Videoüberwachung mit dem Raspberry Pi: Kameraauge, sei wachsam!
Der Markt für Lösungen zur Videoüberwachung boomt. Egal, ob Käufer eine solche Anlage nur als komfortables Babyphone nutzen möchten oder eine Möglichkeit zur Sicherung ihres Anwesens suchen, kleinere Videoüberwachungsanlagen gibt es längst auch für Privathaushalte.
Doch mit dem technischen Fortschritt schleichen sich auch Unwägbarkeiten und Risiken ein: Häufig setzen kommerzielle Systeme einen Cloud-Zugang beim Anbieter voraus, und zu welchen Zwecken die so gewonnenen Daten genutzt werden, ist meist unklar . Mit dem Raspberry Pi, einer oder mehreren Kameras und einer entsprechenden freien Software sind Nutzer von Videoüberwachungssystemen dagegen stets auf der sicheren Seite, denn hier werden keine Daten wahllos an Dritte transferiert.
Nur private Videoüberwachung ist erlaubt
In Deutschland ist die Videoüberwachung nur im privaten Umfeld (Wohnung, Haus oder Grundstück) zulässig. Öffentliche Räume dürfen hierzulande dagegen ausschließlich von staatlichen Stellen und unter strengen Vorgaben mit Videokameras überwacht werden. Auch auf privatem Grund gelten Einschränkungen: So dürfen fremde Personen nur dann überwacht werden, wenn sie der Überwachung zugestimmt haben. Das kann bereits durch schlüssiges Verhalten bei Kenntnisnahme entsprechender Hinweisschilder auf die Überwachungstechnik gegeben sein.
Fremde private Liegenschaften dürfen ebenfalls nicht per Videoüberwachung beobachtet werden. Auch Überwachungsanlagen, die öffentliche Räume wie Bürgersteige oder eine Straße vor einem Privathaus teilweise mit abdecken, sind nicht zulässig.
Software: Motion Eye ist am besten
Für den britischen Kleincomputer sind inzwischen mehrere Videoüberwachungslösungen erhältlich, die teils von anderen Plattformen portiert wurden und bereits seit Jahren kontinuierlich weiterentwickelt werden.
Eine der ältesten Entwicklungen ist Zone Minder(öffnet im neuen Fenster) , das auch auf Raspberry-Computern der ersten und zweiten Generation noch für kleine Überwachungsaufgaben zu verwenden ist. Dem Programm sieht man jedoch optisch sein Alter an: Die Bedienungsoberfläche entspricht nicht mehr heutigen Ansprüchen und bedarf daher auch einiger Einarbeitungszeit.
Wesentlich besser nutzbar für die Videoüberwachung auf modernen Raspberry-Systemen der vierten Generation ist das Programm Motion Eye(öffnet im neuen Fenster) . Es ist sogar als eigene, fertig vorkonfigurierte Linux-Distribution erhältlich und kann daher sofort eingesetzt werden. Das auf Buildroot basierende MotioneyeOS(öffnet im neuen Fenster) bildet deshalb für Einsteiger ohne tiefergehende Linux-Kenntnisse die optimale Lösung für ein schnell aufgebautes Überwachungssystem.
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Die zugrunde liegende Software Motion(öffnet im neuen Fenster) fungiert dabei als Backend. Motion ist eine Bewegungserkennungssoftware, die auf Video4Linux zurückgreift und durch den permanenten Vergleich von Kamerabildern Unterschiede zwischen diesen feststellt. Das Frontend Motion Eye stattet dabei das nur auf der Kommandozeile nutzbare Programm mit einem modernen grafischen Web-Interface aus.
Welche Hardware ist brauchbar?
Nicht weniger wichtig für den Aufbau einer Videoüberwachungsanlage sind naturgemäß die angeschlossenen Kameras. Die Rechenleistung des Raspberry Pi schränkt dabei – je nach Anwendungsszenarium – die Auswahl der Kameras ein.
Während Video4Linux die meisten Webkameras unterstützt, die dem UVC-Standard (USB Video Device Class) folgen, ist insbesondere beim Einsatz eines älteren Raspberry Pi der zweiten oder dritten Generation auf vorhandene Leistungsgrenzen des Kleincomputers zu achten. Diese Geräte eignen sich daher nur für kleine Installationen und auch nur sehr eingeschränkt für Kameras, die ausschließlich hochauflösende Bilder generieren.
Bei allen Raspberry-Pi-Systemen ist zudem generell der Einsatz schneller und großer Speichermedien obligatorisch: Langsame Speicherkarten bremsen nicht nur die Videoüberwachungssoftware aus, sondern speichern Kamerabilder unter Umständen auch nicht korrekt, so dass diese für Beweiszwecke unbrauchbar sind.
