Duga ekspozicija i astro-fotografija pomoću Raspberry Pi: 13 koraka (sa slikama)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-01-30 08:05

Astrofotografija je fotografija astronomskih objekata, nebeskih događaja i područja noćnog neba. Osim snimanja detalja Mjeseca, Sunca i drugih planeta, astrofotografija ima mogućnost snimanja objekata nevidljivih ljudskom oku, poput prigušenih zvijezda, maglina i galaksija. To nas je fasciniralo jer dobiveni rezultati oduzimaju dah i mogu se postići snimkama duge ekspozicije.

Kako bismo proširili svestranost obične kamere, odlučili smo dizajnirati i izgraditi modul sa napajanjem maline pi koji se može povezati s DSLR kamerom. Ovo omogućava fotografu da unapred podesi određene promenljive, čime se automatizuje proces snimanja tokom dugog trajanja. Osim fotografija astrofotografije, ovaj modul može generirati zvjezdane tragove pomoću ugrađenog programa, a također može stvoriti i vremenske odmake.

Nastavite sa izgradnjom vlastitog modula i snimite nevjerojatne slike noćnog neba. Ispustite glasanje na Raspberry-Pi takmičenju kako biste podržali naš projekat.

Korak 1: Pregled modula

Program koji smo napravili obrađuje tri različita procesa:

Prednji kraj aplikacije ili grafičko korisničko sučelje - to je ono što će korisnik koristiti za interakciju i kontrolu modula

Upravljanje kamerom - ovo je dio programa koji je odgovoran za aktiviranje kamere u tačno vrijeme u odgovarajućem vremenskom periodu

Obrada slika - ovo je dio programa koji je odgovoran za kombiniranje i spajanje slika snimljenih u prekrasnu sliku sa zvijezde ili u timelapse video zapisu

GUI od korisnika prikuplja parametre kao što su interval između slika i vrijeme ekspozicije fotoaparata. Zatim upućuje kameru da snima slike na osnovu ovih faktora. Nakon što su sve slike snimljene, slijedi naknadna obrada. Konačni rezultat sprema se u internu memoriju maline pi kako bi korisnik mogao pristupiti putem oblaka ili lokalno.

Korak 2: Potrebni materijali

Hardver za ovaj projekt prilično je jednostavan, sljedeća lista sadrži sve potrebne materijale.

Elektronika i hardver:

• Raspberry Pi
• LCD ekran osetljiv na dodir
• M3 vijci x 8
• M3 grijani umetci x 8
• Kamera koja postoji na sljedećoj listi (https://www.gphoto.org/proj/libgphoto2/support.php)
• Standardna banka napajanja za napajanje sistema u područjima gdje utikač možda nije lako dostupan

Za programiranje i konfiguriranje maline pi bit će potrebno nekoliko perifernih uređaja:

• Miš i tastatura
• Vanjski HDMI monitor

Korak 3: 3D štampani dijelovi

Odštampali smo 3D kućište za držanje svih komponenti i dizajnirali stezaljku za postavljanje modula na običan stativ. Dijelovi oduzimaju oko 20 sati vremena ispisa, a dolje smo povezali datoteku za sljedeće STL datoteke.

• Raspberry Pi Case x 1, ispuna 20%
• Poklopac x 1, 20% ispune
• Nosač za stativ x 1, ispuna 40%
• Stezaljka za stativ x 1, 40% ispune

Kad su ispisani dijelovi spremni, možete pažljivo izvaditi nosače.

Korak 4: Ugrađivanje toplinskih umetka

Kako bismo ojačali plastične montažne rupe, ugradili smo toplinske umetke. Lemilicom lagano gurnite umetke dok ne budu u ravnini s gornjom površinom. Ponovite postupak za osam rupa za montažu pazeći da navoji vijaka uđu lako i da su okomiti.

Korak 5: Montiranje Raspberry Pi i zaslona

Pomoću vijaka M3 pričvrstite malinu pi na mjesto pomoću odgovarajućih montažnih rupa. Zatim priključite ekran tako što ćete poravnati pinove konektora. Na kraju, postavite poklopac preko ekrana i pričvrstite vijke. Modul je sada spreman za postavljanje softvera.

