防犯カメラをRaspberry Piで作る
はじめてRaspberry Pi(ラズパイ)を
使って何かを始める時、
何から始めようか悩みますね。
そこで、おすすめするのは
防犯カメラです。
なぜなら、
一通りのプログラムを作る経験ができ
一気にスキルアップする事ができます。
Webカメラは身近にあり、
価格も安く手に入ります。
プログラミングしながら
動作が確認できます。
防犯カメラを作ることができると
基本的なプログラミングが
できるようになっています。
ここでは、防犯カメラを作りながら
ラズパイでプログラミングの楽しさを
体験できることを目的としています。
監視カメラを作るためステップ毎に、
解説しながらすすめていきます。
プログラム言語は、PYthonを使います。
はじめてラズパイをはじめる方へ
楽しさが伝われば幸いです。
『さあ、ラズパイ始めう!』
これからはじまる
『ゼロからはじめる』
ラズパイを楽しみましょう。
防犯カメラを作ろう
防犯カメラを作るため
順番に解説していきます。
Step毎に分けて、
確認しながら進めていきます。
【項目】
Step1.Raspberry Pi選び
Step2.ラズベリーパイOSをインストールする
Step3.はじめてラズパイ起動する時の初期設定
Step4.プログラム言語、Pythonを使ってみる
Step5.Webカメラを使って映像を取り込む
Step6.カメラ映像を保存する
Step7.防犯カメラのプログラミング
Step8.24時防犯視カメラの完成
Step1.Raspberry Pi の購入

Raspberry Pi(ラズパイ)本体を選ぶ
はじめに、Raspberry Pi(ラズパイ)を
使っていくため、
Raspberry Pi(ラズパイ)本体を
選びます。
Raspberry Pi(ラズパイ)には
たくさんの種類があります。
【Raspberry Pi 4B】
高性能搭載CPU クワッドコア1.4GHz
Wifi、Bluetooth、USB3.0搭載など
フルスペック満載
参考価格は9,506円~10,456程度
【Raspberry Pi Zero、Pico】
シングルコアCPU1GHz
Wifi、Bluetooth、USBなし
など小型で最低限のスペック
参考価格は1,760円~2,508程度
上記以外にも様々な種類があります。
用途にあったもを選ぶ必要があります。
ラズパイの種類は
こちらの記事を参考にしてみてください

ここでは、
色々な事をやっていきますので
スペックが高く拡張性がある
Raspberry Pi 4B
を使用していきます。
Raspberry Piに必要な周辺機器をそろえる
Raspberry Pi(ラズパイ)本体が
決まったら
プログラミングするために必要な
周辺機器をそろえる必要があります。
プログラムを入力するキーボード
画面を写すモニタなどが必要です。
【必要なもの】
①Raspberry Pi 4B 本体
②Raspberry Pi 4 専用ケース
③MicroSDカード 32GB以上
④MicroSDカードリーダー
⑤電源アダプタ(5V/3A)
⑥ミニHDMIケーブル
⑦キーボード
⑧マウス
⑨モニタ
上記の周辺機器が必要になります。
一気に、すべてそろえるのは大変です。
はじめての時は、
①~⑥まで
一通りそろったスターターキット
を購入すると便利です。
こちらは、
PSE認証のスターターキット
ですので安心です。
こちらのTRASKIT(PSE認証)
スターターキットの中身は
こちらの記事を参考にしてみてください

必要な機材がそろったら、
いよいよラズパイをつかってみます。
Step2.ラズベリーパイOSをインストールする

ラズパイOSをMicroSDカードにインストールする
Raspberry Pi(ラズパイ)を
初めて使う方は
MicroSDカードにラズパイOSを
インストールする必要があります。
簡単に説明すると
Windowsを使う時にWindowsOSを
インストールします
それと考え方は同じです。
ラズパイを使うには
ラズパイOSをインストール
することからはじめます。
普段使っているパソコンを使います。
Windows、マック
どちらでも作成できます。
パソコンにRaspberry Pi Imagerを
インストールしてMicroSDカードに
ラズパイOSをインストールします。
Raspberry Pi Imagerアプリで
ラズパイOSをインストール
していきます。
こちらの記事で、
ラズパイOSをインストールの
詳しい解説をしています。

microSDカードに、
ラズパイOSがインストールできたら
ラズパイ本体にmicroSDカードを
挿入します。

次に、ラズパイ本体に周辺機器を
接続します。
①キーボード、マウスをUSBに挿します
②モニタに接続するミニHDMIケーブルを挿します
③TYPE-Cの電源を挿します

これで
電源を入れる準備が整いました。
Step3へ移ります。
ラズパイOSがMicroSDカードにインストール済の場合
Raspberry Pi 4B スターターキットを
購入された方は
MicroSDカードにOSが
インストールされており
そのまま、ラズパイ本体に挿入しすれば
ラズパイOSが起動してすぐに使えます。
Step3へ移ります。
Step3.はじめてラズパイ起動する時の初期設定

