26、树莓派网络摄像头监控系统搭建指南

树莓派网络摄像头监控系统搭建指南

1. 网络摄像头故障排查

如果你的网络摄像头在通过 dmesg 命令向内核注册时出现问题，你可能需要安装驱动程序。你可以向制造商咨询，并在网上查找是否有适用于你摄像头的驱动。如果有，安装该驱动，然后重新连接摄像头，查看是否能成功注册。有时候，设备驱动会在 dmesg 中列出摄像头在 /dev 中的注册位置。

另外，如果没有列出像 /dev/video0 这样的设备，你需要检查其他设备是否与 dmesg 中与你的设备相关的输出匹配。虽然 Linux 对 /dev 文件系统的布局有自己的规则，但制造商和软件工程师可能会做出一些特殊设置，导致你难以找到设备。所以要有耐心，通过排除法来确定设备的连接位置，确保你知道哪个 /dev 文件指向你的网络摄像头。

2. 安装和测试 Motion 软件

在系统配置完成且摄像头已连接后，我们将使用名为 motion 的 Linux 运动捕捉软件进行摄像头图像捕捉。安装步骤如下：
运行以下命令下载并安装 motion 包：

$ sudo apt-get install motion

安装过程中的输出示例如下：

Reading package lists... Done
Building dependency tree
Reading state information... Done
The following extra packages will be installed:
  ffmpeg libav-tools libavcodec53 libavdevice53 libavfilter2 libavformat53 libavutil51  
libdc1394-22 libdirac-You
  libjack-jackd2-0 libmp3lame0 libpostproc52 libpq5 libraw1394-11 libschroedinger-1.0-0  
libspeex1 libswscale2 libtheora0 libva1
  libvpx1 libx264-123 libxvidcore4
Suggested packages:
  jackd2 libraw1394-doc speex mysql-client postgresql-client
The following NEW packages will be installed:
  ffmpeg libav-tools libavcodec53 libavdevice53 libavfilter2 libavformat53 libavutil51  
libdc1394-22 libdirac-encoder0 libgsm1
  libjack-jackd2-0 libmp3lame0 libpostproc52 libpq5 libraw1394-11 libschroedinger-1.0-0  
libspeex1 libswscale2 libtheora0 libva1
  libvpx1 libx264-123 libxvidcore4 motion
0 upgraded, 24 newly installed, 0 to remove and 71 not upgraded.
Need to get 8,365 kB of archives.
After this operation, 17.6 MB of additional disk space will be used.
Do you want to continue [Y/n]? y

安装完成后，我们可以启动 motion 进行测试，运行以下命令：

$ motion –s

此时摄像头的指示灯会亮起，你可以挥手或移动，让摄像头捕捉你的动作。 motion 会记录图像的变化和噪声水平，并保存图像文件。如果想停止应用程序，按下 Ctrl+C 即可。

如果你想查看捕捉的图像，可以通过控制台登录查看。如果不想使用电缆和 HDMI 连接，你可以使用 scp 工具复制图像文件。从 Windows 机器上，可以使用 winscp 工具复制文件。从 Mac 或 Linux 系统复制文件，可使用以下命令：

$ scp <raspberry pi's ip>:/home/pi/*.jpg.