Korak 6: Pričvršćivanje na stativ

Kako bismo modulu učinili lako pristupačnim kameru, odlučili smo ga postaviti na stativ. Dizajnirali smo prilagođeni držač za montažu koji odgovara standardnom stativu. Jednostavno upotrijebite dva vijka da pričvrstite držač oko noga stativa. To omogućava lako priključivanje i uklanjanje modula.

Korak 7: Postavljanje operativnog sistema Raspberry Pi

Raspbian pi na modulu pokreće operativni sistem zasnovan na Debianu pod nazivom Raspbian. Od vremena Instructablea, najnovija verzija OS -a je Raspbian Buster, što smo odlučili koristiti. OS možete preuzeti putem sljedeće veze. (OS Raspbian Buster) Obavezno preuzmite opciju koja kaže "Raspbian Buster sa radnom površinom i preporučenim softverom" jer će neki od preporučenog softvera biti korisni za ovaj projekt. Nakon što se preuzme zip datoteka, bit će vam potrebna mikro SD kartica s memorijom od oko 16 do 32 GB.

Za fleširanje SD kartice s OS-om preporučujemo korištenje softvera Balena Etcher jer je jednostavan za upotrebu. Može se preuzeti sa sljedeće veze. (Balena Etcher) Nakon što otvorite softver, od vas će biti zatraženo da odaberete arhiviranu fasciklu koju ste upravo preuzeli, zatim priključite SD-karticu u računar, a softver bi trebao automatski otkriti, na kraju kliknite na ikonu bljeskalice. Proces bi trebao trajati 2 do 3 minute. Kada završite, isključite memorijsku karticu i uključite je u svoj maline pi.

Povežite malinu pi na vanjski monitor pomoću HDMI kabela, a miša i tipkovnicu povežite putem USB priključaka. Konačno, uključite pi pomoću mikro-USB priključka i adaptera od 5 V, a pi bi trebao započeti proces pokretanja. OS će vas zatim provesti kroz potrebna ažuriranja i razne druge postavke, poput povezivanja na bežičnu mrežu i postavljanja datuma i vremena, jednostavno slijedite. Nakon što je proces dovršen, postavili ste OS na svoj pi i sada ga možete koristiti kao običan računar.

Korak 8: Dodatne biblioteke i zahtjevi

Kako bi program bio siguran, malini pi su potrebne neke biblioteke i zavisnosti koje treba instalirati. Evo spiska svih njih (napomena: za ovaj projekat smo koristili python3 i preporučujemo vam da učinite isto):

• Tkinter (ovo dolazi ugrađeno kada ste preuzeli python)
• PIL (ovo takođe dolazi sa unapred instaliranim pythonom)
• sh
• OpenCV
• gphoto2

Prije instaliranja bilo kojih paketa preporučujemo ažuriranje OS-a maline pi pomoću naredbe sudo apt-get update. Sh biblioteka se može preuzeti i instalirati otvaranjem terminala i upotrebom sljedeće naredbe:

sudo pip3 install sh

Za instaliranje gphoto2 paketa jednostavno upotrijebite sljedeću naredbu:

sudo apt-get install gphoto2

Preuzimanje i instaliranje paketa OpenCV malo je duži proces. Preporučujemo korištenje sljedeće veze koja vas vodi kroz korake i pruža sve naredbe vrlo detaljno: https://www.pyimagesearch.com/2018/09/26/install-opencv-4-on-your-raspberry- pi/

Korak 9: Dodatni upravljački programi za ugrađeni ekran osjetljiv na dodir

Ugrađeni zaslon osjetljiv na dodir zahtijeva neko jednostavno konfiguriranje da bi funkcionirao. Uključite malinu pi i otvorite terminal i upotrijebite sljedeće naredbe:

• sudo rm -rf LCD -emisija
• git clone
• chmod -R 755 LCD ekran
• cd LCD ekran/
• sudo./LCD35-show

Nakon što ste unijeli posljednju naredbu, vaš vanjski monitor trebao bi ostati prazan, a pi bi se trebao pokrenuti i prikazati radnu površinu na ugrađenom ekranu osjetljivom na dodir. Da biste se vratili na vanjski monitor, otvorite prozor terminala na ugrađenom ekranu i upotrijebite sljedeće naredbe.

