Die moderne Videoüberwachung steht vor großen Veränderungen. Mit dem Aufkommen von Künstlicher Intelligenz und maschinellem Lernen bezieht sich zunehmend mehr auf smarte Lösungen, die nicht nur das Aufzeichnen von Videomaterial übernehmen, sondern auch in Echtzeit Objekte erkennen und Bewegungen intelligent auswerten. Eine der spannendsten Entwicklungen in diesem Bereich ist der Einsatz von Frigate NVR in Verbindung mit der Google Coral TPU und der Intel iGPU Passthrough-Technologie, alles realisiert auf einem kompakten Intel NUC mit ESXi als Hypervisor. Dieses Setup macht die intelligente Videoüberwachung leistungsfähiger, flexibler und effizienter als je zuvor. Das Ziel ist es, eine Lösung zu präsentieren, welche sowohl für Heimautomatisierung als auch für kleine kommerzielle Anwendungen optimal geeignet ist.
Frigate NVR ist eine Open-Source-Software für Netzwerk-Videorekorder, die speziell für die Echtzeit-Objekterkennung mittels KI entwickelt wurde. Die Besonderheit liegt darin, dass sie auf Machine-Learning-Modellen in Verbindung mit Hardwarebeschleunigung basiert, um Bilder oder Videoströme zu analysieren, ohne dabei große Rechenressourcen verschwenden zu müssen. Hier kommt die Google Coral Edge TPU ins Spiel, eine speziell entwickelte KI-Beschleunigungshardware, die maschinelles Lernen deutlich schneller und energieeffizienter gestaltet. Die Edge TPU, als USB-Accelerator eingebunden, entlastet das System bei der Analyse von Videomaterial und reduziert Erkennungszeiten so drastisch. Damit die Hardwarebeschleunigung optimal funktioniert, ist eine stabile und performante Infrastruktur notwendig.
Die Intel iGPU, also die integrierte Grafikprozessor-Einheit aktueller Intel-Prozessoren, kann über das Passthrough-Verfahren unter VMware ESXi direkt an eine virtuelle Maschine durchgereicht werden. Dies ermöglicht Hardware-beschleunigtes Videodecoding innerhalb der VM, was für die Verarbeitung von RTSP-Kamerasignalen und das Streaming großer Datenmengen entscheidend ist. Das Zusammenwirken dieser drei Komponenten – Frigate, Coral TPU, Intel iGPU – auf einem leistungsfähigen Intel NUC, betrieben auf dem Hypervisor ESXi 8.0 Update 1, bietet zahlreiche Vorteile. Der Intel NUC Pro der 13.
Generation unterstützt durch seine moderne Architektur und ausreichend RAM die parallele Nutzung dieser Technologien und sorgt somit für flüssige Abläufe in anspruchsvollen Videoüberwachungs-Setups. Die Basissoftware Ubuntu 20.04 in einer virtuellen Maschine ist das bevorzugte System, um die Kompatibilität mit den nötigen Treibern für Coral TPU und iGPU sicherzustellen. Der Einsatz von Docker innerhalb der VM erleichtert die Verwaltung von Frigate und sorgt für eine leichte Aktualisierung und Skalierbarkeit der Anwendung. Für die Praxis bedeutet dies, dass Nutzer mit relativ kompakter Hardware ein hochentwickeltes Überwachungssystem selbst betreiben können, ohne auf Cloud-Lösungen angewiesen zu sein.
Datenschutz und Kontrolle bleiben so beim Anwender, was gerade bei sensiblen Sicherheitsfragen ein großer Pluspunkt ist. Das Einrichten der Umgebung erfordert allerdings gezielte Schritte, die hinreichend beachtet werden müssen, um maximale Funktionalität sicherzustellen. Zunächst gilt es, die Coral USB TPU korrekt für das Pass-Through unter ESXi zu konfigurieren. Es ist essenziell, dass die VM durch den Befehl „lsusb“ die Edge TPU mit der richtigen Gerätekennung (18d1:9302) erkennt. Nur so kann die Software die Hardware nutzen.
Auch die iGPU des Intel NUCs benötigt eine spezielle Behandlung: Das richtige Einbinden unter Ubuntu mittels der passenden Pakete ermöglicht den Zugriff auf die Grafikbeschleunigung. Tools wie „vainfo“ helfen dabei, die tatsächlich verfügbare Rendering Device ID herauszufinden, um sie in der Docker-Konfiguration zu integrieren. Nach der Hardware-Konfiguration steht das Aufsetzen der Frigate-Software mit seinen Komponenten im Vordergrund. Über Ordnerstrukturen für Konfigurationen und Speicher können alle Einstellungen und Aufnahmen organisiert werden. Die zentrale Konfigurationsdatei im YAML-Format definiert Detektoren, Kameras sowie Objektarten, die erkannt werden sollen.
