteuert werden. Dafür gibt es unzählige Kommandos, welche wir dir im letzten Teil zeigen. Sie reicht von verschiedenen Aufnahme-Arten, über diverse Bildarten, bis hin zu unterschiedlichen Aufnahmelängen, Belichtungswerten und Bildgrößen.

Einzig den Fokus muss man per Hand, direkt an der Linse einstellen.

 

Die Kamera besitzt im Gegensatz zu anderen Kamera-Modulen keinen Infrarot-Filter, wodurch Sie auch im Dunkeln Aufnahmen tätigen kann. Um wirklich den kompletten Raum ausleuchten zu können, sind die beiden Infrarot-LED Boards da. Sie leuchten den Aufnahmebereich entsprechend mit reichlich infrarotem Licht aus. An den Boards befindet sich zusätzlich ein kleines Potentiometer, mit der die Intensität eingestellt werden kann. Den Rest übernehmen dann die Fotowiderstände.

Der nächste Teil zeigt dir, wie du deine Kamera anschließt und einrichtest.

 
 
 
 
 
 

 

Anschließen und Einrichten des Raspberry Pi Full-HD Kamera-Moduls

 
 
 
Beachte bitte, dass wir uns bei der systemseitigen Einrichtung am Raspberry Pi auf das gängige Betriebssystem Raspbian beziehen.

Hardwareseitige Installation:

  1. Anbringen der Infrarot-LED-Module:
    • Befestige die Infrarot-LED-Module mithilfe der Schrauben und Muttern links und rechts an die Kamera, sodass die Infrarot-Scheinwerfer in die gleiche Richtung zeigen, wie die Kameralinse. Die Infrarot-Module sind Verpolungssicher. Die Anordnung der Module spielt keine Rolle.
  2. Anschluss des FFC Kabels:
    • Um das Anschlusskabel an der Kamera zu befestigen, hebe als erstes den schwarzen Steg unterhalb der Kameralinse an.
    • Stecke dann das Anschlusskabel in die dafür vorgesehene Vorrichtung und drücke den Steg wieder nach unten, so wird das Anschlusskabel gespannt.
    • Achte darauf, dass die Kontakte des Anschlusskabels, auf den Kontakte des Anschlusses am Kameramodul aufliegen.
  3. Anschluss an deinen Raspberry Pi:
    • Stecke das Anschlusskabel an den vorgesehenen Camera Connector (CSI) am Raspberry Pi. Dieser befindet sich zwischen dem HDMI- und dem Audio-Anschluss. Hebe auch hier den Steg am Anschlusssteg vorher an und achte darauf das du das Kabel richtig einsteckst.

RPi 3
 
Softwareseitige Installation:

  1. Einrichten der Kamera:
    • Starte dein Betriebssystem Raspbian. Noch kein Betriebssystem installiert?
    • Öffne das LXTerminal im oberen Menüband und gebe in die Konsole den Befehl sudo raspi-config ein.
    • Es öffnet sich das Konfigurationsmenü. Wähle dort den Punkt 5 „Interfacing Options“.
    • Unter dem Punkt P1 kannst du nun deine Kamera aktivieren.
    • In älteren Softwareversionen von Raspbian kann die Navigation des Konfigurationsmenü etwas davon abweichen. 

 

Der nächste Teil zeigt dir, mit wie vielen unzähligen Befehlen du die Kamera im Terminal ansteuern kannst.

 
 
 
 
 
 

 

Befehle und Betriebsarten deines Raspberry Pi Full-HD Kamera Moduls

 
 
 
Wie bereits im Teil „Funktionsweise“ erklärt, gibt es schier unzählige Kommandos, mit der du deine Kamera einstellen und betreiben kannst. Einige signifikante Befehle möchten wir dir zeigen.
 
Ansteuern des Raspberry Pi Kamera-Moduls im Terminal:
 
Um unter dem vorinstallierten Betriebssystem Raspbian, Fotos und Videos erstellen zu können, benötigt man die beiden Befehle „raspistill“ und „raspivid„. Hinzu kommt eine Vielzahl an Optionen um die Aufnahme zu steuern. Im Nachfolgenden zeigen wir dir die verschiedenen Optionen.
 
In dieser Auflistungen sind ausgewählte wichtige Befehle aufgeführt. Diese kannst du jeweils im Terminal eingeben oder Sie in deinen Programmcode einbetten. Wenn du die vollständige Liste aller Befehle sehen möchtest, findest du sie in Englisch in der Dokumentation der Raspberry Pi Foundation.
 
 
Befehlsübersicht:

für „raspistill“ und „raspivid

HilfeVorschau-FensterVollbildschirm Vorschau-FensterBildbreiteBildhöheBilddrehung,Horizontale DrehungVertikale DrehungAufnahmen speichern und ablegenSchärfeHelligkeit, Kontrast,SättigungBelichtungskorrekturBild-Effekte

speziell für „raspistill

TimerBildauslösung mittels EingabetasteBildqualitätRohdaten erzeugenZeitraffer-Modus

speziell für „raspivid

VideolängeBitrate des VideosBilder pro SekundeZeitgesteuerter Wechsel zwischen Aufnahme und PauseWechsel zwischen Aufnahme und PauseAktivieren des Bildstabilisators .

