樹莓派+python opencv實現遠端監控
近來風聞住宿地不太安全，正好手邊有個樹莓派，花了些時間用樹莓派實現了遠端監控，下面和大家分享一下，希望有所幫助。
因為非計算機視覺專業人士，所以使用了python版的opencv，方便快捷。如何在pc上安裝python opencv見http://luugiathuy.com/2011/02/setup-opencv-for-python/，曾經見著有中文的橋段找不著在哪裡了，對不住了各位不喜英文的童鞋。最後再裝上python imaging library。
安裝完成後，在opencv/sample/python目錄下有一個camera.py檔案，先看此原始碼：
import cv2.cv as cv
import time
cv.NamedWindow("camera", 1)
capture = cv.CaptureFromCAM(0)
while True:
img = cv.QueryFrame(capture)
cv.ShowImage("camera", img)
if cv.WaitKey(10) == 27:
break
cv.DestroyAllWindows()
一、
資料來源端也就是放攝像頭的地方。其實，完全可以把電腦開著放在那裡然後開著QQ，遠端視訊聊天即可實現監控。不過這樣做略顯低端，說出去都有失碼農身份。正好手邊有一樹莓派，正是派上用場的地方。恩，嵌入式開發，聽著高階多了。閒話少說，先講樹莓派的配置。首先，用的是Raspbian系統，最好能夠先執行sudo apt-get update和sudo apt-get upgrade，保證系統是最新的。系統自帶python，不需要再安裝；安裝python opencv：sudo apt-get install libopencv-dev python-opencv；安裝python imaging library：sudo apt-get install python-imaging。大功告成。
傳輸網路資料就用最基本的socket，那麼，樹莓派上的程式碼就如下所示：
import cv
import time, socket, Image, StringIO
capture = cv.CaptureFromCAM(0)
cv.SetCaptureProperty(capture, cv.CV_CAP_PROP_FRAME_WIDTH, 640)
cv.SetCaptureProperty(capture, cv.CV_CAP_PROP_FRAME_HEIGHT, 480)
HOST, PORT = "192.168.0.102", 9999
sock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
sock.connect((HOST, PORT))
while True:
img = cv.QueryFrame(capture)
pi = Image.fromstring("RGB", cv.GetSize(img), img.tostring())
buf = StringIO.StringIO()
pi.save(buf, format = "JPEG")
jpeg = buf.getvalue()
buf.close()
transfer = jpeg.replace("\n", "\-n")
print len(transfer), transfer[-1]
sock.sendall(transfer + "\n")
time.sleep(0.5)
sock.close() pi = Image.fromstring(...)
此處用到了python imaging library(PIL)，用獲取到的幀建立了一個Image例項。這樣做的目的在於減少傳輸的資料量。一幅640x480的RGB影象，原始資料長度為640x480x3=921600Byte，對於2M頻寬的小水管來說太多了。這裡用PIL來壓縮成jpeg格式，能大大減少資料量。opencv本身也提供了儲存為jpeg的函式，但可能是由於壓縮程度不同。opencv得到的jpeg影象大小為60kb，而PIL得到的jpeg影象僅為19kb。
buf = StringIO.StringIO()
pi.save(buf, ...)
Image提供的save方法，需要將jpeg格式的影象存入一個檔案中。但這裡顯然不需要也最好不要將影象寫進硬碟，因此需要一個記憶體中的“檔案”，這就是StringIO。
transfer = jpeg.replace(...)
socket只是一個持續的流，讀取時需要能斷句，因此將資料中的“\n”替換掉，然後在一幀資料之後手工加上一個“\n”。
time.sleep(0.5)
用來控制fps，0.5相當於是2 fps。
樹莓派支援很多種的攝像頭，詳見http://elinux.org/RPi_VerifiedPeripherals，這裡用的是微軟的LifeCam VX 800，即插即用。執行上述程式，恩？視窗是黑的？select timeout？樓主坑爹啊！！！別急，這是因為攝像頭自帶的麥克風不相容。在/etc/modprobe.d/下新建一個檔案camera-blacklist.conf，寫上blacklist snd_usb_audio，拔出攝像頭，然後rmmod snd_usb_audio，再插上攝像頭，即可。若還未解決，屬頑固問題，請參考http://www.raspberrypi.org/phpBB3/viewtopic.php?t=35689&p=314596。
二、
伺服器端用來中轉資料，主旨是提供一個外網ip。上程式碼：
import socket, time
sock = socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)
sock.bind(("192.168.0.102", 9999))
sock.listen(2)
src, src_addr = sock.accept()
print "Source Connected by", src_addr
dst, dst_addr = sock.accept()
print "Destination Connected by", dst_addr
while True:
msg = src.recv(1024 * 1024)
#print len(msg)
if not msg:
break
try:
dst.sendall(msg)
except Exception as ex:
dst, dst_addr = sock.accept()
print "Destination Connected Again By", dst_addr
except KeyboardInterrupt:
print "Interrupted"
break
src.close()
dst.close()
sock.close()
三、
客戶端接受到資料之後還原為影象顯示出來即可，相當於是資料來源的逆操作。程式碼如下：
import cv2.cv as cv
import socket, time, Image, StringIO
HOST, PORT = "192.168.0.102", 9999
sock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
sock.connect((HOST, PORT))
f = sock.makefile()
cv.NamedWindow("camera_server")
while True:
msg = f.readline()
if not msg:
break
print len(msg), msg[-2]
jpeg = msg.replace("\-n", "\n")
buf = StringIO.StringIO(jpeg[0:-1])
buf.seek(0)
pi = Image.open(buf)
img = cv.CreateImageHeader((640, 480), cv.IPL_DEPTH_8U, 3)
cv.SetData(img, pi.tostring())
buf.close()
cv.ShowImage("camera_server", img)
if cv.WaitKey(10) == 27:
break
sock.close()
cv.DestroyAllWindows()
按照上述方法，就可以實現簡單的遠端監控。當然，上面的程式碼遠非完善，還有很多可以修改的地方。
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