ESP32 Cam Livestream Tutorial – Kamera Modul für den ESP8266

Mit der ESP32 Cam gibt es eine günstige und kompakte Alternative zu den gängigen IP Kameras, die üblicherweise zur Überwachung eingesetzt werden. Dadurch kann man entweder einen Livestream einrichten und diesen permanent ansehen, oder z.B. regelmäßige Standaufnahmen (Wildkamera) aufnehmen und speichern.

Dabei ist der ESP gleichzeitig auch für weitere Projekte einsetzbar, da noch viele IO Pins frei sind. In diesem Tutorial schauen wir uns die Schritte an, die dafür notwendig sind und flashen die ESP32 Cam Software. Anschließend konfigurieren wir die Kamera und erstellen einen Livestream, der in verschiedene Smart Home Systeme eingebunden, sowie vom Smartphone aus aufgerufen werden kann.

Zubehör

Wer bereits einen ESP8266 mit genügend Pins hat, kann theoretisch eine OV2640 oder eine OV7670 nehmen und verbinden. Dies ist aber in den seltensten Fällen von Vorteil, da dies mehr Arbeit ist und in den meisten Fällen auch teurer wird. Allerdings gibt es für wenig Geld bereits kombinierte Module (ESP32 + Camera). Hier muss nichts mehr gelötet werden und man kann direkt starten. Lediglich ein serieller USB Adapter wird benötigt.

Ich habe folgende Komponenten benutzt:

• ESP32 Kamera Modul (kombiniert)
• FT232RL Adapter (USB zu TTL)
• Female-Female Jumper Kabel

Oft gibt es auch Sets mit allen Teilen zu kaufen, aber einige Bastler werden Jumper Kabel sowie einen USB-TTL Adapter sowieso rumliegen haben.

Anschluss und Verkabelung der ESP32 Cam per seriellem USB Port

Das ESP32 Modul mit Kamera hat im Gegensatz zu dem NodeMCU Development Board keinen USB Anschluss und muss daher über einen Adapter an den Computer angeschlossen werden. Dafür nutzen wir den roten FT232 USB-TTL Serial Adapter. Dieser kann 3.3V oder 5V Spannung abgeben. Achte darauf, dass der Jumper auf 5V eingestellt ist. Von Oben sieht das ESP Board folgendermaßen aus:

Die Kamera ist übrigens sehr einfach zu montieren. Dazu musst du nur die Halterung um 90° aufklappen und das Ende des Flachbandkabels hineinlegen. Anschließend schließen wir die Halterung wieder und die kleine Kamera ist befestigt.

Die Verkablung mit dem seriellen USB Adapter ist wie folgt:

Hier siehst du das ganze noch einmal als schematischen Aufbau:

Nun kannst du den FT232 Adapter an deinen Computer anschließen. Es sollte sofort ein neues Gerät erkannt worden sein.

ESP32 Cam Code anpassen und flashen

Falls du bisher noch keinen ESP8266 mit der Arduino IDE geflasht hast, solltest du zunächst einen Blick in dieses Tutorial werfen, welches die Grundlagen erklärt.

ESP8266: Arduino IDE für den ESP32 installieren

1. In der Arduino IDE navigieren wir zu Preferences > Additional Board Manager URLs und fügen folgendes ein:

   https://raw.githubusercontent.com/espressif/arduino-esp32/gh-pages/package_esp32_index.json

2. Anschließend wechseln wir zu Tools > Board > Board Manager und installieren „ESP32 by Espressif Systems“ (suche nach ESP32).
3. Zu guter Letzt wählen wir unter Tools > Board dieses Board aus: DOIT ESP32 DEVKIT V1. Unter Tools > Port solltest du außerdem sehen, wo der ESP angeschlossen ist (bspw. COM11).

