【初心者向け】防犯カメラをRaspberry Piで作る！Pythonでプログラミング学習

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て

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る

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。

 

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。

 

 

 

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

【2024年最新】ラズパイのスペック比較！モデル別大きさと価格徹底比較Raspberry Pi(ラズパイ)は､新しいモデルが登場してはたくさんの種類が販売されています。CPU性能の違い､機能､ｻｲｽﾞ､価格の違いがあります。 Raspberry Pi Zero 2Wは､小型でWi-fi搭載した低価格モデルが登場｡ラズパイのモデル別比較をして用途にあったものを選べるように一覧表にしています。...

 

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）本体が用意出来たら

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」が必要になります。

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

【ﾗｽﾞﾊﾟｲｽﾀｰﾀｰｷｯﾄﾚﾋﾞｭｰ】Raspberry Piはじめる時すべてそろうキット購入のおすすめTRASKITｽﾀｰﾀｰｷｯﾄのﾚﾋﾞｭｰ紹介､はじめてRaspberry Piを購入する時すぐに初められるセットで一式購入できるおすすめする内容から組み立てまで解説しています。...

 

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。

ラズパイOSは､Raspberry Pi Imagerで簡単インストールする方法ラズパイOSをRaspberry Pi Imager(ﾗｽﾞﾍﾞﾘｰﾊﾟｲｲﾒｰｼﾞｬｰ)を使い簡単にﾗｽﾞﾊﾟｲOSを､MicroSDカードにｲﾝｽﾄｰﾙする方法を紹介します。パソコンを使った簡単に､Windows･Macでもどちらでも､簡単にラズパイOSをインストールできます。...

 

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

ラズパイに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。

【最新2024年版】はじめてRaspberry Pi OSインストール後の初期設定方法ラズベリーパイOSをインストールした後､ラズパイに電源を入れて起動します。はじめて電源を入れラズベリーパイOSを起動する時の初期設定のやり方を解説しています。...

 

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が正常に起動しました。

これでプログラミングができます。

 

＜夕方の景色が表示されなかった場合＞

再度、電源を入れなおし再起動してみましょう。

再起動しても起動しない場合は、

ラズパイOSインストールが正常に行われていないため

再度、ラズパイOSのインストール」を行いましょう。

 

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。

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

【Thonnyの使い方】ラズパイでThonnyエディタを使いPythonを使ってみるラズパイではじめてPythonコードを書きプログラミングする方へラズベリーパイで使用するエディタの使い方､Thonny Python IDEを使ってプログラミングしていきます。 Thonny Python IDEの使い方からはじめていきます。...

 

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。

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

 

【初心者向け】ラズパイでOpenCVでwebカメラ映像をモニタ画面に表示するプログラミングラズパイでOPENCVを使いｗｅｂカメラの映像をモニタ画面に映すためのプログラミング方法を解説しています。 簡単なwhile文を使い、繰り返し処理を行った練習をしながらプログラミング学習をしていきます。...

 

 

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。

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

＜RTCモジュール＞

 

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。

 

インターネットが接続されている時は、

Raspberry Piを再起動すると、

インターネットから自動で時刻を取得して

システム日時が更新され正常な時刻が表示されます。

 

インターネットに接続されていない時は、

システム日時更新されないため時刻が違っています。

この原因は、

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。

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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しまいます。

 

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。

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