用python自行开发的流星监控系统meteor_monitor（第二篇）

代码：

GitHub - xingxinghuo1000/meteor_monitor_scripts

本篇为最新代码的方案介绍和使用介绍。第一篇已经过时了，不建议看 。只看这一篇即可。

背景

著名的流星监控软件ufocapturehd2有几个缺陷，不能忍

1、吃性能，我的工控电脑2.4GHz的4核心CPU，发现流星后，录制出来的视频，会严重丢帧

2、收费。还相当的贵。大概700多元？ 用破解版当然也可以，这里不推荐

使用方法

推荐硬件

主机:

windows系统,win10 win11. 小主机, cpu 2.4GHz, 4核心.

不推荐Linux系统, 因为显卡驱动不容易安装,需要较高的技术水平.

不推荐树莓派, 原因同Linux系统.

摄像头的选择:

推荐使用 索尼 MX291 摄像头. CMOS底比较大,适合拍摄星空

如果您的摄像头CMOS尺寸太小, 则噪点会比较多. 所以推荐IMX291这款, 如果使用IMX485, 则更好.

如何使用

建议在windows使用,原因是显卡驱动程序比较容易安装. 在Ubuntu下intel核心显卡驱动安装比较困难,无法使用h264_qsv编码

本程序默认使用mjpeg码流， 如果cpu支持硬件编码h264，则可以尝试使用h264_qsv编码器

如果是windows环境 , 且是 Intel核心显卡, 则可以尝试h264_qsv编码, nvdia显卡尝试 h264_nvenc, amd显卡尝试 h264_amf

如果是Ubuntu环境, 请尝试 mjpeg 编码, 经过我的测试, 2.4GHzCPU 只能达到15fps, 如果需要更高比如30fps,则对CPU要求也会很高.

如果您在Ubuntu环境,安装好了显卡驱动程序, Intel核心显卡可以尝试 h264_qsv 编码, nvdia显卡尝试 h264_nvenc, amd显卡尝试 h264_amf

如果是树莓派, 且编译了带h264_omx编码的ffmpeg, 则编码器使用 h264_omx

安装ffmpeg

本程序依赖ffmpeg命令,

我目前只测试过 4.x.x 版本的ffmpeg, 不能保证 5.x 和 6.x也能正常工作

Windows环境,需要到ffmpeg官网(Download FFmpeg) 下载ffmpeg可执行程序, 下载压缩包,解压缩到某个目录, 并将目录添加到环境变量. 如何验证安装是否成功, 可以打开cmd, 输入 ffmpeg -v 看看是否能正常看到输出的版本号

Linux环境, sudo yum install ffmpeg 或者 sudo apt install ffmpeg, 验证方法, 在shell中输入 ffmpeg -v 看看是否正常显示版本号

如果是树莓派, 则需要手工编译ffmpeg, 启用h264_omx编码, 比较麻烦, 不推荐.

插入usb摄像头

将usb摄像头插入主机的usb口, 执行下面的命令, 检查系统是否能正常识别摄像头

Windows中, 打开cmd 输入 ffmpeg -list_devices true -f dshow -i dummy 看看返回结果

Linux系统中, 在shell中输入 ffmpeg -hide_banner -sources v4l2 看看返回结果

如何修改配置文件.config

参考.config.xx文件,对应你的操作系统, 配置 文件中都有说明

比如win11系统,可以参考.config.win

如果是Ubuntu系统,可以参考.config.linux

如何设置分辨率和fps?

根据自己的硬件性能,逐步调整fps到可用的程度. 如果 ffmpeg 日志中提示丢帧, 则fps设置过大, 需要降低fps, 以保证画面流畅

还要看摄像头支持哪些分辨率.如果设置错误,则无法录制视频

查看摄像头信息

根据ffmpeg显示出来的信息, 查看摄像头支持哪些分辨率和fps. 配置到.config 文件中

配置Python环境

版本: 推荐使用Python 3.10及以上

步骤1

新建virtual env. 在 detect_meteor目录下, 执行如下命令

windows下, python3 -m venv venv

Linux下, python3 -m venv venv

步骤2

安装依赖

windows下, 打开 cmd, 在 detect_meteor 目录下, 执行命令 .\venv\Script\python -m pip install -r requirement.txt

Linux下, 在 detect_meteor目录下, 执行命令 ./venv/bin/python -m pip install -r requirement.txt

步骤3

运行本程序

windows下, 双击 offline_detect_from_mp4.bat

Linux下, 在detect_meteor目录下, 执行 sh run.sh

步骤4

配置开机自动启动,

Windows下, 右键点击 offline_detect_from_mp4.bat, 发送到桌面快捷方式, 将 快捷方式,复制到 开始菜单的 启动 目录

Linux下, crontable中配置 */5 * * * * cd /home/yourname/workspace/meteor_monitor_script/detect_meteor && sh run.sh

步骤5 可选

配置 mask-1280-720.bmp 遮罩图像, 目的是排除掉画面中的一些非天空部分, 这部分可能会引起False Positive, 流星的误报

比如 画面中远处楼宇的灯光变化, 可能会让程序以为是有画面变化

问题: 在哪个目录新建 遮罩图像?

答: 在视频目标输出目录, 在配置文件的 base_output_path 选项, 该路径由您指定

问题: 遮罩图像黑色白色代表什么意思?

答: 黑色表示要遮盖的部分, 白色表示要检测的部分

原理介绍

高效的录制mp4视频

使用ffmpeg, 高效录制视频. 这部分,我没有足够能力使用python实现, 所以借助ffmpeg的能力

ffmpeg 支持多种编码格式, h264支持多种硬件加速, 比如Intel核心显卡, nvdia显卡, AMD显卡

备注: 曾经使用过一个方案 使用windows自带的相机app,进行录像. 这个方案不够稳定, 已被废弃. 该方案使用sikuli进行UI自动化操作, 非常不稳定.

离线分析流星

为什么不做实时分析?

因为硬件性能不够. 我的目的是在低配置的硬件上,运行本程序. 如果您的硬件性能已经很强悍, 则建议直接使用ufohd2

离线分析的原理

步骤1

使用典型的opencv 运动检测算法: 帧差法, 识别画面的变化

步骤2

根据一些特征,过滤掉不是流星的东西, 比如蝙蝠, 小飞虫等.

步骤3

使用ffmpeg 将原始视频切片, 切片后单独存储起来