Raspberry Pi Batinator: 8 ขั้นตอน (พร้อมรูปภาพ)

2024 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-30 13:03

Batinator เป็น Raspberry Pi แบบพกพาที่ใช้โมดูลกล้อง PinoIR (ไม่มีตัวกรองอินฟราเรด) เพื่อบันทึกวิดีโอในที่มืดที่ 90 เฟรมต่อวินาที ความละเอียด 640x480 มีไฟอินฟราเรด 48 LED ที่ด้านบนและใช้พลังงานจากแบตเตอรี่สว่านแบบชาร์จไฟขนาด 12 โวลต์ที่นำมาใช้ใหม่ได้ เมื่อเร็วๆ นี้ ฉันหลงใหลในค้างคาวที่มาเยือนสวนของเราในยามค่ำ และสร้างสิ่งนี้ขึ้นมาเพื่อพยายามจับความงามเล็กๆ น้อยๆ ในภาพยนตร์

ปรากฎว่า Batinator ยังสะดวกสำหรับการบันทึกแสงวาบ ฉันน่าจะเรียกมันว่า Storminator: วิดีโอ Youtube ที่:

ในกรณีที่คุณไม่สามารถดูวิดีโอที่ฝังอยู่ใน YouTube ได้ที่: https://www.youtube.com/embed/Ota2V3bVvAw ดูเพิ่มเติมที่

รหัส Python (ตรงไปตรงมามาก) อยู่บน GitHub ที่

ขั้นตอนที่ 1: การตรวจจับค้างคาว

เราเพิ่งย้ายเข้ามาบ้านหลังนี้เมื่อเดือนสิงหาคมที่ผ่านมา ดังนั้นมันจึงน่าตื่นเต้นมากเมื่อครั้งแรกที่ฉันสังเกตเห็นค้างคาวในสวนเมื่อไม่กี่สัปดาห์ก่อน ส่วนใหญ่จะมองเห็นได้ในเวลาพลบค่ำ เมื่อพวกมันออกมาจากที่พักในป่าเพื่อกินแมลงเม่าและแมลงอื่นๆ ในสวนของเรามีการเก็บที่ดูเหมือนอุดมสมบูรณ์ และโดยปกติคุณไม่จำเป็นต้องคอยดูพวกมันนานนัก มักจะบินเป็นวงกลมเพื่อดูดสิ่งที่หาเจอ แรงบันดาลใจในการหาข้อมูลเพิ่มเติม ฉันซื้อชุดตรวจจับค้างคาวจากแมปลินในพื้นที่ ซึ่งเป็นการบัดกรีที่สนุกและใช้งานได้ดีมาก จากนั้นฉันก็สงสัยว่ามันเป็นไปได้ไหมที่จะถ่ายพวกมันเพื่อมองให้ชัดขึ้น และหวังว่าจะสามารถระบุได้ว่าค้างคาวสายพันธุ์ไหนกำลังมาเยี่ยมเยียน! ฉันมี Raspberry Pi 2 สำรองและได้รับโมดูลกล้อง Pi NoIR (noir = ไม่มีตัวกรองอินฟราเรด) สำหรับวันเกิดของฉันเมื่อปีที่แล้ว ดังนั้นคิดว่าฉันจะใช้มันและดูว่าเกิดอะไรขึ้น

ขั้นตอนที่ 2: รหัส

ฉันเริ่มต้นด้วยการตั้งค่ากล้องบน Pi โดยทำตามคำแนะนำและตัวอย่างกล้องจากนิตยสาร MagPi จากนั้นจึงหันมาใช้อินเทอร์เน็ตเพื่อค้นหาตัวอย่างอื่นๆ ที่ฉันสามารถปรับเปลี่ยนเพื่อบันทึกวิดีโอได้

ฉันพบโค้ดที่สมบูรณ์แบบบนเว็บไซต์ Average Man Vs Raspberry Pi ซึ่งได้รับการจัดทำเป็นเอกสารอย่างดีและง่ายต่อการติดตาม ฉันทำการเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยเพื่อให้เหมาะกับความต้องการของฉัน โดยเฉพาะอย่างยิ่งเพื่อแบ่งวิดีโอที่บันทึกไว้ออกเป็น 5 นาที โดยแต่ละ 5 นาทีจะใช้เวลา 15 นาทีในการดูย้อนหลังเนื่องจากอัตราเฟรม!

