optische Füllstandserkennung mittels preiswerter Kamera

An einigen Stelle ist es schwierig, mittels spezieller Füllstandsensorik den Füllstand eines Mediums zu erfassen.

Hat man den freien Blick auf das Medium (z.B.) Glasbehälter, bietet sich hier der Einsatz einer preiswerten Kamera und beispielsweise eines Raspberry-Kleincomputers an.

Mittels der Open Source Bibliothek „Open CV“ (hier in der Version 3) ist ein spezielles Programm schnell erstellt.

Das folgende Bild zeigt den Versuchsaufbau: Eine Glasgefäß ist mit einem Medium gefüllt, welches sich vom Hintergrund abhebt

Im ersten wird von der Webcam ein Foto des Aufbaus aufgenommen.

Dann wird zunächst der eigentlich interessierende Bereich des Bildes ausgewählt.

Im nächsten Schritt wird der interessiende Bereich ausgeschnitten und in ein Graubild gewandelt.

Dann folgt ein Threshold-Prozess, der nur 2 Farben nämlich weiß und schwarz, übrig lässt.

Zählt man jetzt die Pixel, hat man ein Maß für den Füllstand das Problem ist gelöst….

Live-Bild einer Webcam anzeigen mit Python und OpenCV

Ist OpenCV erst einmal auf dem Test-System installiert, hat man unzählige Möglichkeiten, mit Bildern aus welchen Quellen auch immer, zu arbeiten.

Eine Grundaufgabe ist es oft, einfach das Bild einer Webcam auf dem Bildschirm darzustellen

Hierfür habe ich auf Github  https://gist.github.com/tedmiston/6060034 eine elegante Lösung gefunden, die ich Euch hiermit gerne vortstelle. (Vielen Dank an Taylor D. Edmiston)

Vielen Dank an geralt https://pixabay.com/de/tablet-technologie-vorf%C3%BChrung-1704813/  für das Bild zum vorliegenden Beitrag

das lauffähige Python 3.65 / OpenCV3.x Code-Snippet zum Anzeigen des Bildes auf dem Monitor

Interesant in diesem Zusammenhang ist die Rolle von cv2.waitkey(x). Während cv2.waitkey(0) nach jedem angezeigtem Bild auf eine Eingabe wartet, bewirkt jedes andere Argument hier eine flüssige Darstellung des Streams.

import cv2

cam = cv2.VideoCapture(0)
while True:
     ret_val, img = cam.read()
     img = cv2.flip(img, 1)
     cv2.imshow('my webcam', img)
     if cv2.waitKey(1) == 27:
          break  # esc to quit
cv2.destroyAllWindows()

Die Funktion „Webcam Lesen) zum Einbinden in eigene Projekte

"""
Simply display the contents of the webcam with optional 
mirroring using OpenCV 
via the new Pythonic cv2 interface.  Press <esc> to quit.
"""

import cv2


def show_webcam(mirror=False):
    cam = cv2.VideoCapture(0)
while True:
     ret_val, img = cam.read()
     if mirror: 
         img = cv2.flip(img, 1)
     cv2.imshow('my webcam', img)
     if cv2.waitKey(1) == 27: 
          break  # esc to quit
cv2.destroyAllWindows()


def main():
    show_webcam(mirror=True)


if __name__ == '__main__':
    main()

Webcam – Bewegungserkennung mit Python und OpenCV

Wenn man mit einer Webcam eine Szenerie beobachtet, macht es oft Sinn, zu wissen, ob sich irgend etwas in dieser Szenerie tut, also bewegt. Man kann z.B. nach Detektion einer Bewegung ein Bild abspeichern, eine Nachricht absetzen oder weitere Bildanalysen starten. Die Webcam wird also durch ein paar Zeilen Python-Code zu einem Bewegungsmelder, der nach meinen Erfahrungen den Vergleich mit einem passiv-Infrarot – Detektor (Piri, herkömmlicher Bewegungsmelder) nicht scheuen braucht.

