christian
cc9e0786c2
Eine Kamera am Vogelhaus, ein Rechner der erkennt wer da war — und eine Sammlung, die sich von allein fuellt. Zwei neuronale Netze: eines findet den Vogel im Bild, eines bestimmt die Art. 148 heimische Arten, auf Deutschland eingeschraenkt und neu normiert — ohne diese Einschraenkung wird aus einer Kohlmeise eine nordamerikanische Schwesterart. Daraus entsteht ein Sammelalbum: nummerierte Seiten, gefundene Arten in Farbe, fehlende als Schatten, dazu Erstfang, Punkte, Stufen und 15 Abzeichen. Laeuft vollstaendig auf eigener Hardware. Kein Cloud-Dienst, kein Konto, keine Telemetrie; die Bilder verlassen das eigene Netz nicht. Zwei getrennt deploybare Teile: die Sammlung als Django-Anwendung, die Erkennung als eigener Dienst. Der Erkennungs-Dienst fragt selbst an und braucht deshalb weder eine erreichbare Adresse noch einen offenen Port — er laeuft hinter einem gewoehnlichen Router. Dabei: Firmware fuer Raspberry Pi und ESP32-S3, Anbindung an Home Assistant ueber MQTT, Oberflaeche auf Deutsch und Englisch, Einstellungen je Kamera aus dem Browser, und ein Weg fuer Fotos von unterwegs. AGPL-3.0.
288 lines
10 KiB
Python
288 lines
10 KiB
Python
"""Live-Bild fuer das Heimnetz, ohne der Kamera etwas wegzunehmen.
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Die Kameraseite liefert **einen** Stream. Wer live zuschaut, nimmt ihn dem
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Detector weg — auf einem Pi Zero W ist das keine Einstellung, sondern Physik:
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die Funkstrecke traegt rund 2 Mbit/s, ein zweiter Client saettigt sie und der
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Detector faellt in Timeouts.
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Der Detector selbst liest den Stream aber ohnehin rund um die Uhr und hat jedes
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Bild schon im Speicher. Also verteilt er es weiter. Damit schauen beliebig
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viele Leute zu, und die Kamera merkt nichts davon — sie hat weiterhin genau
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einen Zuschauer.
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python -m detector watch ... --live-port 8131
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http://<detector>:8131/live MJPEG
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http://<detector>:8131/bild.jpg Einzelbild
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http://<detector>:8131/ Seite mit Livebild
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Zwei Dinge halten die Erkennung dabei aus dem Weg:
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* **Nichts wird neu kodiert, solange niemand zuschaut.** Bei MJPEG-Quellen
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liegen die JPEG-Bytes ohnehin vor und werden unveraendert weitergegeben; nur
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fuer Quellen ohne fertiges JPEG (RTSP, Bilderordner) wird kodiert — und das
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erst, wenn wirklich jemand hinsieht, und einmal pro Bild statt einmal pro
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Zuschauer.
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* **Kodiert wird im HTTP-Thread**, nicht im Erkennungsthread. Ein langsamer
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Zuschauer bremst die Erkennung nicht.
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Das gehoert ins Heimnetz und nicht ins Internet: es ist ein Livebild aus dem
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eigenen Garten, ohne Anmeldung.
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"""
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from __future__ import annotations
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import io
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import socketserver
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import threading
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import time
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from http import server
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from PIL import Image
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GRENZE = "BILDGRENZE"
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SEITE = """<!doctype html>
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<html lang="de"><head><meta charset="utf-8"><title>Vogelalbum live</title>
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<style>body{margin:0;background:#111;color:#eee;font-family:system-ui,sans-serif}
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img{display:block;width:100%;height:auto}p{padding:10px 14px;margin:0;font-size:14px}</style>
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</head><body>
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<img src="/live" alt="Livebild">
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<p>Der Detector verteilt sein Bild weiter — die Kamera merkt nichts davon.</p>
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</body></html>
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""".encode("utf-8")
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class Bildhalter:
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"""Haelt das jeweils letzte Bild und gibt es als JPEG heraus.
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Die Kodierung passiert traege und genau einmal je Bild: der erste
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Zuschauer, der ein neues Bild abholt, kodiert es, alle weiteren bekommen
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dasselbe Ergebnis.
