115 全國專題實作及創意競賽

複賽佳作 ─ 智慧三角立牌即時影像系統

從科展留下來的問題

做完第 65 屆科展的移動式三角警示立牌之後，我們請學校老師和業師幫忙看，發現還有一個很重要的問題：駕駛在車上按下按鈕之後，根本不知道立牌到底有沒有走到定位，也看不到車後的路況。

所以這次專題，我們幫立牌加上即時影像，讓駕駛在車上用手機 App 就能看到車後的情況，不用下車冒險。

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系統架構

• 拍攝端：用 Raspberry Pi 4 當核心，接一顆 WebCam 拍車後的畫面。
• 串流伺服器：在樹莓派上用 FFmpeg 壓縮影像，再用 MediaMTX 架 RTSP/RTMP 串流伺服器，讓延遲低一點。
• 手機 App：我用 Android Studio 和 Java 寫了一個監控 App，可以即時看串流畫面，也能錄影存起來、之後回放。

樹莓派上跑的串流指令

樹莓派在背景跑下面這行指令，把影像推出去：

# 1. 啟動 MediaMTX RTSP 串流伺服器
./mediamtx

# 2. 使用 FFmpeg 擷取樹莓派相機並推送 H.264 影像流
ffmpeg -f v4l2 -thread_queue_size 1024 -i /dev/video0 \
  -vcodec h264_omx -b:v 2M -preset ultrafast \
  -f rtsp rtsp://localhost:8554/mystream

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遇到的問題：樹莓派太熱，變超慢

整合測試的時候，我們遇到一個很麻煩的問題：

樹莓派 4 同時處理影像編碼、FFmpeg 串流和網路傳輸的時候，溫度會飆到 80°C 以上，觸發 CPU 降頻保護，網路傳輸也跟著變慢，結果手機上的畫面超卡、延遲很高，有時候還會斷線。

如果真的發生事故，畫面卡住是不行的。我們不想用降低畫質來解決，所以改從散熱下手：

1. 量尺寸：重新量樹莓派上每顆晶片和發熱元件的高度、位置。
2. 畫外殼：用 CAD 畫了一個有導風設計的散熱外殼，再用 3D 列印印出來。
3. 加風扇：裝上 5V 散熱風扇，把熱風抽出去。

改完之後，樹莓派的溫度穩定在 50°C 以下，手機 App 可以很順地播 1080p 畫面，延遲不到 0.5 秒。

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做完之後的感想

以前只寫軟體的時候，遇到跑不動，我第一個想到的都是去優化程式。這次才發現，有些問題是硬體的物理限制，像是發熱，只能靠機構設計來解決。軟體跟硬體要一起考慮才行。

經過很多次實車測試，這件作品最後拿到 115 全國高級中等學校電機電子群專題實作及創意競賽複賽佳作。