รหัสที่ฉันใช้มีทั้งหมดบน GitHub - ตรงไปตรงมามาก!

ขั้นตอนที่ 3: แสงแรก

ตอนแรกฉันหวังว่าจะใช้หลอด LED อินฟราเรดจำนวนหนึ่งติดตั้งบน Pi เพื่อให้แสงสว่างแก่ค้างคาว ดังนั้นฉันจึงเริ่มออกล่าไปรอบๆ ในเวิร์กช็อปเพื่อดูว่าฉันจะพบอะไรได้บ้าง ฉันเจอกล้องรักษาความปลอดภัยที่ชำรุดและไม่นานก็แยกจากกัน โดยตัดไฟ LED ออกจากแผงวงจรเพื่อปล่อย "ขา" ทิ้งไว้ให้มากที่สุด จากนั้นฉันก็บัดกรีสิ่งเหล่านี้กับบอร์ด perma-proto เชื่อมต่อกับ Pi และทดสอบ

เมื่อมองผ่านกล้องโทรศัพท์ของฉัน พวกมันใช้งานได้จริง ดังนั้นในเย็นวันนั้น ฉันจึงวาง Pi ในสวน เสียบปลั๊กไฟในโรงเก็บของ และตั้งอยู่ในกระถางต้นไม้ที่สะดวกสบาย หลังจาก 40 นาทีผ่านไป ฉันก็คัดลอกฟุตเทจไปยังแล็ปท็อปเพื่อดูและ - ไม่มีอะไร แม้แต่ไส้กรอก!

เห็นได้ชัดว่าการส่องสว่างของไฟ LED ที่ได้รับการกู้คืนสี่ดวงนั้นแทบไม่มีกำลังเพียงพอ เนื่องจากค้างคาวอาจอยู่ห่างจาก Pi อย่างน้อยหนึ่งเมตร ปิด ฉันไปที่ Google เพื่อค้นหาวิธีแก้ปัญหา!

ขั้นตอนที่ 4: พลังมากขึ้น

ฉันพบบทความดีๆ เกี่ยวกับ raspberrypi-spy ที่เปรียบเทียบตัวเลือกต่างๆ สำหรับการส่องสว่างแบบ IR และตัดสินใจซื้อ IR Illuminator ซึ่งเป็นสปอตไลท์ขนาดเล็กที่อัดแน่นไปด้วยไฟ LED IR อันที่ฉันซื้อบนอีเบย์มีไฟ LED 48 ดวงและใช้พลังงานจากไฟ DC 12 โวลต์ - เป็นสินค้าที่ถูกที่สุดในสหราชอาณาจักรที่ราคาประมาณ 5 ปอนด์และมาถึงสองสามวันต่อมา

มันเป็นแบบนี้มากกว่า! ฉันเสียบมันเข้ากับ Pi ในเวิร์กชอปที่มืดมิดและเรียกใช้วิดีโอทดสอบสองสามรายการ ซึ่งทำให้เวลาในการบันทึกในสคริปต์ Batinator.py สั้นลง แต่ปล่อยให้ตั้งค่าให้บันทึกที่ 90fps

การดูวิดีโอทดสอบกลับเป็นกรณีของข่าวดี/ข่าวร้าย การส่องสว่างนั้นยอดเยี่ยมมาก ดีมากสำหรับระยะหลายเมตร ข้อเสียคือวิดีโอมีการกะพริบตลอดเวลาจนไม่สามารถรับชมได้ ฉันมีความรู้สึกว่าฉันรู้ว่าสาเหตุของสิ่งนี้คืออะไร นั่นคือแหล่งจ่ายไฟของไฟส่องสว่างใหม่ ทฤษฎีของฉันคือการที่แสงวูบวาบสะท้อนการสั่นของไฟหลักที่ความถี่ 50 เฮิร์ต ดังนั้นฉันจึงตั้งค่าสคริปต์ทดสอบเพื่อบันทึกวิดีโอ 10 วินาทีที่ 90, 85, 80, 70, 60, 50 และ 40 เฟรมต่อวินาที การเปรียบเทียบวิดีโอทั้งหมดมีเอฟเฟกต์การสั่นไหวนอกเหนือจากวิดีโอ 50fps สิ่งนี้ค่อนข้างน่าผิดหวังเพราะฉันอยากจะผลักดันอัตราเฟรมให้ถึงขีดจำกัด

ฉันกลับไปที่บทความข้อมูลจำเพาะของกล้องเพื่อหาแรงบันดาลใจและพบว่าหากอัตราเฟรมลดลงเหลือ 49fps ความละเอียดในการจับภาพจะเพิ่มขึ้นจาก 640x480 เป็น 1296 × 730 - ประนีประนอม!

