Hardware

Als Kern des Systems fungiert ein Raspberry Pi A (➀) mit einem Raspbian Betriebsystem. Zum Schutz ist der Raspberry in einem entsprechenden Gehäuse untergebracht. Die Kommunikation wird über einen WLan Stick sichergestellt. Daran angeschlossen ist eine RaspiCam mit CS-Mount Objektiv (➁). Auch diese ist zu Schutzzwecken von einem Plastikgehäuse umgeben, dass entsprechend mit Löchern versehen wurde. Das Gehäuse wurde entsprechend mit Löchern versehen.
Für die Verbindung zum Objektiv musste zuerste ein CS-C-Mount Adapterring (➂) angeschlossen, auf diesen dann der eigentliche Objektivadapter (➃) befestigt werden. Da noch eine entsprechende Canon EF-Optik verfügbar war, wurde ein C-Mount-EF-Adapter verwendet. Das Objektiv ist ein ausrangiertes Sigma 70-200mm (Blende 4.5) (➄). Eingestellt ist das Objektiv auf 200 mm Brennweite, fokussiert wird manuell. Bei der Brennweite ist die Auflösung des Objektivs noch gut genug um einigermaßen scharfe Bilder zu liefern. Derzeit steht das System auf einem Prototypengestell aus Lego (➅), welches für die Grundlegende Ausrichtung genügend Flexibilität bietet. Langfristig soll hier noch eine stabile und vom Boden unabhängige Lösung realisiert werden.

Der Sensor der RaspiCam hat eine Größe von 3,67 x 2,74 mm. Verglichen mit einem Vollformatsensor einer DSLR (36 x 24 mm) ergibt sich somit ein Cropfaktor um die 9, was rechnerisch zu einer Brennweite von 1.800 mm in dieser Konfiguration führt. Bei Maximaler Brennweite des Objektivs ließen sich somit sogar 2.700 mm Brennweite realisiern, was aber in der Realität zu extrem unscharfen Bildern geführt hat.

Das Ausrichten und Fokussieren der Kamera wird manuell ausgeführt. Dabei wird die Kamera auf Videostreaming geschaltet und das Video per WLAN auf ein Notebook übertragen, um die Einstellungen zu überprüfen. Da kleine Änderungen an der Ausrichtung große Auwirkung haben ist dabei sehr viel Feingefühl gefragt.

Software

Per Cron-Job wird tagsüber alle 30 Minuten, nachts alle 60 Minuten ein Python Skript gestartet, das die Aufnahmen macht und online stellt. Es wird jeweils ein Bild in voller 5MP Aufläsung erstellt. Nach jeder Aufnahme wird das Histogramm des aufgenommenen Bildes ausgewertet und die Aufnahme bei einer zu geringen Helligkeit mit höherer Belichtungszeit wiederholt, um auch bei Dunkelheit noch erkennbare Aufnahmen machen zu können. Nachts werden die Aufnahmen 6 Sekunden bei ISO 800 belichtet. Bei Gutem Wetter sind die Beleuchtungen im Brockenhiotel, am Turm und teilweise auch die Wegebeleuchtungen erkennbar.

Das Skript ist aber nicht nur für die eigentliche Aufnahme zuständig, sondern mittels einer Mustererkennung aus dem CV2-Pythonmodul wird auch entschieden, ob der Brockengipfel sichtbar ist oder nicht. Dafür müssen zwei der drei sichtbaren Merkmale Sendeturm, Brockenhotel und Wetterwarte erkannt werden (Im Bild sind erkannte Merkmale rot, nicht erkannte grau gekennzeichnet). Wurde der Brockengipfel erkannt, wird das aufgenommene Bild auf eine Auflösung von 1280 x 720 Pixeln so zugeschnitten, dass sich der Brockengipfel genau in der Mitte des ausgeschnittenen Bereichs befindet.

Angesichts der großen Brennweite werden so die Schwankungen im Bild ausgeglichen, die sich durch Sonneneinstrahlung und Erwärmungen ergeben. Die Kameraausrichtung ändert sich im Tagesverlauf teilweise dadurch merklich.
Wurde der Gipfel nicht erkannt, werden die Beschnitt-Werte der letzten Erkennung verwendet.

Zum Schluss werden die Bilder auf den Webserver geladen und der Webseite verfügbar gemacht. ältere Aufnahmen (24 Stunden alt) werden dabei vom Webserver entfernt.

Der Standort der Kamera ist das südliche Braunschweig, ca. 50 km vom Brockengipfel entfernt. Der Brocken ist also nur bei sehr guter Fernsicht zu sehen.