 


 

Hilfe:

– –help oder -?

Der Hilfe-Befehl zeigt alle möglichen Kommandos. .

Beispiel: raspivid -h

—-

 

Vorschau-Fenster:

– –preview ‚x,y,w,h‘ oder -p ‚x,y,w,h‘

Erzeugt eine Bildvorschau in einer festgelegten Fenstergröße an einer festgelegten Bildschirmposition. Mit den Parametern x und y gibst du die Position der Bildvorschau auf dem Bildschirm in Pixeln vor, wobei oben links die Koordinaten 0,0 sind. Die Parameter w (width – Weite) und h (hight – Höhe) geben die Größe der Bildvorschau in Pixel an. .

Beispiel: raspistill –preview 20,30,150,300

—-

 

Vollbildschirm Vorschau-Fenster:

– –fullscreen oder -f

Nutzt die komplette Bildschirmhöhe und skaliert jeweils die Bildschirmbreite bzw. umgekehrt. Eine Eingabe von Parametern ist nicht erforderlich. .

Beispiel: raspistill -f

—-

 

Bildbreite:

– –wight ‚Wert in Pixel‘ oder -w ‚Wert in Pixel‘

Verändert die Breite des Bildes in Pixel. .

Beispiel: raspivid -w 100

—-

 

Bildhöhe:

– –hight ‚Wert in Pixel‘ oder -h ‚Wert in Pixel‘

Verändert die Höhe des Bildes in Pixel. .

Beispiel: raspistill – –hight 70

—-

 

Bilddrehung:

– –rotation ‚Wert in Grad‘ oder -rot ‚Wert in Grad‘

Mit diesem Befehl kannst du das Bilddrehen. Das ist geeignet für Bildkorrekturen, sollte deine Kamera abweichend von der Standardposition betrieben werden. Jedoch werden aufgrund Hardwarebeschränkungen nur Drehungen von 0, 90, 180, 270 Grad unterstützt. .

Beispiel: raspivid -rot 180

—-

 

Horizontale Drehung:

– –hflip oder -hf

Spiegelt das Bild in horizontaler Richtung. .

Beispiel: raspivid – –hflip

—-

 

Vertikale Drehung:

– –vflip oder -vf

Spiegelt das Bild in vertikaler Richtung. .

Beispiel: raspistill -vf

—-

 

Aufnahmen speichern und ablegen (Speicherpfad + Dateiname + Dateiformat):
– –output ‚/pfad/bild.jpg‘ oder -o ‚/pfad/bild.jpg‘

Mit diesem Befehl kann der Speicherort, der Dateiname sowie das Dateiformat des Bildes bzw. des Videos angegeben werden. Ist kein Dateiname definiert, wird die Aufnahme nicht gespeichert! Wird kein Pfad aber der Dateiname angegeben, wird die Aufnahme automatisch im Standardverzeichnis /home/pi gespeichert. Bei der Eingabe des Pfades muss die Groß- und Kleinschreibung beachtet werden! Bei der Auswahl des Dateiformates kann bei Bildern zwischen jpg, bmp, gif und png gewählt werden. Videos können ausschließlich im Format h264 gesichert werden. .

Beispiel: raspistill -o /home/pi/Bilder_Alex/Landschaft.png

—-

 

Schärfe:

– –sharpness ‚-100 bis 100‘ oder -sh ‚-100 bis 100‘

Verändert die Schärfe der Aufnahme. Voreingestellt ist der Wert 0. .

Beispiel: raspivid -sh -25

—-

 

Helligkeit:

– –brightness ‚0 bis 100‘ oder -br ‚0 bis 100‘

Verändert die Helligkeit des Bildes. Voreingestellt ist der Wert 50. Der Wert 0 ist Schwarz. 100 ist Weiß. .

Beispiel: raspistill – –brightness 20

—-

 

Kontrast:

– –contrast ‚-100 bis 100‘ oder -co ‚-100 bis 100‘

Verändert den Kontrast des Bildes. Voreingestellt ist der Wert 0. .

Beispiel: raspivid -co 55

—-

 

Sättigung:

–saturation ‚-100 bis 100‘ oder -sa ‚-100 bis 100‘

Verändert die Sättigung, also die Farbintensität der Aufnahme. Voreingestellt ist der Wert 0. .

Beispiel: raspistill – –saturation 17

—-

 

Belichtungskorrektur:

– –ev ‚-100 bis 100‘ oder -ev ‚-100 bis 100‘

Verändert die Belichtung der Aufnahme. Voreingestellt ist der Wert 0. .

Beispiel: raspistill -ev 30

—-

 

Bild-Effekte:

– –imxfx ‚Effekt‘ oder -ifx ‚Effekt‘

Der Befehl legt einen Effekt über das Bild.

