{"id":2584,"date":"2017-03-30T21:21:57","date_gmt":"2017-03-30T20:21:57","guid":{"rendered":"http:\/\/blog.fh-kaernten.at\/ingmarsretro\/?p=2584"},"modified":"2021-02-10T14:41:16","modified_gmt":"2021-02-10T13:41:16","slug":"usb-camera-an-raspberry-pi-mit-osd","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/blog.fh-kaernten.at\/ingmarsretro\/2017\/03\/30\/usb-camera-an-raspberry-pi-mit-osd\/","title":{"rendered":"USB Camera an Raspberry PI mit OSD"},"content":{"rendered":"
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<\/path><\/svg><\/i> \"Loading\"<\/p>\n

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In diesem Projekt stelle ich eine Anwendung des Raspberry PI im Bereich Bilderfassung vor. Es gibt zu diesem Thema etliche Foren und Beitr\u00e4ge im Internet, doch eine direkt geeignete L\u00f6sung war nicht zu finden. Darum poste ich hier meine L\u00f6sung.<\/p>\n

Als Aufgabenstellung  soll eine Platinen Bohrmaschine<\/a> der Firma Lemmen<\/em> von der optischen Version (Bohrlochzentrierung per Lupe) in eine opto-elektronische Version (Bohrlochzentrierung auf Bildschirm Monitor) kosteng\u00fcnstig umgebaut werden.<\/p>\n

\"\"<\/a>

Lemmon „Variodrill“ Bild: Herstellerwebsite<\/p><\/div>\n

Die Bohrmaschine soll dahingehend modifiziert werden, dass die zur Sichtkontrolle verwendete Lupe mit sechsfacher Vergr\u00f6\u00dferung durch eine Kamera ersetzt wird. Das Kamerabild soll auf einem LCD Computermonitor dargestellt werden. Eine geeignete Kamera war schnell gefunden. Hier gibt es g\u00fcnstige Mikroskop Kameras, die eine variable Vergr\u00f6\u00dferung bis 200fach erreichen. Eine solche Kamera ist beispielsweise die DigiMicro Scale von „dnt“. Allerdings ist das eine USB-Kamera, die einen PC und eine geeignete Software ben\u00f6tigt, um ein Bild anzuzeigen. Und ein PC ist wiederum nicht unbedingt eine kosteng\u00fcnstige L\u00f6sung. Weiters k\u00e4me auch eine CVBS Kamera (also eine analoge Videokamera) in Frage, die einfach an einen geeigneten Bildschirm (oder PC-Monitor mit Upscaler\/Converter) geschaltet werden m\u00fcsste. Aber das ist nicht zeitgem\u00e4\u00df …<\/p>\n

Weiters soll das Bild ja nicht nur das Bohrloch vergr\u00f6\u00dfern, sondern auch noch die Vorz\u00fcge eines Zielvisieres, also eines Fadenkreuzes oder Kreisabsehens implementieren. Daf\u00fcr br\u00e4uchte man im analogen Bereich wieder einen OSD- (OnScreenDisplay) Generator oder zumindest einen Edding, der das Kreuz gemalt auf dem Bildschirm darstellt \ud83d\ude42<\/p>\n

\"\"<\/a><\/p>\n

USB Mikroskop Kamera<\/p>\n

Also die Varianten PC oder analoges Kamerasystem fallen durch. Aber es gibt ja noch den Raspberry PI, den kleinen Einplatinencomputer mit einem integrierten USB-Host und wunderbaren Grafikf\u00e4higkeiten.  Das Projekt wird also mit einem Raspberry PI 3 realisiert.<\/p>\n

Als Betriebssystem kommt das Raspbian-Jessi zur Anwendung. Das Image kann hier<\/a> heruntergeladen werden. Nach dem Entpacken der ZIP Datei und dem Beschreiben der MicroSD Karte mit dem Win32DiskImager, kann der Raspberry gebootet werden. Jetzt gibt es zwei M\u00f6glichkeiten an den Raspberry eine Kamera anzuschlie\u00dfen:<\/p>\n

-mittels Flachbandkabel an den Kamera Port (hier kann nur die PI-Kamera<\/a> angeschlossen werden)<\/p>\n

-oder \u00fcber den USB-Port jede USB2.0 Kamera.  <\/p>\n

Voraussetzung hierbei ist, dass die Cam auch erkannt wird. Hier kann mit >lsusb <\/em>in der Linux Konsole nachgesehen werden, ob die angeschlossene Cam auch in der Devicelist erscheint. Als einfaches Tool, um am Desktop das Kamerabild zu sehen, kann guvcview<\/i> verwendet werden. Das w\u00fcrde jetzt auch schon gen\u00fcgen, wenn man nur<\/b> das Bild sehen will. Unser Ziel ist jedoch, in das Kamerabild ein Overlay mit Fadenkreuz einzublenden.<\/p>\n