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"""
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def __init__(self, qualitaet: int = 75, max_breite: int = 1280):
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self.qualitaet = qualitaet
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self.max_breite = max_breite
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self._sperre = threading.Condition()
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self._nummer = 0
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self._jpeg: bytes | None = None
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self._frame: Image.Image | None = None
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self._kodiert: tuple[int, bytes] | None = None
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# -- Schreibseite (Erkennungsthread) ----------------------------------
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def zeige(self, frame: Image.Image, jpeg: bytes | None = None) -> None:
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"""Ein neues Bild anmelden. Kostet nur Zeigerarbeit.
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``jpeg`` sind die unveraenderten Bytes der Quelle, falls es sie gibt —
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bei MJPEG ist das der Normalfall und erspart jedes Umkodieren.
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"""
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with self._sperre:
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self._nummer += 1
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self._frame = frame
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self._jpeg = jpeg
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self._sperre.notify_all()
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# -- Leseseite (HTTP-Threads) -----------------------------------------
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@property
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def nummer(self) -> int:
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with self._sperre:
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return self._nummer
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def warte(self, seit: int, timeout: float = 5.0) -> int:
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"""Wartet auf ein Bild neuer als ``seit``. Gibt dessen Nummer zurueck,
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oder ``seit``, wenn nichts kam."""
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with self._sperre:
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if self._nummer > seit:
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return self._nummer
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self._sperre.wait(timeout)
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return self._nummer
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def jpeg(self) -> tuple[int, bytes] | None:
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"""Das aktuelle Bild als JPEG, mit seiner Nummer."""
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with self._sperre:
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nummer = self._nummer
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if nummer == 0:
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return None
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if self._kodiert is not None and self._kodiert[0] == nummer:
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return self._kodiert
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if self._jpeg is not None:
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# Der haeufige Fall: die Quelle liefert MJPEG, die Bytes sind
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# schon fertig. Nichts zu tun.
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self._kodiert = (nummer, self._jpeg)
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return self._kodiert
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frame = self._frame
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if frame is None:
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return None
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# Ausserhalb der Sperre kodieren: das ist der teure Teil, und der
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# Erkennungsthread soll dabei nicht warten muessen.
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if frame.width > self.max_breite:
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hoehe = round(frame.height * self.max_breite / frame.width)
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frame = frame.resize((self.max_breite, hoehe), Image.LANCZOS)
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puffer = io.BytesIO()
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frame.save(puffer, format="JPEG", quality=self.qualitaet)
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daten = puffer.getvalue()
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with self._sperre:
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self._kodiert = (nummer, daten)
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return self._kodiert
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class Handler(server.BaseHTTPRequestHandler):
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halter: Bildhalter
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max_zuschauer = 8
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# Bilder je Sekunde fuer ZUSCHAUER. 0 heisst: alles durchreichen.
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#
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# 🔑 Warum das noetig ist: Am 24.09.2026 gemessen, zwei Kameras in einer
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# Live-Ansicht auf einem Handy -- 6,4 und 9,7 Mbit/s, zusammen ueber 16.
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# Fuer eine Vorschau ist das absurd viel, und auf dem Handy dauert es
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# entsprechend, bis ueberhaupt etwas erscheint.
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#
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# Ausgelassen wird nur fuer die Zuschauer. Die Erkennung bekommt
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# weiterhin JEDES Bild -- sie liest nicht ueber diesen Weg.
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max_bildrate = 0.0
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_zuschauer = 0
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_zaehlsperre = threading.Lock()
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def log_message(self, fmt, *args): # noqa: A003 - Signatur der Basisklasse
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pass
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def do_GET(self) -> None: # noqa: N802 - Signatur der Basisklasse
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# ⚠ self.path enthaelt den Anhang hinter dem Fragezeichen. Ein
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# exakter Vergleich scheitert deshalb an "/bild.jpg?t=123" --
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# und genau so fragt ein Browser, der das Bild nicht aus seinem
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# Zwischenspeicher nehmen soll. Am 24.09.2026 hat mich das eine
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# Runde gekostet: von Hand aufgerufen kam das Bild, aus der
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# Seite heraus kam 404.