注意， scp 命令末尾的句点很重要，它是命令的目标标识符，表示将文件复制到当前目录。

3. 配置 Motion 软件自动运行

为了让树莓派在无干预的情况下运行监控系统，我们需要对 motion 软件进行一些配置。具体步骤如下：
1. 打开并编辑 /etc/default/motion 文件，将 start_motion_daemon=no 改为 start_motion_daemon=yes ，该文件控制着守护进程在启动命令发出时是否启动。
2. 打开并编辑 /etc/motion/motion.conf 文件，将 daemon 模式设置为 on ，让 motion 作为守护进程在后台运行。同时，确保 videodevice 行列出的设备与之前确认的设备匹配，通常为 /dev/video0 。
3. 可以根据需要修改以下参数：
- 分辨率和帧率 ：默认情况下， motion 每秒捕捉两张分辨率为 320 x 240 的图像，文件大小约为 12 Kb。你可以根据摄像头的最大分辨率适当提高，但要注意文件大小会随之增加。
- 阈值 ：阈值决定了图像捕捉所需的变化量，你可以先保留默认值，后续根据需要调整捕捉的灵敏度。
- 视频捕捉 ： ffmpeg_cap_new 参数决定是否捕捉视频文件，你可以根据需要开启或关闭。如果开启，视频文件默认以 .swf 格式生成，你可以通过编辑 ffmpeg_video_codec 变量来更改格式。
- 目标目录 ： target_dir 参数指定了守护进程运行时图像文件的输出位置。需要注意的是， /tmp 目录是临时空间，每次操作系统重启时会被清空。

以下是一个配置示例：

daemon on
process_id_file /var/run/motion/motion.pid
setup_mode off
videodevice /dev/video0
v4l2_palette 8
input 8
norm 0
frequency 0
rotate 0
width 320
height 240
framerate 2
minimum_frame_time 0
netcam_tolerant_check off
auto_brightness off
brightness 0
contrast 0
saturation 0
hue 0
roundrobin_frames 1
roundrobin_skip 1
switchfilter off
threshold 1500
threshold_tune off
noise_level 32
noise_tune on
despeckle EedDl
smart_mask_speed 0
lightswitch 0
minimum_motion_frames 1
pre_capture 0
post_capture 0
gap 60
max_mpeg_time 0
output_all off
output_normal on
output_motion off
quality 75
ppm off
ffmpeg_cap_new off
ffmpeg_cap_motion off
ffmpeg_timelapse 0
ffmpeg_timelapse_mode daily
ffmpeg_bps 500000
ffmpeg_variable_bitrate 0
ffmpeg_video_codec swf
ffmpeg_deinterlace off
snapshot_interval 0
locate off
text_right %Y-%m-%d\n%T-%q
text_changes off
text_event %Y%m%d%H%M%S
target_dir /tmp/motion
snapshot_filename %v-%Y%m%d%H%M%S-snapshot
jpeg_filename %v-%Y%m%d%H%M%S-%q
movie_filename %v-%Y%m%d%H%M%S
timelapse_filename %Y%m%d-timelapse
webcam_port 8081
webcam_quality 50
webcam_motion off
webcam_maxrate 1
webcam_localhost on
webcam_limit 0
control_port 8080
control_localhost on
control_html_output on
track_type 0
track_auto off
track_motorx 0
track_motory 0
track_maxx 0
track_maxy 0
track_iomojo_id 0
track_step_angle_x 10
track_step_angle_y 10
track_move_wait 10
track_speed 255
track_stepsize 40

保存所有更改后，我们可以测试新的配置。使用以下命令启动 motion ：

$ sudo /etc/init.d/motion start

启动后，摄像头指示灯会亮起，移动时你应该能在 /tmp/motion （或你指定的目标目录）中看到图像捕捉文件。你还可以使用以下命令检查 motion 进程是否正在运行：

$ ps –ef | grep motion 

4. 再次故障排查

如果配置后仍然无法正常工作，你可以按照以下步骤进行排查：
1. 回顾网络摄像头的连接部分，拔掉摄像头并重新插入，检查 dmesg 的输出，确保其与 udev 检查设备时的输出匹配。
2. 检查 motion 包是否安装正确，查看 apt-get 的输出。如果安装不正确，可以尝试重新安装，使用以下命令：

$ apt-get --reinstall install motion

3. 检查在命令行中使用 motion –s 是否能正常运行 motion 。如果不能，查看屏幕上的消息，以了解问题所在。
4. 检查 motion 配置文件，确保没有误设变量，并且 /etc/default/motion 中的值已设置为 yes 。
5. 如果 motion 守护进程正在运行，但在指定的输出目录中看不到图像，可以查看 /var/log/messages 文件，该文件包含系统启动的守护进程（包括 motion ）的消息。