Folgende Effekte sind möglich: negative (negative Bilddarstellung), solarise, sketch, denoise, emboss, oilpaint (Bild in Ölgemäldeoptik), hatch, gen, pastel, watercolour, film, blur, saturation, colourswap, washedout, posterise, colourpoint, colourbalance, cartoon.

Beispiel: raspistill – –imxfx cartoon

 

 


Folgende Befehle werden speziell für raspistill verwendet: .

 

 

Timer:

– –timeout ‚Wert in ms‘ oder -t ‚Wert in ms‘

Damit kann man eine Aufnahmeverzögerung in ms einstellen. Im Beispiel ist eine Verzögerung von 5 Sekunden angegeben. .

Beispiel: raspistill -t 5000

—-

 

Bildauslösung mittels Eingabetaste:

– –keypress oder -k

Die Kamera läuft in der mit -t angegebenen Zeit. Immer wenn die Taste ENTER gedrückt wird macht die Kamera ein Foto. Wenn keine Zeit angegeben wurde kann der Befehl mit der Taste X und der Bestätigung mit ENTER beendet werden. Das beenden des mit Strg+C ist ebenfalls möglich. Wie im Zeitraffer-Modus beschrieben muss die Variable %d im Dateinamen definiert sein. .

Beispiel: raspistill -k -t 10000

—-

 

Bildqualität:

– –quality ‚0 bis 100‘ oder -q ‚0 bis 100‘

Eine Bildqualität von 100 ist fast vollständig unkomprimiert, die Bilder benötigen somit sehr viel Speicherplatz. .

Beispiel: raspistill -q 100

—-

 

Rohdaten erzeugen:

– –raw  oder -r

Der Bilddatei werden die Rohdaten der Aufnahme hinzugefügt. .

Beispiel: raspistill -r

—-

 

Zeitraffer-Modus:

– –timelaps ‚Wert in ms‘ oder -tl ‚Wert in ms‘

Bei diesem Parameter wird in einem angegeben Intervall eine Aufnahme gemacht. Hier muss beachtet werden, dass die Variable %d im Dateinamen definiert wird.Wird im Dateinamen z.B. die Endung %04d angehängt wird jedes Bild fortlaufend gespeichert. Bei dem Kommando -o bild_%04d.jpg würde das Foto fortlaufend mit „bild_0001.jpg, bild_0002.jpg,…“ gespeichert werden. Im weiteren Verlauf wird in einem Beispiel nochmal genauer auf diesen Parameter eingegangen.

Beispiel: raspistill – –timelaps 400

 

 

 


Folgende Befehle werden speziell für raspivid verwendet: .

 

 

Videolänge:

– –timeout ‚Wert in ms‘ oder ‚Wert in ms‘

Bestimmt die Aufnahmelänge des Videos. .

Beispiel: raspivid -t 60000

—-

 

Bitrate des Videos:

– –bitrate ‚bits/s‘ oder -b ‚bits/s‘ 

Mit diesem Parameter kann die Bittrate des Videos bestimmt werden. Die Angabe muss in Bits pro Sekunde erfolgen, somit müsste wie im Beispiel bei 10Mbits/s der Parameter „-b 10000000“ lauten. Die Maximale Bitrate berägt 25Mbit/s. Eine Bitrate über 17Mbits/s zeigt bei einer Full HD Aufnahme mit 30 fps (1080p30) aber keine merkliche Verbesserung. .

Beispiel: raspivid – –bitrate 10000000

—-

 

Bilder pro Sekunde:

– –framerate ‚Wert‘ oder -fps ‚Wert‘ 

Passt die Bildrate an den vorgegeben Wert an. Die minimale Bildrate beträgt 2fps, das Maximum 30fps. .

Beispiel: raspivid – –framerate 10

—-

 

Zeitgesteuerter Wechsel zwischen Aufnahme und Pause:

– –timed ‚ms, ms‘ oder -td ‚ms, ms‘ 

Diese Option ermöglicht es ein Video zu Pausieren und in bestimmten Zeitabständen neu zu starten. Dazu sind zwei Werte erforderlich: 1. die Einschaltzeit (in ms). Das ist die Zeitdauer in der  das Video aufgenommen wird. 2. die Ausschaltzeit(in ms). Die Ausschaltzeit ist die Dauer, für die das Video angehalten wird. Die Gesamtzeit der Aufzeichnung kann durch die Timeout-Option begrenzt werden. .

Beispiel: raspivid -td 10000, 2000

—-

 

Wechsel zwischen Aufnahme und Pause:

– –keypress  oder -k 

Bei jedem Drücken der Eingabetaste wird die Aufzeichnung angehalten oder neu gestartet. Durch Drücken von X und Enter wird die Aufzeichnung gestoppt und die Anwendung geschlossen. Wird mit -t eine Timeout-Wert festgelegt, stoppt die Laufzeit des Parameters nur nach einem Enter-Tastendruck. .

Beispiel: raspivid – –keypress

—-

 

Aktivieren des Bildstabilisators:

– –vstab oder -vs 

Der Parameter schaltet die Videostabilisierung ein.

Beispiel: raspivid – –vstab