The visual Infrared

It was the best of times, it was the worst of times.
---- A Tale of Two Cities.

The visual Infrared VisualIR

Why?

为什么要做这个呢?

入手了一个室内安全监控硬件, 带有夜视功能. 挺好用.
客厅全天候录像, 防火防盗

在漆黑环境下, 自带有红外补光灯(肉眼不可见), 镜头中依旧能清晰看到黑白影像. 十分有趣.

就在想, 我们能不能 "看见" 这个看不见的红外光呢? (红外光是什么颜色的?)
(貌似对看不见的东西特别有兴趣...)

红外夜视技术在寻常生活中多数出现在安全监控的设备上
(比如上述的带夜视功能的摄像头),
随着技术工艺进步, 电路集成度越来越高, 这些监控设备既高清 体积还越来越小.

那问题就来了(这些问题以前也有, 只是现在更容易被坏人利用而已),
技术是双刃剑, 不合适的(人)用了就可能会危害社会.
相信从各种新闻播报里,
都或多或少见过不法分子用暗处的 Hidden Spy Camera 来为非作歹的报道.

在大数据时代, 前期防范意识的(也有政策原因)缺失, 现在的个人隐私已经如同超市的白菜一样透彻明白.

那我们现在还能不能做点什么,
来保护剩下的,
来保护自己的合法利益不受更多的损害?

我们自己是不是也应该为自己(为家人 为朋友)做点什么?

What

问题是什么, 有什么方案, 需要什么支持?

  • 先梳理一下, 我们要解决的是什么问题?

    我们要发现这些在暗处的 Hidden Spy Camera.

  • 要发现这些电子设备, 从它的工作原理上来说的话, 可以有方案:

    1. 无线信号探测
    2. 红外光探测
    3. 热量探测
  • 几个方案利弊陈述

    1. 无线信号探测

      支持的频率有限, 容易受干扰, 定位精度不够高.
      而且目标设备不一定使用了无线传输技术.
      Next

    2. 红外光探测

      这个方案是不错的, 这些夜视设备要实现夜间拍摄,
      目前 只有 使用红外灯补光技术.
      所以 用探测红外光方案, 基本上是十拿九稳.
      探测传感器比较容易获得.

      当然, 弊端也有:

      1. 就是如果要探测的 Camera 没有夜视功能, 就无法使用了
        (这个情况少见, 多数的 Spy Camera 都带有 "招牌性" 的夜视功能)
      2. 白天无法使用, 因为此时 Camera 的红外补光灯没有开启.
        要用的话, 需要把探测环境变暗(比如 拉上遮光窗帘).
    3. 热量探测

      只要目标电子设备开启, 就会发热, 热量能部分透过设备外壳或者孔隙传出.
      基本上没有不发热的电子设备.

      弊端也有:

      1. 需要用到的温度探测传感器价格比较高 (> 2000¥)
        (这个也算弊端么? 当然算了! 产品价格竞争力在哪里)
      2. 探测会受其它热源的干扰 (比如安装在其它电器里了)

Model

选型

  1. 所需物料数量
  2. 成本核算
    • 物料成本
    • 开发成本 (技术实现, 开发周期)

经过一番比对和采集资料, 最后首选了 Plan-2, 红外光探测方案.

  1. 现有的开源硬件中, 能找到匹配需求的零部件.
  2. 有价格优势.
  3. 初步评估, 开发时间成本不高. 作为一个 side project 来说刚好.

所需的设备清单:

No. Name QTY. Price Desc.
1. Raspberry Pi Camera 1 100¥ No-IR(filtter) 摄像头, 关键部件.
这个摄像头没有红外光滤光片,
这个是满足需求的摄像头的关键参数.
2. Raspberry Pi Zero W 1 130¥ 微型主机
3. Raspberry Pi Zero Case 1 - 主机外壳(可选)
4. 3.7v 600mAh 聚合物锂电池 1 10¥ 36*32*6mm 锂电池(可选)
5. 锂电池充电模块 1 锂电池配套充电板(可选)
关于画面显示

还需要 iPhone 一部, 作为显示摄像头画面用.

如果考虑不用 iPhone 做显示的话,
需要在上方清单里, 加入一块用于 RPI Zero W 的, 支持 HDMI 接口的显示屏模块 (单价大约 >= 150¥/块).
然后需要一个定制尺寸的容器外壳.

不过, 这是另外一个故事了 (也可能是本故事的续集).