In diesem Beitrag will ich Euch ein Code-Snippet für eine lauffähige Lösung vorstellen, die nach Detektion einer Bewegung ein Bild abspeichert. Die Empfindlichkeit der Unterscheidung, ob eine Bewegung erfolgt ist, ist dabei frei wählbar

Das unter Python 3.6 /OpenCV 3.4 lauffähige Code-Snippet für Bewegungserkennung mittels Webcam:

import cv2
import datetime

def diffImg(t0, t1, t2):
    d1 = cv2.absdiff(t2, t1)
    d2 = cv2.absdiff(t1, t0)
    return cv2.bitwise_and(d1, d2)

folder="BV"
message_01 = "not yet"
message_02= "not yet"
cam = cv2.VideoCapture(0)
cam.set(3,1280)
cam.set(4,720)

winName = "Bewegungserkennung"

font = "FONT_HERSHEY_SIMPLEX"
#cv2.namedWindow(winName, cv2.CV_WINDOW_AUTOSIZE)
# Read three images first:

return_value, image = cam.read()
t_minus = cv2.cvtColor(cam.read()[1], cv2.COLOR_RGB2GRAY)

t = cv2.cvtColor(cam.read()[1], cv2.COLOR_RGB2GRAY)

t_plus = cv2.cvtColor(cam.read()[1], cv2.COLOR_RGB2GRAY)

Durchschnitt = 1
n=1


while True:

    t_minus = t

    t = t_plus

    t_plus = cv2.cvtColor(cam.read()[1], cv2.COLOR_RGB2GRAY)
    result_image = diffImg(t_minus, t, t_plus)
    cv2.putText(result_image, 'OpenCV', (100, 500), cv2.FONT_HERSHEY_SIMPLEX, 1, (255, 255, 255), thickness=2)
    cv2.putText(result_image, message_01, (100, 550), cv2.FONT_HERSHEY_SIMPLEX, 1, (255, 255, 255), thickness=2)
    cv2.putText(result_image, "Stop with <ESC> ",(100, 600), cv2.FONT_HERSHEY_SIMPLEX, 1, (255, 255, 255), thickness=2)
    cv2.imshow(winName, result_image)

    print (cv2.countNonZero(diffImg(t_minus, t, t_plus)))

    if cv2.countNonZero(diffImg(t_minus, t, t_plus)) > 305000:
        return_value, image = cam.read()
        # cv2.imwrite("buero" + str(n) + ".png", image)
        cv2.imwrite("{0}/{1:%d%b%Y_%H_%M_%S.%f}.png".format(
            folder, datetime.datetime.utcnow()), image)
        message_01 = str(n) + "  pictures saved"
        n= n+1

    key = cv2.waitKey(10)

    if key == 27:
        cam.release
        cv2.destroyWindow(winName)
        break

Das Ergebnis: Differenzbild wird angezeigt, solange Bewegung stattfindet werden Fotos abgespeichert. Auch die Anzahl der gespeicherten Fotos wird mitgeteilt.

erlogreicher „Selbstversuch“ – bei Bewegung werden Bilder gespeichert.

Diese Lösung hat sich im praktischen Test (Bewegungsmelder im Büro) als recht robust erwiesen und kommt dank gleitender Hintergrund-Durchschnittsbildung auch mit wechselnden Lichtverhältnissen gut zurecht.

Der Lösungsansatz auf Basis Differenzbilder geht auf Matthias Stein (http://www.steinm.com/blog/motion-detection-webcam-python-opencv-differential-images/) zurück, ich habe einige Anpassungen und Erweiterungen bezüglich meiner Applikation vorgenommen.

Anm: Das Titelbild stammt von: https://pixabay.com/de/person-bewegung-beschleunigen-2146508/, vielen Dank an ATDSPHOTO