下面是一个简单的故障排查流程图：

graph TD;
    A[无法正常工作] --> B[检查摄像头连接和dmesg输出];
    B --> C{motion包安装是否正确};
    C -- 否 --> D[重新安装motion];
    C -- 是 --> E{命令行运行motion -s是否正常};
    E -- 否 --> F[查看屏幕消息排查问题];
    E -- 是 --> G{配置文件是否有误};
    G -- 是 --> H[修改配置文件];
    G -- 否 --> I{守护进程运行但无图像};
    I -- 是 --> J[查看/var/log/messages文件];

5. 安装和配置 SSMTP 邮件客户端

为了在检测到入侵者时收到通知，我们将设置一个邮件客户端。这里我们使用 SSMTP，它是一个高度简化的邮件传输代理，适用于不需要设置完整邮件域的情况。安装和配置步骤如下：
1. 安装 SSMTP：

$ sudo apt-get install ssmtp

安装过程中的输出示例如下：

Reading package lists... Done
Building dependency tree
Reading state information... Done
The following extra packages will be installed:
  libgnutls-openssl27
The following NEW packages will be installed:
  libgnutls-openssl27 ssmtp
0 upgraded, 2 newly installed, 0 to remove and 71 not upgraded.
Need to get 272 kB of archives.
After this operation, 279 kB of additional disk space will be used.
Do you want to continue [Y/n]?

2. 配置 SSMTP：
   打开 /etc/ssmtp/ssmtp.conf 文件，进行以下配置：
   • 邮件服务器 ：将 mailhub 设置为 smtp.gmail.com:587 ，这是 Google 的 SMTP 服务器。
   • 加密选项 ：添加 UseTLS=YES 和 UseSTARTTLS=YES ，以确保加密通信。
   • 主机名 ：设置 Hostname ，如果有域名可以填写域名，否则可以使用 raspberry.spi 。
   • 发件人选项 ：设置 FromLineOverride=yes ，允许设置邮件的“发件人”字段。
   • 身份验证 ：设置 AuthUser 和 AuthPass 为你的 Gmail 用户名和密码， AuthMethod 设置为 LOGIN 。

配置示例如下：

root=
Mailhub=smtp.gmail.com:587
UseTLS=YES
UseSTARTTLS=YES
Hostname=raspberry.spi
FromLineOverride=yes
AuthUser=username@gmail.com
AuthPass=password
AuthMethod=LOGIN

3. 保护配置文件：
   为了确保配置文件的安全性，执行以下命令更改文件权限：

$ sudo chmod 640 /etc/ssmtp/ssmtp.conf

这样只有 root 用户和 mail 组的成员可以访问该文件。

6. 安装和配置 Mutt 邮件客户端

为了方便地从命令行调用 SSMTP 发送邮件，我们将安装 Mutt 邮件客户端。安装和配置步骤如下：
1. 安装 Mutt：

$ sudo apt-get install mutt

安装过程中的输出示例如下：

Reading package lists... Done
Building dependency tree
Reading state information... Done
The following extra packages will be installed:
  libgpgme11 libpth20 libtokyocabinet9
Suggested packages:
  gpgsm gnupg2 urlview mixmaster
The following NEW packages will be installed:
  libgpgme11 libpth20 libtokyocabinet9 mutt
0 upgraded, 4 newly installed, 0 to remove and 71 not upgraded.
Need to get 1,985 kB of archives.
After this operation, 7,181 kB of additional disk space will be used.

2. 配置 Mutt：
   创建一个隐藏文件 .muttrc ，位于 Pi 用户的主目录下，文件内容只有一行：

set sendmail="/usr/sbin/ssmtp"

可以使用以下命令创建该文件：

$ echo "set sendmail=\"/usr/sbin/ssmtp\"" > ~/.muttrc

至此，我们完成了树莓派网络摄像头监控系统的搭建，包括摄像头的配置、 motion 软件的使用、邮件通知系统的设置等。通过这些配置，你可以实现一个简单而有效的监控系统，在检测到运动时自动捕捉图像并通过邮件通知你。