关于锂电池

如果不介意连接着一个充电宝来使用的话, 可以不安装锂电池

如果想装锂电池的话, 盒子要手动开一个新的圆孔, 来安装摄像头

以及开一个口, 来接充电板充电口.
电池可选的最大尺寸规格是 36*32*6mm,

这个尺寸刚好能连带摄像头安装到默认的小盒子里.
超过则需要换一个更大的外壳了

OK. 是不是很简单? 一顿饭的费用就可以制作出属于自己专属神器.

Let's go

难不难做?

如果你会如何给 Raspberry Pi 安装系统(把 cf 卡接到读卡器, 然后复制系统镜像到卡上),
那基本上没有什么难度了. 因为步骤简化到只有 4 个:

基础篇
  1. 在手机上安装这个 App: VisualIR

    安装需要有 Apple 开发人员账号
    (过几天提交到 App Store, 方便手机直接安装)
    然后可以先打开 App 看看, 里面还需要填入视频服务器的信息

  2. Raspberry Pi 系统安装 (比较简单, 这个可以很轻易找到教程)

  3. Raspberry Pi 上, 运行视频服务进程:

    raspivid --flush --nopreview --timeout 0 --width 320 --height 568 --framerate 20 --inline --output - | nc -k -l -4 5000
    

    各个参数的定义, 参见这里: Readme

  4. 然后在 App 里面填写入视频服务器的 IP 和 端口, 就可以看到视频直播了.

    这个时候, 可以拿一个遥控器对着摄像头测试一下
    或者 关灯漆黑一片时候, 对着家里的安全摄像头试一下效果.

进阶篇

基础篇的配置里, 要求你的手机跟视频服务器(Raspberry Pi)是连接的同一个路由器的.
但是, 实际应用中, 多数情况下这个条件不好满足.
比如: 外出旅行在酒店里, 你可能没有 WiFi 可连, 或者不方便连的时候.
这个时候, 手机如何连接上 Raspberry Pi 来获取到摄像头的数据呢?

可以把 Raspberry Pi 的 WiFi 配置为 Access Point 模式,
这样就可以用 iPhone 的 WiFi 直接连接上去, 来获取到数据.
而不需要中间的路由器.

选用的 Raspberry Pi Zero W 设备, 是 Pi 产品家族中,
一款自带有 WiFi 和 Bluetooth 的设备,
原本是考虑直接用自带的 Bluetooch 来传输视频数据的,
但是这个方式的传输速率太低.
对于想设置高分辨率, 高码率, 高帧率的视频流来说, 会形成瓶颈.

所以, 开启 Access Point 模式, 是最佳方案
(实测, 大约有 2MB/s 的传输速度).

开启 Access Point 模式

步骤也不多, 具体的步骤可以参考一下官方的文档: Access Point

Note: 上面链接的页面里, 后面的 bridge 相关的步骤不需要做.

开启 BLE (Bluetooth Low Energy).

我们可以把事情做得更好一点, App 打开后, 自动寻找匹配的视频服务器
然后, 自动连接.
(你不会想 Raspberry Pi 通电启动的过程中, 你在 App 上一直点刷新吧?)

能实现这个需求的, 可以考虑 Apple Bonjour 服务
(aka: Zero-configuration networking)
但是这个服务有限制, 要同子网下的设备才支持.
而使用 Access Point 后, 这个条件无法满足.

所以, 考虑用另外一个不错的替代方案: BLE
系统开机后, 自动开启了 BLE 服务, 然后 iPhone App 搜索到指定的 BLE 设备,
完成自动连接

这个 BLE for Raspberry Pi 也帮你准备好了: RPIW-BLE

在 Raspberry Pi Zero W 上直接就可以运行.

建议先修改一下 RPIW-BLE/shared_module.js 里面的两个 uuid.
直接运行 /usr/bin/uuid 就可以获得一个新的 uuid.

最后上几张过程图看看效果:

测量可用的电池空间尺寸
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安装电池后的效果
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准备手动精确开孔
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开孔完成
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组装后
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App 启动界面
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App 配置界面
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红外拍摄效果欣赏
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Closings

OK 目前为止, 需要的功能全部完成 😀 (这个亮度, 怕是再 mini 的摄像头都难逃法眼了)

赶快拿着神器, 带着家人孩子去住酒店, 去旅行吧!


这是一个很糟糕的时代, 生活中已是处处危机
这是一个很不错的时代, 我们能有很多资源可以使用, 来帮助我们化解危机

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