ขั้นตอนที่ 5: การทดสอบเพิ่มเติม

คืนถัดมาก็เปิดกล้อง กลับเข้าไปในสวนข้างโรงเก็บของแล้วชี้ข้ามสวน

ทันทีที่ฉันถอยกลับเข้าไปในบ้าน ฉันก็เห็นค้างคาวบินวนอยู่รอบๆ ฉันจึงหวังว่าครั้งนี้ฉันจะได้จับสิ่งดีๆ 45 นาทีต่อมา ฉันเริ่มดูภาพย้อนหลัง และแม้ว่าฉันจะจับแมลงตัวหนึ่งหรือสองตัวใกล้กับกล้อง แต่ค้างคาวที่กำลังเคลื่อนที่ก็ไม่สว่างเลย

ฉันสามารถเห็นมันบนแผ่นฟิล์มในเงาขณะที่มันหมุนไปรอบๆ กำแพงในวงกลมที่สมบูรณ์แบบ แต่เห็นได้ชัดว่ามันยังอยู่ห่างจากแสงอินฟราเรดมากเกินไป

คืนถัดมา ฉันตัดสินใจเริ่มเกม ดังนั้นแทนที่จะวางกล้องไว้ใกล้แหล่งพลังงานในโรงเก็บ ฉันกลับวิ่งออกไปที่ช่องให้อาหารนก ซึ่งเกือบจะอยู่กลางสวนและใกล้กับจุดที่ฉันมักจะเห็น ค้างคาว ฉันยังใช้อาวุธลับ - ถุงเท้าเหม็น! ฉันเคยเห็นใน Springwatch เมื่อสองสามสัปดาห์ก่อนว่า Martin Hughes-Games ดึงดูดแมลงเม่าด้วยการแขวนถุงเท้าที่แช่ในส่วนผสมของเบียร์ ไวน์ และน้ำตาลทรายแดง ซึ่งเรียกว่า "Sugaring" ฉันคิดว่าถ้าฉันสามารถดึงดูดแมลงเม่ามาใกล้กล้องได้ สิ่งนี้ก็จะดึงดูดค้างคาวได้ ไม่ค่อยยุติธรรมสำหรับแมลงเม่า แต่คุณไปเถอะ ฉันจะไม่ล่อพวกมันทุกคืนด้วยร้านขายชุดชั้นที่ขี้เหล้าของฉัน ฉันไม่ประสบความสำเร็จในคืนถัดมา (เย็นและเปียกเกินไป) แต่เก็บเบียร์ไว้ในสต็อก (สำหรับแมลงเม่าแน่นอน) เผื่อไว้

ขั้นตอนที่ 6: พลังแบตเตอรี

ความยากลำบากในการ "ปรับใช้ batinator" ของตอนเย็นคือการเรียกใช้สายต่อขยายจากโรงเก็บ เสียบ Pi และไฟส่องสว่าง จากนั้นพยายามจัดตำแหน่งให้ตรงกับตำแหน่งของค้างคาว ซึ่งจะใช้เวลา 10-15 นาที และ เป็นเรื่องยุ่งยากที่ต้องออกไปตอนดึก ฉันตัดสินใจว่าฉันต้องการใช้พลังงานจากแบตเตอรี เพื่อให้เริ่มจับภาพได้ง่ายเหมือนการดึงออกมาแล้วกดปุ่ม "ไป"