Das l\u00e4sst sich in Python mit der PI-Kamera und der der picamera<\/em> Library<\/a> wunderbar l\u00f6sen. Die Library besitzt eine integrierte Overlayfunktion. Es geht aber auch mit der USB-Kamera. Hierf\u00fcr m\u00fcssen ein paar Module installiert werden. In der Linux Konsole sind folgende Zeilen einzugeben:  <\/p>\n

zuerst einmal die \u00fcblichen Aktualisierungen:  <\/p>\n

\n

sudo apt-get update<\/em> >sudo apt-get upgrade<\/em><\/p>\n<\/blockquote>\n

dann installieren wir numpy<\/p>\n

\n

sudo apt-get install python-numpy<\/em>
\nund danach das Bildverarbeitungstool schlechthin: OpenCV <\/a><\/p>\n

sudo apt-get install python-opencv<\/em><\/p>\n<\/blockquote>\n

Die Python-Version die ich hier verwende ist 2.7.9<\/p>\n

Jetzt kann ein Python Skript erstellt werden, das die USB-Kamera initialisiert, und in einer Endlosschleife die Bilder an ein Desktopfenster \u00fcbergibt. Mit den Bildbearbeitungsfunktionen in opencv l\u00e4sst sich auch das Erstellen eines Fadenkreuzes realisieren. Auch das Fixieren des Ausgabefensters am Desktopbildschirm ist m\u00f6glich. Siehe folgendes Skript:  <\/p>\n

#usb camera mit osd f\u00fcr platinenbohrsystem\r\n#version 1.0 03\/2017 by bihlo\r\n\r\nimport numpy as np\r\nimport cv2\r\n\r\ncam = cv2.VideoCapture(0)\r\ncam.open(0)\r\n\r\ncam.set(3,800)\r\ncam.set(4,600)\r\n\r\nwhile(True):\r\n\r\n# bei jedem schleifendurchlauf wird ein frame genereriert\r\n\r\n# frame von der camera holen\r\nret, frame = cam.read()\r\n\r\n# fadenkreuz mit der funktion line zeichnen mit 2 pixeln linienbreite\r\ncv2.line(frame,(0,300),(800,300),(255,0,0),2)\r\ncv2.line(frame,(400,0),(400,600),(255,0,0),2)\r\n\r\n# zwei kreise zeichnen\r\ncv2.circle(frame,(400,300), 50, (255,0,0), 2)\r\ncv2.circle(frame,(400,300), 100, (255,0,0), 2)\r\n\r\n#text ins bild einblenden\r\nfont = cv2.FONT_HERSHEY_SIMPLEX\r\ncv2.putText(frame,'Platinenbohrsystem V1.0',(10,50), font, 1,(255,255,255),2)\r\n\r\n# ausgabe des frames in fenster\/ beenden mit taste \"q\"\r\ncv2.nameWindow('Platinenbohranlage CAM')\r\ncv2.moveWindow('Platinenbohranlage CAM',0,0)\r\ncv2.imshow('Platinenbohranlage CAM',frame)\r\nif cv2.waitKey(1) & 0xFF == ord('q'):\r\nbreak\r\n\r\n# nach beendigung das device freigeben und das fenster schlissen\r\ncap.release()\r\ncv2.destroyAllWindows()\r\n<\/pre>\n
Nach Starten des Scripts sollte am Bildschirm das Kamerabild und das Fadenkreuz zu sehen sein:<\/p>\n
\"\"<\/a>Will man, dass das Python Skript (in meinem Fall habe ich es „camtest9.py<\/em>“ genannt) nach dem Hochfahren und Laden des Desktops automatisch gestartet wird, so kann man am einfachsten im LXSession Konfigurationsfenster einen Eintrag hinzuf\u00fcgen. Dazu ist  im Desktopmenu unter >Einstellungen >Default applications for LXSession anzuklicken.<\/p>\n
\"\"<\/a>Im LXSession Men\u00fc ist dann unter „Autostart“ der folgende Eintrag hinzuzuf\u00fcgen:<\/p>\n
@python \/(Pfad zum Python Skript)\/camtest9.py<\/strong><\/em><\/p>\n
\"\"<\/a>Jetzt muss nur mehr neu gestartet werden und das Skript sollte nach dem Start direkt ausgef\u00fchrt werden. Die folgenden Bilder zeigen den umgebauten Variodrill…<\/p>\n
\"\"<\/a>\"\"<\/a><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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