树莓派网络摄像头监控系统搭建指南

7. 整合系统实现入侵通知

现在我们已经完成了摄像头配置、 motion 软件设置以及邮件客户端的安装与配置，接下来要将这些部分整合起来，实现当检测到入侵者时自动发送邮件通知的功能。

首先，我们需要编写一个脚本，当 motion 检测到运动并保存图像后，调用 mutt 发送包含图像附件的邮件。以下是一个简单的示例脚本，你可以将其保存为 send_alert.sh ：

#!/bin/bash

# 邮件接收者
RECIPIENT="your_email@gmail.com"

# 图像文件目录，根据你的motion配置修改
IMAGE_DIR="/tmp/motion"

# 获取最新的图像文件
LATEST_IMAGE=$(ls -t $IMAGE_DIR/*.jpg | head -n 1)

# 发送邮件
mutt -s "Motion Detected!" -a $LATEST_IMAGE -- $RECIPIENT <<EOF
Motion has been detected! Please check the attached image.
EOF

然后，给脚本添加执行权限：

$ chmod +x send_alert.sh

接下来，我们要让 motion 在检测到运动时调用这个脚本。打开 /etc/motion/motion.conf 文件，找到 on_motion_detected 选项，将其设置为脚本的路径：

on_motion_detected /path/to/send_alert.sh

这样，当 motion 检测到运动时，就会自动执行脚本，发送包含最新图像的邮件通知你。

8. 系统优化建议

为了让树莓派网络摄像头监控系统更加稳定和高效，我们可以进行一些优化：
- 硬件优化 ：
- 使用高速 SD 卡，提高图像文件的读写速度，减少保存图像的延迟。
- 确保树莓派有稳定的电源供应，避免因电源波动导致系统不稳定。
- 软件优化 ：
- 调整 motion 的参数，如分辨率、帧率和阈值，根据实际环境找到最佳的配置，减少不必要的图像捕捉和处理。
- 定期清理 /tmp/motion 目录中的图像文件，避免占用过多的磁盘空间。可以编写一个定时任务来完成这个操作，例如每天凌晨 2 点清理：

$ crontab -e

在打开的文件中添加以下内容：

0 2 * * * rm /tmp/motion/*.jpg

9. 常见问题及解决方法

在使用树莓派网络摄像头监控系统的过程中，可能会遇到一些常见问题，以下是一些解决方法：
| 问题描述 | 可能原因 | 解决方法 |
| — | — | — |
| 摄像头无法识别 | 驱动问题、硬件连接问题 | 安装驱动程序，检查摄像头连接是否牢固 |
| motion 无法启动 | 配置文件错误、依赖包缺失 | 检查配置文件，重新安装 motion 及其依赖包 |
| 邮件无法发送 | SSMTP 配置错误、网络问题 | 检查 /etc/ssmtp/ssmtp.conf 文件，确保网络连接正常 |
| 图像文件保存失败 | SD 卡空间不足、权限问题 | 清理 SD 卡空间，检查 /tmp/motion 目录的权限 |

10. 总结与展望

通过以上步骤，我们成功搭建了一个基于树莓派的网络摄像头监控系统，实现了运动检测、图像捕捉和邮件通知的功能。这个系统不仅简单易用，而且成本低廉，适合用于家庭、办公室等场所的监控。

未来，我们可以进一步扩展这个系统的功能，例如：
- 增加视频录制功能，以便更全面地记录入侵事件。
- 集成远程访问功能，通过手机或电脑随时随地查看监控画面。
- 结合人工智能技术，实现人脸识别、行为分析等高级功能。

希望这篇指南能帮助你搭建出一个满足需求的监控系统，让你的生活更加安全和便捷。

下面是一个系统整体流程的 mermaid 流程图：

graph LR;
    A[摄像头连接] --> B[安装motion软件];
    B --> C[配置motion自动运行];
    C --> D[安装和配置SSMTP];
    D --> E[安装和配置Mutt];
    E --> F[整合系统实现入侵通知];
    F --> G[系统优化];
    G --> H[解决常见问题];
    H --> I[系统持续运行];