Speicherkarten mit zu geringer Kapazität können außerdem insbesondere bei Nutzung mehrerer Kameras schnell an ihre Grenzen stoßen, wenn die Bewegungsaufnahmen mehr Speicherplatz benötigen, als vorhanden ist. Alternativ bietet sich daher auch ein externer Massenspeicher an, der Kapazitätsengpässe gar nicht erst entstehen lässt.
Installation der Videoüberwachung mit Raspberry Pi
MotioneyeOS ist für unterschiedliche Generationen des Raspberry Pi jeweils in gepackten Archiven auf der Github-Seite des Projekts (öffnet im neuen Fenster) erhältlich. Nach dem Download des passenden Archivs auf einen herkömmlichen PC ist zusätzlich noch das Skript writeimage.sh von der Projektseite(öffnet im neuen Fenster) herunterzuladen, mit dessen Hilfe das Archiv entpackt und das entstandene Abbild auf die MicroSD-Karte transferiert wird. Danach ist der Raspberry Pi mit dieser Speicherkarte startklar.
Zu beachten ist, dass der Netzwerkzugang zunächst per Kabelverbindung realisiert werden muss, da ansonsten das Betriebssystem den Bootvorgang abbricht und in einer endlosen Startschleife verharrt.
Nach erfolgreichem Hochfahren des Systems erscheint am Raspberry Pi lediglich ein Prompt zum Einloggen und keine grafische Oberfläche. MotioneyeOS kann sodann von jedem beliebigen Rechner im Intranet aus durch Eingabe der IP-Adresse des Kleincomputers als URL im Webbrowser angesprochen werden. Nutzer ohne Administratorrechte bekommen nur die Kamerabilder im Browser angezeigt.
Ist noch keine Kamera an den Raspberry Pi angeschlossen, so öffnet das System zunächst ein Login-Fenster. In diesem ist als Username "admin" einzugeben, ohne ein Passwort. Nach der Anmeldung fordert MotioneyeOS den Administrator auf, zunächst dem System eine Kamera hinzuzufügen, indem auf den entsprechenden Meldungs-Link geklickt wird.
Im dann geöffneten Dialog wird die Kamera selektiert. Dabei können im Eingabefeld Camera Type verschiedene Kameratypen, so auch im Intranet befindliche IP-Kameras, aber auch lokale, per USB-Anschluss mit dem Raspberry Pi verbundene Webkameras definiert werden. Im Feld Camera des Dialogs muss in den meisten Fällen bei lokal angeschlossenen Kameras die Voreinstellung auf UVC Camera umgestellt werden.
Nach einem Klick auf OK schließt das Einstellungsfenster und das Browserfenster teilt sich: Links in einem kleineren Segment sind die Programm- und Hardwareeinstellungen zu finden, während rechts das Kamerabild eingeblendet wird.
Gute Überwachung ist Einstellungssache
Ein Klick links oben im Browserfenster auf das Hamburger-Menü öffnet die Einstellungsdialoge. Diese fallen überaus umfangreich aus und decken somit das gesamte Spektrum an Konfigurationsoptionen ab. Zunächst sollten Admins für ihr Konto ein Passwort vergeben und für das Nutzerkonto Surveillance, welches lediglich zur Betrachtung der Kamerabilder berechtigt, ebenfalls Authentifizierungsdaten definieren. Diese Daten werden in der Gruppe General Settings eingegeben.
Danach empfiehlt es sich, das WLAN einzuschalten, sofern ein Raspberry Pi der aktuellen Generationen verwendet wird. Dadurch kann der Kleincomputer als zentrale Schaltstelle der Videoüberwachung wesentlich flexibler positioniert werden als bei einem kabelgebundenen Netzzugang. Im Dialog Network schieben Admins dazu den Schieberegler Wireless Network von OFF auf ON. Anschließend sind die SSID des gewünschten Netzes einzugeben und der dazugehörige WPA2-Schlüssel. In einem weiteren Feld kann zudem definiert werden, ob die IP-Adresse jeweils von einem DHCP-Server bezogen oder eine statische IP-Adresse vergeben wird.
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Weitere wichtige Einstellungen sind in der Kategorie Video Device vorzunehmen. Hier können zahlreiche Optionen für die angeschlossenen Kameras modifiziert werden, wobei besonderes Augenmerk auf das Feld Video Resolution gelegt werden sollte. MotioneyeOS stellt häufig eine zu niedrige Kameraauflösung ein, die weit unter den technischen Möglichkeiten aktueller Modelle bleibt.