ตอนแรกฉันคิดว่าจะใช้แบตเตอรี่ 12v สำหรับไฟส่องสว่างและแบตสำรอง 5v แยกต่างหากสำหรับ Pi แต่นี่รู้สึกเหมือนเป็นวิธีแก้ปัญหาที่เงอะงะ ดังนั้นฉันจึงตัดสินใจใช้แบตเตอรี่ 12v เพียงก้อนเดียวเพื่อจ่ายไฟทั้งคู่ ฉันกำลังสำรวจแหล่งพลังงาน 12v สำหรับโครงการอื่นอยู่แล้ว ดังนั้นฉันจึงตัดสินใจสร้างอุปกรณ์จ่ายไฟขนาด 12v/5v แบบพกพาที่เป็นโมดูลาร์เพียงพอที่จะใช้สำหรับวัตถุประสงค์ทั้งสอง

ฉันเริ่มต้นด้วยสว่านไร้สาย 12v รุ่นเก่า (ราคาถูกมาก!) - ฉันเลื่อยผ่านด้ามจับที่อยู่ใต้ไกปืน ปล่อยให้พื้นผิวเรียบเพื่อยึดกล่องโปรเจ็กต์ไว้ด้านบนอย่างแน่นหนาด้วยสายเคเบิล สายเคเบิล 12v มองเห็นได้ชัดเจนภายในที่จับสับ ดังนั้นฉันจึงเพิ่มบล็อกการเชื่อมต่อเพื่อทำให้สิ่งต่าง ๆ ง่ายขึ้น

ภายในกล่องโปรเจ็กต์ ฉันต่อปลั๊ก DC ที่จะเชื่อมต่อกับอินพุต 12v ของไฟส่องสว่าง และต่อขนานกับเต้ารับไฟรถยนต์ 12v มาตรฐาน โดยเจาะรูเพื่อให้พวกมันโผล่ผ่านที่ด้านหลัง สิ่งนี้จะช่วยให้ฉันสามารถเสียบอะแดปเตอร์ USB เพื่อแปลงแหล่งจ่าย 12v จากแบตเตอรี่สว่านเป็นเอาต์พุต usb 5v 2.1a และ 1a จากนั้นฉันก็เพิ่มสวิตช์หลักไปที่กล่องและก่อนที่จะเสียบ Pi อันล้ำค่าทดสอบเอาต์พุต USB โดยใช้ Adafruit USB Charger Doctor ทุกอย่างดูดี!

ขั้นตอนที่ 7: ดู Batinator

ด้วยพลังที่จัดเรียงทั้งหมด ฉันแค่ต้องใส่ Pi และไฟส่องเข้ากับฐานเพื่อให้ดูดีและพกพาสะดวก

ไฟส่องสว่างมาพร้อมกับขายึดที่หมุนได้ซึ่งสะดวกต่อการยึดเข้ากับฝาของเคส Pi และฉันค่อย ๆ ติดโมดูลกล้องที่ด้านบนเพื่อให้อยู่ในแนวเดียวกันเสมอ ฉันจำเป็นต้องใช้สายแพของกล้องที่ยาวขึ้นเพื่อให้แน่ใจว่าไม่ได้ยืดออกมากเกินไป

ฉันรู้ว่าฉันต้องการใช้ฐาน 12v/5v กับโปรเจ็กต์อื่นๆ ดังนั้นฉันจึงจำเป็นต้องทำให้เคส Pi ถอดออกได้ - Lego กลายเป็นโซลูชันกึ่งถาวรที่สะดวกและสมบูรณ์แบบ! ฉันติดกาวฐานเลโก้แบบแบนที่ด้านบนของกล่องไฟ และอีกอันหนึ่งติดกับฐานของเคส Pi โดยยึดทั้งสองอย่างเข้าด้วยกันอย่างแน่นหนา

ด้วยชิ้นส่วนทั้งหมดที่ถูกตัดออกจากผลิตภัณฑ์สำเร็จรูปทำให้ฉันนึกถึง "-inators" ที่สร้างขึ้นโดยนักวิทยาศาสตร์ผู้ชั่วร้าย Heinz Doofenshmirtz ในการ์ตูน Phineas & Ferb และเพื่อให้ Batinator ได้รับการตั้งชื่อ! เรียนรู้จากชะตากรรมของคนอื่น -inators ฉันตัดสินใจที่จะละเว้นปุ่ม "Self Destruct" ที่โดดเด่น

ประโยชน์ที่ไม่ได้วางแผนไว้ของการใช้แบตเตอรี่ 12 โวลต์คือการที่ไฟ 50hz ริบหรี่จากไฟหลักหมดไป ดังนั้นฉันจึงสามารถจับภาพวิดีโอที่ความเร็วเต็ม 90 เฟรมต่อวินาทีได้อีกครั้ง ตอนนี้เป็นเพียงกรณีที่ต้องรอให้อากาศดีขึ้น!

