用树莓派USB摄像头做个监控
优质资源分享
| 学习路线指引（点击解锁） | 知识定位 | 人群定位 |
|---|---|---|
| Python实战微信订餐小程序 | 进阶级 | 本课程是python flask+微信小程序的完美结合，从项目搭建到腾讯云部署上线，打造一个全栈订餐系统。 |
| Python量化交易实战 | 入门级 | 手把手带你打造一个易扩展、更安全、效率更高的量化交易系统 |
【前言】
看着阴暗的角落里吃灰噎到嗓子眼的树莓派，一起陪伴的时光历历在目，往事逐渐涌上心头，每每触及此处，内心总会升腾起阵阵怜悯之情…
我这有两个设备，一个是积灰已久的树莓派，另一个是积灰已久的USB摄像头。
我们今天用这两个设备做一个拍摄监控方案（非视频录制），然后将拍摄好的图片合成视频进行观看。
主要用到的技术有：树莓派/linux操作，crontab，python，ffmpeg。
【系列目录】
- 树莓派驱动usb摄像头（非官方摄像头模块）
- 树莓派加载外接USB硬盘
- 树莓派拍摄获取素材程序
- 树莓派定时任务编写
- 将素材图片合成视频
【实现过程】
树莓派驱动usb摄像头（非官方摄像头模块）
首先我们要保证树莓派可以识别usb摄像头设备，使用命令：
lsusb
可以看到usb设备列表第一个即 海康威视1080p usb摄像头，说明我们的摄像头设备被正确识别，如果无法识别，则要排除设备故障或想办法安装设备驱动程序。
我们使用fswebcam应用来驱动usb摄像头模块
sudo apt-get install fswebcam
sudo apt-get install mplayer
简单输入拍照命令测试下
fswebcam -r 1920*1080 --delay 3 --skip 10 1.jpg
我们把树莓派上的 1.jpg 下载下来进行查看，成功拍摄到了画面！
我们在使用fswebcam时，增加了几个参数，下面介绍这几个参数的作用：
| 参数 | 作用 |
|---|---|
| -r 1920*1080 | 拍摄图片分辨率 |
| –delay 3 | 延时3s后拍摄（给摄像头自动对焦的时间，否则会模糊，这个经常拍照的可以理解吧） |
| –skip 10 | 作用同上，拍摄时其实会拍摄好多帧，我们跳过前10帧以保证清晰度 |
树莓派加载外接USB硬盘
我们计划编写一个程序来长时间捕捉摄像头画面，那么就需要一个比较大的存储空间来存放我们拍摄的图片，我们从小角落找到一个同样“积灰已久”的固态硬盘。
windows下使用过的硬盘，推荐格式化成FAT32格式，该格式是兼容Linux系统文件格式的，NTFS格式兼容性不是特别好，可能读写会出问题。
当然直接用linux fdisk命令格式化成 ext2/3/4 也是可以的，但是后续在windows环境下读写又是新问题，如果硬盘不是准备永久挂载在linux系统下使用，还是建议用FAT32格式使用。
windows10/11 下已经不提供格式成 FAT32 的入口，我们可以下载奥梅分区助手快速格式化成想要的格式。
使用命令查看固态硬盘是否被识别
lsusb
可以看到，第二个usb设备便是我们的usb固态硬盘设备了（M.2硬盘放到了USB硬盘盒进行外接）
使用 fdisk 命令查看硬盘属性
fdisk -l
使用 mount 挂载硬盘设备，将磁盘挂载到 /mnt/sda1 路径下
虽然网上有很多教程说配置一个配置文件（具体配置我就不说了），然后让设备开机自动挂载，但我个人极不推荐，修改配置文件开机自动挂载虽然貌似一劳永逸，但在硬盘设备发生变更时，大概率因为忘记同步修改配置文件，会造成无法启动系统的严重故障，折腾不说还可能需要重装系统解决…其实启动不频繁情况下，手动装载也不费事。
mount /dev/sda3 /mnt/sda1
然后使用 df 命令查看存储占用详情
df
可以看到硬盘成功挂载。
树莓派拍摄获取素材程序
我们编写一个短小的python脚本来实现以下几点小功能：
- 据时间归档目录
- 调用api执行拍照，并按时间戳命名
import os
import time
if __name__ == '\_\_main\_\_':
path = '/mnt/sda1'
# path = 'E:\code\Project.Python\CameraShoot'
folder = f'{path}/{time.strftime("%Y%m%d")}'
if not os.path.exists(folder):
os.mkdir(folder)
# 拍照
os.system(
f'fswebcam -r 1920*1080 --delay 3 --skip 10 {folder}/{time.strftime("%Y%m%d%H%M%S")}.jpg'
)
树莓派定时任务编写
我们使用 linux 环境下的 crontab 编写定时任务，来定时执行拍照任务（初步定每分钟拍一张）
crontab -e
* * * * * python /7tiny/camera_shoot.py
采用定时任务，每分钟自动调度执行我们写好的python脚本，来进行拍照任务的执行
等待一段时间后，便可拿到拍摄素材…
将素材图片合成视频
我们先简单从树莓派上下载下来拍摄好的图片，在 windows 上简单合成一个视频，完成我们的任务目标，后期可以根据需要在树莓派上自动合成。
我们用 ffmpeg 软件将图片合成为视频。
首先下载 ffmpeg 软件的 exe 版本（windows），linux上可直接下载linux版。
然后将解压后 ffmpeg 的 exe 目录添加到环境变量，方便我们执行命令。
将树莓派上的图片下载下来。
下载下来的图片我们是默认使用时间戳来命名图片的，因为ffmpeg只能从 0 - n 顺序识别图片，无法识别时间戳这种命名，因此，我这里自己编写了一个工具将图片名称替换成了 0 - n.jpg。
有需要的同学可以在文末获取到工具源码及下载地址。
重命名好后，我们执行命令压缩图片为 mp4 文件。
ffmpeg -r 10 -f image2 -i %d.jpg -vcodec libx264 -pix_fmt yuv420p out.mp4
同样我们介绍下使用的几个参数：
| 参数 | 作用 |
|---|---|
| -r 10 | 视频为每秒10帧，可以根据需要调整，10帧就是10张图片 |
| %d | 从0开始在当前目录递增寻找图片 |
| -vcodec libx264（windows兼容） | |
| -vcodec libx265（体积更小，windows默认不支持） | 视频压缩参数 |
| -pix_fmt yuv420p | 视频编码格式（windows下播放兼容） |
执行后，我们便可查看到图片被拼接成为 mp4 格式的视频。
【总结】
本文通过短小的代码片段初步使用树莓派+usb摄像头进行环境捕捉，在此基础上，可以进行很多额外的场景扩展及使用优化。
【源码地址】
重命名工具源码及编译后绿色程序：
https://github.com/sevenTiny/SevenTinyToolBox/blob/main/tools/SevenTinyToolBox.RenameWithNumber.exe