Da speziell dann, wenn Aufnahmen als Beweise gerichtsfest verwertbar sein sollen, gewisse Anforderungen auch an die Auflösung der Videosequenzen gestellt werden, sollte hier ein möglichst hoher Wert im entsprechenden Auswahldialog gewählt oder – durch Angabe eines nicht aufgeführten Modus im Feld Custom – manuell eine passende Auflösung eingestellt werden. Nach Modifikation der Einstellungen müssen diese durch einen Klick auf den orangefarbenen Apply-Button oben mittig im Browserfenster aktiviert werden.
In der Gruppe File Storage ist der Speicherpfad für die aufgenommenen Videodateien zu definieren. Dieser wird in aller Regel anhand des Kameranamens identifiziert, so dass bei mehreren an das System angeschlossenen Kameras keine umständliche Suche nach Videosequenzen nötig ist.
Dabei zeigt das Feld Disk Usage auch an, welcher Speicherplatz noch verfügbar ist. Es empfiehlt sich generell, eine möglichst große Speicherkarte zu verwenden, vor allem dann, wenn die angeschlossenen Kameras hochauflösende Bilder bei hohen Frameraten produzieren.
Die Kategorie Movies gestattet darüber hinaus noch eine automatisierte – aussagekräftige – Dateinamenvergabe, bei der voreingestellt Datum und Uhrzeit in den Dateinamen integriert sind. So können benötigte Aufnahmen schneller gefunden werden als über die Suche.
Auch ein Codec für die Aufnahme kann hier angegeben werden. Voreingestellt ist ein MP4-Container als Speicherformat, wobei als Codecs H.264/OMX genutzt werden. Diese Kombination können die meisten gängigen Multimedia-Anwendungen lesen. Sie kann daher plattformübergreifend abgespielt werden. Im Segment Movie Quality kann außerdem mit Hilfe eines Schiebereglers noch die Bildqualität definiert werden. Dabei ist zu beachten, dass höchste Qualitäten wiederum mehr Speicherplatz bei der Aufnahme benötigen.
Bewegungsmelder, Benachrichtigungen und Stundenplan
MotioneyeOS nutzt bei der Bestimmung, ob im Aufnahmefeld der Kamera Bewegungen stattfinden, überlagernde Frames, bei denen vorhandene Unterschiede lokalisiert werden. Im Einstellungssegment Motion Detection kann daher eingestellt werden, ab wann Änderungen in den Aufnahme-Frames zum Beginn einer stationären Speicherung der Bilder als Videodatei führen.
Voreingestellt ist im Einstellungsbereich Frame Change Threshold ein Wert von etwa vier Prozent. Dieser Schwellenwert bedeutet, dass die Aufnahme als Videodatei erst beginnt, wenn sich in zwei aufeinander folgenden Frames eine Abweichung von vier Prozent ergibt. Admins können diesen Wert per Schieberegler zwischen null und 20 Prozent variieren. Je nach Aufnahmeumgebung ist dazu etwas Training nötig, um ermessen zu können, wann die Speicherung effektiv beginnen soll.
Überwachung nach Stundenplan
Das System gestattet es zudem, Räume nur zu bestimmten Zeiten zu überwachen. Dazu nutzen Admins die Einstellgruppe Working Schedule, die es ermöglicht, tageweise das System zu deaktivieren. Zu beachten ist, dass bei Einträgen in dieser Gruppe links vor der Kategorie der Schieberegler von OFF auf ON gesetzt werden muss.
Meldungen an die Nutzer
Treten Ereignisse in MotioneyeOS auf, so können Nutzer sich darüber benachrichtigen oder auch Befehle selbst im System ausführen lassen. Dazu können entsprechende Einstellungen in der Kategorie Motion Notifications vorgenommen werden. Ein Umsetzen der dazugehörigen Schieberegler öffnet weitere Eingabezeilen, in denen beispielsweise E-Mail-Adressen oder die auszuführenden Befehle wahlfrei eingetragen werden können.
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Wie alle anderen Konfigurationen auch müssen die jeweiligen Modifikationen durch einen Klick auf den orangefarbenen Button Apply oben mittig im Browserfenster bestätigt werden, um sie zu aktivieren.
Fazit
MotioneyeOS stellt eine durchaus brauchbare Lösung für kleine Videoüberwachungsaufgaben dar. Die Software ist ausgereift, verfügt über ein eingängiges Bedienungskonzept und unterstützt dank Video4Linux zahlreiche Kameras mit verschiedenen Schnittstellen. So sind Anwender bei der Auswahl der Kameras flexibel.
Um das System sinnvoll einsetzen zu können, sind jedoch zunächst mehrere Probeläufe nötig, um die Empfindlichkeit der Software und die von der Kamera gelieferte Bildqualität dem Bedarf anzupassen. Außerdem benötigt MotioneyeOS einige Rechenleistung. Ältere Raspberry Pi können daher wirklich nur für einfache Überwachungsaufgaben und mit weniger hochauflösenden Kameras eingesetzt werden.
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