Nun sind wir bereit unseren Code zu übertragen. Hierfür gibt es bereits ein fertiges Beispielprojekt, welches einen Kamera-Server auf dem NodeMCU aufsetzt. Das Projekt kannst du folgendermaßen importieren:

File > Examples > ESP32 > Camera > CameraWebServer

Hier müssen wir ein paar Zeilen anpassen. Zunächst einmal muss #define CAMERA_MODEL_WROVER_KIT mit zwei Slashes (//) auskommentiert werden und #define CAMERA_MODEL_AI_THINKER wiederum einkommentiert werden:

//#define CAMERA_MODEL_WROVER_KIT
#define CAMERA_MODEL_AI_THINKER

Zuletzt müssen die Werte für ssid (Name deines Wlan Netzes) und password angepasst werden. Danach kannst du den Code bereits kompilieren (Haken /  Verify) und anschließend auf den verbunden ESP32 hochladen.

Erster Test der Kamera

Sobald der Upload erfolgreich war, kannst du den seriellen Monitor öffnen (unter Tools). Falls hier nichts sichtbar ist, kannst du den ESP mit dem Reset Knopf (RST) auf der Rückseite neu starten. Anschließend siehst du folgenden Screen:

Am Ende ist die interne IP Adresse sichtbar (192.168.1.12 in meinem Fall). Diese IP geben wir im Browser eines anderen Geräts, das im selben Netz ist, ein.

Auf der linken Seite sind nun viele Optionen sichtbar. So können wir zum Beispiel die Auflösung anpassen (eine höhere Auflösung führt zu einer niedrigeren Frame Rate). Natürlich können Helligkeit, Kontrast, Sättigung und viele weitere Optionen gesetzt werden. Dies ist auch noch möglich, während der Stream bereits läuft.

Klicke nun auf „Start Stream“, woraufhin du rechts eine Live-Vorschau der Kamera siehst:

Wenn du bspw. Kontraste besser erkennen willst, oder die Einstellungen zu dunkel sind, kannst du auch das Negativbild anzeigen lassen, so wie ich von einem Raspberry Pi:

Übrigens: All diese Einstellungen können auch per REST API gesetzt werden. Dazu wird ein GET des /control Endpunkts mit entsprechenden Query Parametern gesendet. Die einzelnen Parameter findest du am einfachsten über die Entwicklertools in deinem Browser (F12) heraus.

Infrarotfilter entfernen: Nachtaufnahmen / Wildkamera

Die Kamera, welche mitgeliefert wird, hat einen Infrarotfilter verbaut, wie die allermeisten Kameras (nicht so die NoIR Raspberry Pi Kamera). Dadurch gelangt etwas weniger Licht zur Linse, weshalb gerade bei dunklen Szenen nur wenig zu sehen ist. Dieser IR-Filter lässt sich allerdings auch entfernen, wodurch bei Aufnahmen bei Dämmerung u.U. mehr zu sehen ist. Wie man den Infrarotfilter entfernen kann und worauf zu achten ist, ist hier genauer beschrieben.

ESP8266 Kamera Livestream einbinden (Smart Home Systeme)

Nachdem wir unsere Kamera-Einstellungen so weit angepasst haben, möchten wir den Stream auch noch in andere Anwendungen einbinden. Das praktische dabei ist, dass der Stream im MJPEG Format gesendet wird (aktualisierendes Einzelbild). Dadurch kann er z.B. mittels <img /> HTML Tag auf Webseiten eingebunden werden. Der Link des Streams befindet sich unter Port 80 unter der Adresse /stream (in meinem Fall also http://192.168.1.12:81/stream).

Somit lässt sich der Livestream auch in Smart Home Systeme wie OpenHAB einbinden. Dies schauen wir uns im folgenden Beispiel an.

Zunächst einmal brauchen wir eine Sitemap. In diese kommt dann unser Bild-Stream. Hiermit kannst du eine neue Datei über das Terminal erstellen:

sudo nano /etc/openhab2/sitemaps/cameras.sitemap

Die Datei bekommt folgenden Inhalt:

sitemap demo label="Camera Livestreams" {
    Frame label="Demo" {
        Image url="http://192.168.1.12:81/stream" label="Livestream Garden"
    }
}

Speichern kannst du die Datei anschließend mit STRG+O. Nun siehst du den Stream in deinem OpenHAB Dashboard. Auf die gleiche Weise können wir ebenfalls Videos, Maps, usw. in die Übersicht einbinden.