• chmod -R 755 LCD ekran
• cd LCD ekran/
• sudo./LCD-hdmi

Korak 10: Pokretanje programa Timelapse modula

Prvo povežite malinu pi na vanjsku banku napajanja, pomoću priključka za napajanje. Da biste pokrenuli program, preuzmite i raspakirajte zip datoteku koja se nalazi ispod. Kopirajte cijelu mapu na radnu površinu maline pi. Da biste pokrenuli program i grafičko sučelje, otvorite datoteku pod nazivom UI.py i grafički se korisnički interfejs trebao pojaviti na ekranu osjetljivom na dodir maline pi.

Zatim spojite kameru na malinu pi pomoću USB kabela. Zadržite zadane vrijednosti na grafičkom sučelju i kliknite gumb za početak. Ovo bi trebalo aktivirati kameru 5 puta u intervalima od 2 sekunde. Kada završite, možete vidjeti slike koje je kamera snimila u mapi Slike.

Rješavanje problema: U slučaju da se kamera ne aktivira, provjerite je li model vaše kamere prisutan na sljedećoj listi. https://www.gphoto.org/proj/libgphoto2/support.php Ako je vaša kamera na ovoj listi, provjerite jesu li veze sigurne i je li kamera uključena.

Korak 11: Preporučene postavke kamere za astro-fotografiju

Evo nekih postavki kamere koje preporučujemo dok radite astrofotografiju.

• Vaša kamera bi trebala biti na ručnom fokusiranju i postaviti fokus u beskonačnost
• Postavite kameru na stativ
• Postavke kamere trebaju biti u ručnom načinu rada
• Brzina zatvarača: 15-30 sekundi
• Otvor blende: Najmanji mogući za vaš objektiv, f-2.8 je idealan
• ISO: 1600-6400

Osim postavki kamere, pobrinite se za čisto nebo. Idealno bi bilo da se također nalazite na selu daleko od svih gradskih svjetala za idealne rezultate.

Korak 12: Razumijevanje GUI -ja

GUI sadrži tri vrijednosti koje korisnik može prilagoditi:

Vrijeme ekspozicije određuje brzinu zatvarača fotoaparata. Na primjer, kada snimate zvijezde na noćnom nebu, preporučuje se brzina zatvarača od 15 do 30 sekundi, u takvim slučajevima postavite ovu vrijednost na 30 sekundi. Ako je vrijeme ekspozicije nešto ispod 1 sekunde, vrijednost možete zadržati kao 0

Interval Time određuje vrijeme koje želite između dvije ekspozicije. U slučaju vremenskih odstupanja, preporučujemo interval između 1 i 5 minuta

Broj ekspozicija određuje broj slika koje želite snimiti za timelapse. Standardni video zapisi reproduciraju se pri 30 fps, što znači da ako kliknete na 30 slika, dobit ćete jednu sekundu videozapisa. Na osnovu ovoga korisnik može odlučiti o broju potrebnih slika

Korisničko sučelje ima sučelje za objašnjenje. Tipke sa strelicama koriste se za povećanje ili smanjenje vrijednosti i tipku za pokretanje kada se parametri finaliziraju. Ovo pokreće kameru koja je već trebala biti povezana preko jednog od pi -jevih USB portova. Slike se zatim spremaju u memoriju maline pi gdje se mogu izvršiti daljnje izmjene.

Korak 13: Do beskonačnosti i dalje

Nakon što smo često koristili ovaj modul, zadovoljni smo postignutim rezultatima. Uz malo iskustva u astro fotografiji mogu se snimiti prekrasne fotografije. Nadamo se da je ovaj projekt bio od pomoći, ako vam se svidio podržite nas glasovanjem.

Happy Making!

Drugoplasirani na Raspberry Pi takmičenju 2020