Hosszú expozíció és asztrofotózás a Raspberry Pi használatával: 13 lépés (képekkel)

2025 Szerző: John Day | [email protected]. Utoljára módosítva: 2025-01-23 14:47

Az asztrofotográfia csillagászati tárgyak, égi események és az éjszakai égbolt területeinek fényképezése. A Hold, a Nap és más bolygók részleteinek rögzítésén kívül az asztrofotózás képes az emberi szem számára láthatatlan tárgyak, például halvány csillagok, ködök és galaxisok rögzítésére is. Ez lenyűgözött minket, mert a kapott eredmények lélegzetelállítóak, és hosszú expozíciós felvételekkel érhetők el.

A hagyományos fényképezőgép sokoldalúságának bővítése érdekében úgy döntöttünk, hogy tervezünk és megépítünk egy málna pi tápellátású modult, amely csatlakoztatható a DSLR fényképezőgéphez. Ez lehetővé teszi a fotós számára, hogy előre beállítson bizonyos változókat, így automatizálja a rögzítési folyamatot hosszú időn keresztül. Az asztrofotózó állóképeken kívül ez a modul csillagösvényeket hozhat létre egy beépített program segítségével, és időtúllépéseket is létrehozhat.

Folytassa a saját modul felépítésével, és készítsen lenyűgöző képeket az éjszakai égboltról. Szavazzon le a Raspberry-Pi versenyen, hogy támogassa projektünket.

1. lépés: A modul áttekintése

Az általunk készített program három különböző folyamatot kezel:

Az alkalmazás kezelőfelülete vagy a grafikus felhasználói felület - ezt használja a felhasználó a modul interakciójához és vezérléséhez

A kamera vezérlése - ez a program része, amely felelős a kamera megfelelő időben történő elindításáért a megfelelő ideig

A képek feldolgozása - ez a program azon része, amely felelős a képek összeállításáért és összeillesztéséért egy gyönyörű csillag -nyomképbe vagy timelapse videóba

A GUI összegyűjti a felhasználótól a paramétereket, például a képek közötti intervallumot és a fényképezőgép expozíciós idejét. Ezután utasítja a fényképezőgépet, hogy ezen tényezők alapján készítsen képeket. Miután az összes kép elkészült, megtörténik az utófeldolgozás. A végeredmény pedig a málna pi belső memóriájába kerül, hogy a felhasználó hozzáférhessen a felhőn keresztül vagy helyben.

2. lépés: Szükséges anyagok

A projekt hardvere meglehetősen egyszerű, az alábbi lista tartalmazza az összes szükséges anyagot.

Elektronika és hardver:

• Raspberry Pi
• LCD érintőképernyő
• M3 csavarok x 8
• M3 fűtött betétek x 8
• A következő listában található kamera (https://www.gphoto.org/proj/libgphoto2/support.php)
• Szabványos Power Bank a rendszer táplálásához olyan helyeken, ahol a dugó nem könnyen hozzáférhető

A málna pi programozásához és konfigurálásához néhány perifériára van szükség:

• Egér és billentyűzet
• Külső HDMI monitor

3. lépés: 3D nyomtatott alkatrészek

3D -ben kinyomtattunk egy tokot az összes alkatrész befogadására, és egy bilincset terveztünk a modul rendszeres állványra való rögzítéséhez. Az alkatrészek körülbelül 20 órányi nyomtatási időt vesznek igénybe, és az alábbi STL fájlokhoz csatoltunk egy fájlt.

• Raspberry Pi tok x 1, 20% töltet
• Fedje le x 1, 20% kitöltéssel
• Állványrögzítés x 1, 40% kitöltés
• Állványszorító x 1, 40% kitöltés

Miután a nyomtatott részek készen állnak, óvatosan vegye ki a támaszokat.

4. lépés: A hőbetétek beágyazása

A műanyag rögzítőlyukak megerősítésére hőbetéteket ágyazunk. Forrasztópáka segítségével óvatosan nyomja be a betéteket, amíg egy síkba nem kerülnek a felső felülettel. Ismételje meg az eljárást a nyolc rögzítőlyuknál, miközben ügyeljen arra, hogy a csavarok könnyen befűződjenek és merőlegesek legyenek.