ขั้นตอนที่ 8: เสร็จสิ้น & ฟุตเทจ

โดยปกติ อากาศจะเสื่อมลงทันทีที่ Batinator พร้อม และในตอนเย็นที่อบอุ่นไม่กี่คืนที่ผ่านมาเท่านั้นที่ฉันสามารถทดสอบได้อย่างถูกต้อง คุณสามารถชมฟุตเทจช่วงแรกได้ในวิดีโอ YouTube แม้ว่าอาจมีมอดอยู่ด้วยก็ตาม! การบันทึกในที่มืดเป็นการยากที่จะเข้าใจมาตราส่วน ดังนั้นบางครั้งก็ยากที่จะบอกได้ว่าบางอย่างเล็กหรืออยู่ไกล ค้างคาวค่อนข้างโดดเด่น!

ฉันลองใช้ความละเอียดในการจับภาพที่หลากหลาย แต่ 90fps 640x480 เป็นรายการโปรดของฉัน - อะไรที่เร็วกว่านี้และสิ่งต่าง ๆ กลายเป็นเพียงภาพเบลอบนหน้าจอแม้ว่าจะเป็นภาพเบลอ 720p! ไฟ IR มีประสิทธิภาพสูงสุดประมาณ 2-3 เมตร ดังนั้นในการทำงานกับสิ่งนั้นและความละเอียด VGA แผนคือการทดลองวางกล้องในตำแหน่งต่างๆ เพื่อให้เข้าใกล้ตำแหน่งที่ค้างคาวบินผ่านมามากที่สุด หรือนกฮูก ยูเอฟโอ สายฟ้า ฉันไม่จุกจิก ฉันหวังว่าจะดำเนินการต่อไปในอีกไม่กี่สัปดาห์ข้างหน้า อาจจะลงป่าหรือเดินเล่นที่เขตอนุรักษ์ธรรมชาติในท้องถิ่น

อัปเดต 2016-07-20: จับภาพฟ้าผ่าสั้นๆ บน Batinator!

อัปเดต 2016-07-24: ค้างคาวและแมลงเม่าอีกสองสามตัว!

แบตเตอรีสว่านที่แปลงแล้วใช้งานได้ดีจริง ๆ ฉันพยายามชาร์จให้เต็มก่อนที่จะ "ถอดแบตออก" ในตอนเย็น แต่ทุกอย่างดำเนินไปอย่างมีความสุขนานกว่าสองชั่วโมง ฉันไม่ได้ปล่อยให้แบตเตอรี่เหลือศูนย์ในขณะที่เชื่อมต่อกับ Pi เพราะฉันคิดว่ามันไม่ค่อยดีสำหรับมัน

ฉันใช้ VLC เพื่อดูไฟล์.mp4 ที่บันทึกไว้และพบว่าตัวเลือกนี้เป็นตัวเลือกที่ดีทั้งบนแล็ปท็อปและมือถือ การแก้ไขวิดีโอนั้นตรงไปตรงมาใน Windows Movie Maker ตอนนี้ฉันติดนิสัยที่จะดูไฟล์ใน VLC แบบกรอไปข้างหน้า จดบันทึกเวลาของ "blips" บนหน้าจอเพื่อทำให้การตัดแต่งง่ายขึ้นในภายหลัง

Batinator นั้นสนุกมากในการสร้าง และมันสนุกยิ่งขึ้นไปอีกเมื่อใช้งาน ฉันชอบความน่าเชื่อถือที่เรียบง่ายและรูปลักษณ์ที่แหวกแนว นอกจากนี้ยังเป็นโปรเจ็กต์ Pi แบบพกพาครั้งแรกที่ฉันพยายาม ซึ่งเปิดโอกาสใหม่ๆ มากมาย ฉันจะเชื่อมโยงวิดีโอเพิ่มเติมกับคำแนะนำนี้เมื่อพวกเขา (ไขว้นิ้ว) ถูกจับ ตอนนี้ขอโทษฉันในขณะที่ฉันดูท้องฟ้า …