電源を入れる準備が整いました。
では、電源を入れましょう。
電源を入れるとラズパイOSが
起動します。
ラズパイOSをインストールして
はじめの電源投入して起動する時、
15分~20分ぐらいの
時間がかかります。
しばらくすると、
初期設定の画面が表示されます。
次の順番に表示されるため
順番に設定していきます。
【初期設定】
①言語設定
②キーボード設定
③ログインユーザー名&パスワード設定
④モニタ画面調整設定
⑤ネットワーク設定
初期設定の設定方法は
こちらの記事に詳しく解説しています
参考にしてみてください。

初期設定がすべて終わると
夕方の景色の画面が表示されます。

ラズパイOSが起動しました。
これでプログラミングができます。
これからプログラミングを
始めていきます。
Step4へ移ります。
Step4.プログラム言語、Pythonを使ってみる
ラズパイのプログラミング言語は、
Python(パイソン)を使います。
Python(パイソン)は、
プログラミング言語の中でも
文法が分かりやすく、
初心者に向いています。
Pythonを使うと、
いろいろなことができます。
【Pythonを使ってできること】
・センサーのデータ収集して分析
・カメラ画像分析
・AI学習プログラミング
・サーバー機能
・Webアプリ開発
分析、AI学習、Web開発など
様々な用途で使うことができます。
『Thonny』エディタの使い方
はじめは簡単なプログラミングから
はじめてのいきましょう。
ラズパイのプログラミングするために
標準で入っている
エディタ『Thonny』を使っていきます。
『Thonny』エディタの使い方は
詳しく解説しています。
こちらの記事を参考にしてみてください

はじめてのプログラミング
はじめに簡単なプログラミングから
始めてみます。
簡単なprint文を使ってみます。
『Thonny』エディタを使い
次のように入力します。
print("Let's start with")
結果は次のように表示されます。

Let’s start with
とプリントされています。
このようにPython言語をつかい
プログラミングをしていきます。
Step5.Webカメラを使って映像を取り込む
次は、webカメラを使い
映像をモニタに映してみます。
webカメラの映像を取り込むには
『OpenCV』画像処理ライブラリを
使います。
ライブラリはオープンソースで
公開されており
自由に使う事ができます。
商用目的の場合注意が必要な場合があります
ライブラリを使うことで
画像処理、AI処理、分析など
プログラミングが簡単になります。
画像処理ライブラリ『OpenCV』を使い
webカメラの映像を取り込み
保存をしていきます。
『OpenCV』をインストールする
OpenCVは、コマンドラインから
インストールを行います。
インターネットに接続された状態で
行ってください。

左上のタスクバーにある
黒い四角があります
これは『コマンドライン端末』
といいます。
コマンドライン端末アイコンを
クリックします。
コマンドライン端末が表示されます。
コマンドライン端末に
①次のコマンドを入力します。
pip3 install opencv-python
②『エンターキー』を押します。
インストールが開始されます。
次の画面が表示されたら
インストール成功です。

これで、OpenCVをつかう
準備ができました。
『OpenCV』を使ってwebカメラ映像をモニタに表示する

Step6.カメラ映像を録画する
映像を保存していきます。
映像の保存は保存形式という
規格があります。
大きく分けると4つあります。
画質を劣化することなく圧縮できる規格
拡張子【 .avi 】
ブルーレイなど高画質動画となっている規格
H.264:拡張子【 .mp4 】
標準テレビ放送向けに作られた規格
MPEG-2:拡張子【 .mpg 】
スマホなどモバイル機器でネット動画視聴向けの規格
MPEG-4:拡張子【 .mp4 】
今回、映像を保存につかう形式は、
スマホにも使われ汎用性の高い
『MP4』ファイル形式で保存します。
保存するファイル名は分かり易い様に
年日時秒の順番になった
ファイル名で保存していきます。
1つのファイルに保存する時間を
任意に設定して保存していきます。
Step7.防犯カメラのプログラミング
防犯カメラとして使用するため、
いままで作成したプログラムを
一つにまとめるため、
条件分岐をつかいます。
簡単に条件分岐の関数、
IF文、While分を使いプログラムを完成させていきます。
Step8.防犯カメラの完成
最後に実際に設置して、動作の確認します。
完成はどの様になるか楽しみです。
機能追加について
ここでは、便利な拡張機能を紹介しています。
参考にしてみてください。
正確な時刻が必要な場合
Raspberry Pi は、RTC(Real Time Clock)を搭載していないため、
シャットダウンすると時刻が違ってきます。
Raspberry Piを再起動すると、
システム日時が違う問題は、
RTC(リアルタイムクロック)が
搭載されていないために起こります。
RTCは、電源が切れても時刻を保持できるため、
再起動後でも正しい日時を維持することができます。
解決方法はこちらの記事を参照ください。

MicroSDカードのバックアップを作る
Raspberry Pi は、毎回正常にシャットダウンしないと
MicroSDカードのデータが壊れて
次に起動しようとすると
起動ないということがよくあります。
そのため、必ずバックアップをとっておくことをおすすめします。
バックアップを作成する方法は
こちらの記事を参照ください。