5. lépés: A Raspberry Pi és a képernyő felszerelése

M3 csavarok segítségével rögzítse a málna pi -t a megfelelő rögzítőlyukakkal. Ezután csatlakoztassa a kijelzőt a csatlakozócsapok igazításával. Végül helyezze a fedelet a képernyőre, és rögzítse a csavarokat. A modul készen áll a szoftver feltöltésére.

6. lépés: Rögzítés az állványra

Annak érdekében, hogy a modul könnyen hozzáférhető legyen a kamera számára, úgy döntöttünk, hogy az állványra helyezzük. Egyedi rögzítőkeretet terveztünk, amely illeszkedik a szabványos állványhoz. Egyszerűen használjon két csavart a rögzítés rögzítéséhez az állvány lába körül. Ez lehetővé teszi a modul egyszerű csatlakoztatását és eltávolítását.

7. lépés: A Raspberry Pi operációs rendszerének beállítása

A modulon található raspberry pi egy Debian alapú, Raspbian nevű operációs rendszert futtat. Az Instructable idejétől kezdve az operációs rendszer legújabb verziója a Raspbian Buster, ezért döntöttünk a használat mellett. Az operációs rendszer letölthető az alábbi link segítségével. (Raspbian Buster OS) Feltétlenül töltse le a "Raspbian Buster asztali és ajánlott szoftverrel" feliratot, mert az ajánlott szoftverek egy része hasznos lesz ebben a projektben. A letöltött mappa letöltése után szüksége lesz egy micro SD-kártyára, amelynek memóriája körülbelül 16–32 GB.

Az SD-kártya operációs rendszerrel történő villanásához javasoljuk a Balena Etcher szoftver használatát, mivel használata egyszerű. Letölthető az alábbi linkről. (Balena Etcher) A szoftver megnyitása után utasítást kell kapnia, hogy válassza ki az imént letöltött zippelt mappát, majd csatlakoztassa az SD-kártyát a számítógéphez, és a szoftver automatikusan észleli, végül kattintson a flash ikonra. Az eljárásnak 2-3 percig kell tartania. Ha elkészült, húzza ki a memóriakártyát és csatlakoztassa a málna pi -hez.

Csatlakoztassa a raspberry pi -t egy külső monitorhoz HDMI -kábellel, és csatlakoztasson egy egeret és billentyűzetet az USB -portokon keresztül. Végezetül kapcsolja be a pi-t a mikro-USB-port és egy 5 voltos adapter segítségével, és a pi-nek el kell kezdenie a rendszerindítási folyamatot. Az operációs rendszer ezután végigvezeti Önt a szükséges frissítéseken és különféle beállításokon, például a vezeték nélküli hálózathoz való csatlakozáson és a dátum és idő beállításán. Miután a folyamat befejeződött, beállította az operációs rendszert a pi-n, és most már használhatja rendes számítógépként.

8. lépés: További könyvtárak és követelmények

A program futtatásához a raspberry pi néhány könyvtárat és függőséget igényel. Íme az összes lista (megjegyzés: ehhez a projekthez a python3 -at használtuk, és azt javasoljuk, hogy tegye ugyanezt):

• Tkinter (ez a python letöltésekor van beépítve)
• PIL (ez is előtelepített python)
• SH
• OpenCV
• gphoto2

A csomagok telepítése előtt javasoljuk a raspberry pi operációs rendszerének frissítését a sudo apt-get update paranccsal. Az sh könyvtár letölthető és telepíthető a terminál megnyitásával és a következő paranccsal:

sudo pip3 telepítse az sh -t

A gphoto2 csomag telepítéséhez egyszerűen használja a következő parancsot:

sudo apt-get install gphoto2

Az OpenCV csomag letöltése és telepítése valamivel hosszabb folyamat. Javasoljuk, hogy használja a következő linket, amely végigvezeti a lépéseken, és részletesen megadja az összes parancsot: https://www.pyimagesearch.com/2018/09/26/install-opencv-4-on-your-raspberry- pi/

9. lépés: További illesztőprogramok a fedélzeti érintőképernyőhöz

A fedélzeti érintőképernyő működéséhez egyszerű konfigurációra van szükség. Kapcsolja be a málna pi -t, nyisson meg egy terminált, és használja a következő parancsokat:

• sudo rm -rf LCD -show
• git klón
• chmod -R 755 LCD -show
• cd LCD-show/
• sudo./LCD35-show

Miután megadta az utolsó parancsot, a külső monitornak üresnek kell lennie, és a pi -nek el kell indulnia, és meg kell jelenítenie az asztalt a fedélzeti érintőképernyőn. A külső monitorhoz való visszatéréshez nyisson meg egy terminál ablakot a fedélzeti képernyőn, és használja a következő parancsokat.