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weg = self.path.split("?", 1)[0]
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if weg in ("/", "/index.html"):
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self._sende(200, "text/html; charset=utf-8", SEITE)
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elif weg in ("/bild.jpg", "/snapshot.jpg"):
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self._einzelbild()
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elif weg.startswith("/live"):
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self._stream()
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else:
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self._sende(404, "text/plain; charset=utf-8", b"nicht gefunden\n")
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def _sende(self, code: int, typ: str, koerper: bytes) -> None:
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self.send_response(code)
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self.send_header("Content-Type", typ)
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self.send_header("Content-Length", str(len(koerper)))
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self.end_headers()
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self.wfile.write(koerper)
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def _einzelbild(self) -> None:
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bild = self.halter.jpeg()
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if bild is None:
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self._sende(503, "text/plain; charset=utf-8", b"noch kein Bild\n")
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return
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self._sende(200, "image/jpeg", bild[1])
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def _stream(self) -> None:
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# Anders als an der Kamera ist hier eine Obergrenze reine Vorsicht:
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# der Detector laeuft auf einer richtigen Maschine. Sie verhindert
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# nur, dass ein vergessener Tab-Stapel Threads sammelt.
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with self._zaehlsperre:
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if Handler._zuschauer >= self.max_zuschauer:
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self._sende(503, "text/plain; charset=utf-8",
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|
b"zu viele Zuschauer\n")
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return
|
|
Handler._zuschauer += 1
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try:
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self.send_response(200)
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self.send_header("Cache-Control", "no-cache, private")
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self.send_header("Pragma", "no-cache")
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|
self.send_header(
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"Content-Type", f"multipart/x-mixed-replace; boundary={GRENZE}"
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|
)
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self.end_headers()
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gesehen = 0
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abstand = (1.0 / self.max_bildrate) if self.max_bildrate > 0 else 0.0
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zuletzt = 0.0
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while True:
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gesehen = self.halter.warte(gesehen)
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# Zu frueh? Bild auslassen statt zu warten -- warten wuerde
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# den Strom anhalten und die Verzoegerung aufsummieren.
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|
if abstand:
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jetzt = time.monotonic()
|
|
if jetzt - zuletzt < abstand:
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continue
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|
zuletzt = jetzt
|
|
|
|
bild = self.halter.jpeg()
|
|
if bild is None:
|
|
continue
|
|
nummer, daten = bild
|
|
gesehen = nummer
|
|
self.wfile.write(f"--{GRENZE}\r\n".encode("ascii"))
|
|
self.wfile.write(b"Content-Type: image/jpeg\r\n")
|
|
self.wfile.write(f"Content-Length: {len(daten)}\r\n\r\n".encode("ascii"))
|
|
self.wfile.write(daten)
|
|
self.wfile.write(b"\r\n")
|
|
except (BrokenPipeError, ConnectionResetError):
|
|
pass
|
|
finally:
|
|
with self._zaehlsperre:
|
|
Handler._zuschauer -= 1
|
|
|
|
@classmethod
|
|
def zuschauer(cls) -> int:
|
|
with cls._zaehlsperre:
|
|
return cls._zuschauer
|
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|
|
|
|
class _Server(socketserver.ThreadingMixIn, server.HTTPServer):
|
|
allow_reuse_address = True
|
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daemon_threads = True
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|
|
|
class Verteiler:
|
|
"""Der Live-Verteiler als Hintergrunddienst."""
|
|
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def __init__(
|
|
self,
|
|
port: int,
|
|
bind: str = "0.0.0.0",
|
|
max_zuschauer: int = 8,
|
|
qualitaet: int = 75,
|
|
max_bildrate: float = 0.0,
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|
):
|
|
self.halter = Bildhalter(qualitaet=qualitaet)
|
|
Handler.halter = self.halter
|
|
Handler.max_zuschauer = max_zuschauer
|
|
Handler.max_bildrate = max_bildrate
|
|
|
|
self._server = _Server((bind, port), Handler)
|
|
self.port = self._server.server_address[1]
|
|
self._thread = threading.Thread(
|
|
target=self._server.serve_forever, daemon=True, name="live"
|
|
)
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|
|
def bildrate_setzen(self, wert: float) -> None:
|
|
"""Zur Laufzeit umstellbar -- die Web-App ist die Wahrheit."""
|
|
Handler.max_bildrate = max(0.0, float(wert or 0.0))
|
|
|
|
def start(self) -> None:
|
|
self._thread.start()
|
|
|
|
def zeige(self, frame: Image.Image, jpeg: bytes | None = None) -> None:
|
|
self.halter.zeige(frame, jpeg)
|
|
|
|
@property
|
|
def zuschauer(self) -> int:
|
|
return Handler.zuschauer()
|
|
|
|
def stop(self) -> None:
|
|
self._server.shutdown()
|
|
self._server.server_close()
|