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

10. lépés: A Timelapse modul program futtatása

Először csatlakoztassa a málna pi -t egy külső tápegységhez a tápport segítségével. A program futtatásához töltse le és csomagolja ki az alább csatolt zip mappát. Másolja a teljes mappát a raspberry pi asztalára. A program és a GUI futtatásához nyissa meg az UI.py nevű fájlt, és a grafikus felületnek meg kell jelennie a málna pi érintőképernyőjén.

Ezután csatlakoztassa a kamerát a málna pi -hez USB -kábel segítségével. Tartsa meg az alapértelmezett értékeket a grafikus felületen, és kattintson a Start gombra. Ennek ötször kell aktiválnia a kamerát 2 másodperces időközönként. Ha elkészült, megtekintheti a fényképezőgép által készített képeket a Képek mappában.

Hibaelhárítás: Ha a fényképezőgép nem indul el, győződjön meg arról, hogy a fényképezőgép modellje szerepel a következő listában. https://www.gphoto.org/proj/libgphoto2/support.php Ha a fényképezőgép szerepel ezen a listán, győződjön meg arról, hogy a csatlakozások biztonságosak, és a fényképezőgép be van kapcsolva.

11. lépés: Ajánlott kamerabeállítások asztrofotózáshoz

Íme néhány kamerabeállítás, amelyet az asztrofotózás során ajánlunk.

• A fényképezőgépnek kézi élességállításúnak kell lennie, és a végtelenre kell állítania a fókuszt
• Szerelje fel a kamerát egy állványra
• A kamera beállításainak kézi módban kell lenniük
• Zársebesség: 15-30 másodperc
• Rekesz: A lehető legalacsonyabb az objektívhez, az f-2.8 ideális
• ISO: 1600-6400

A kamera beállításain kívül ügyeljen arra, hogy tiszta legyen az ég. Ideális esetben az embernek vidéken kell lennie, távol a város fényeitől az ideális eredmény érdekében.

12. lépés: A GUI megértése

A GUI három értéket tartalmaz, amelyeket a felhasználó módosíthat:

Az expozíciós idő határozza meg a fényképezőgép zársebességét. Például, ha csillagokat fényképez az éjszakai égbolton, javasolt 15–30 másodperces zársebesség, ilyen esetekben állítsa ezt az értéket 30 másodpercre. Ha az expozíciós idő 1 másodperc alatt van, akkor az értéket 0 -ként tarthatja

Az intervallum idő határozza meg a két expozíció közötti időt. Időkorlát esetén 1-5 perc közötti intervallumot javasolunk

Az Expozíciók száma határozza meg, hogy hány képet szeretne készíteni az időzítéshez. A normál videók körülbelül 30 kép / mp sebességgel játszódnak le, ami azt jelenti, hogy ha 30 képre kattint, akkor egy másodperc videót kap. Ez alapján a felhasználó eldöntheti a szükséges képek számát

A felhasználói felület egy magától értetődő felületet tartalmaz. A nyílgombokkal növelheti vagy csökkentheti az értékeket és a start gombot a paraméterek véglegesítésekor. Ez aktiválja a kamerát, amelyet már csatlakoztatni kellett volna a pi egyik USB -portjához. A képeket ezután a málna pi memóriájába menti, ahol további módosításokat lehet végrehajtani.

13. lépés: A végtelenségig és azon túl

Miután gyakran használtuk ezt a modult, elégedettek vagyunk a kapott eredményekkel. Az asztrofotózásban szerzett tapasztalattal gyönyörű állóképeket készíthet. Reméljük, hogy ez a projekt hasznos volt, ha tetszett, támogasson minket egy szavazat elvetésével.

Boldog készítést!

Második hely a Raspberry Pi versenyen 2020