Bei Einsatz der Intel iGPU ist es wichtig, die richtige Hardwarebeschleunigung in den ffmpeg-Parametern anzugeben, um Video-Decodierung effizient zu gestalten. Die Docker-Compose-Datei orchestriert den Betrieb von Frigate innerhalb des Containers. Hier werden unter anderem die Geräte für die Coral TPU und die iGPU als Devices eingebunden, damit Frigate direkt mit der Hardware kommunizieren kann. Netzwerkeinstellungen sorgen dafür, dass der Zugang zum Webinterface problemlos möglich ist und RTSP-Streams aus den Kameras korrekt verarbeitet werden. Der Aufbau eines solchen Systems zeigt eine moderne und flexible Lösung, die den Spagat zwischen anspruchsvoller KI-basierter Videoverarbeitung und erschwinglicher Hardware optimal meistert.
Nutzer berichten von hohen Erkennungsraten und Reaktionszeiten im einstelligen Millisekundenbereich, was für viele Anwendungsfälle im Bereich der Überwachung und Heimautomation eines der wichtigsten Kriterien ist. Ein weiterer Aspekt ist die Community-Unterstützung und kontinuierliche Dokumentation rund um Frigate und die Hardwarekombination. Entwickler teilen ständig neue Erkenntnisse, Bugfixes und optimierte Setups, wodurch Nutzer immer auf dem neuesten Stand bleiben und ihre Systeme stabil und performant betreiben können. Herausforderungen bleiben allerdings auch: Das korrekte Konfigurieren von iGPU-Passthrough ist nicht trivial und erfordert Wissen zu VMware ESXi und Linux-Treibern. Zudem kann es vereinzelt zu Instabilitäten bei der USB-TPU kommen, die je nach Hardwareumgebung unterschiedlich ausgeprägt sind.
Nutzer werden daher dazu angehalten, stets ein Backup zu pflegen und Updates kontrolliert einzuspielen. Eine interessante Alternative zu Coral TPU ist der Einsatz der iGPU selbst für die sogenannte „inferencing“ mittels OpenVINO-Toolkit, gerade wenn die Edge TPU als instabil erlebt wird. Zwar ist die Performance hier etwas niedriger, dafür jedoch meist stabiler und mit weniger Hardwareanforderungen verbunden. Ebenfalls erwähnenswert ist die Integration freier oder proprietärer Home-Automation-Plattformen wie Home Assistant, die problemlos mit Frigate kooperieren und das Potenzial des KI-gestützten Videoüberwachungssystems noch erweitern. So lassen sich Alarmmeldungen, Automatisierungen oder Visualisierungen direkt im Smart Home darstellen.
Das Gesamtsystem aus Intel NUC, VMware ESXi, Coral TPU und Intel iGPU passt ideal in diese heutige Vernetzung von Geräten und bietet Anwendern aus Heim und Kleingewerbe einen immensen Mehrwert in puncto Sicherheit, Effizienz und intelligenter Überwachung. Der Anspruch besteht darin, hardwarebeschleunigte KI-Funktionalität ohne großen administrativen Aufwand und zu einem attraktiven finanziellen Aufwand an den Start zu bringen. Wer sich dieser Herausforderung stellen möchte, erhält mit dem beschriebenen Setup im Jahr 2023 eine der besten Lösungen am Markt. Die Zukunft der Videoüberwachung wird immer smarter, und mit Frigate auf einem Intel NUC mit der Unterstützung von Coral TPU und iGPU Passthrough über ESXi entsteht ein starkes Fundament, das sowohl Leistung als auch Flexibilität bietet. Die hohe Anpassbarkeit des Systems erlaubt darüber hinaus weitere Innovationen und Ausbaustufen, sodass Nutzer langfristig von kontinuierlichen Verbesserungen profitieren können.
Insgesamt zeigt sich, dass Kombinationen aus spezialisierter Hardware und moderner Virtualisierung effektive und anwenderfreundliche Konzepte für künstliche Intelligenz im Edge-Computing eröffnen. Gerade in der kleinen und mittleren Heim- und Gewerbeüberwachung versprechen diese Lösungen eine neue Qualität an Sicherheit, gepaart mit einfacher Bedienbarkeit und hohem Datenschutz. Für Technikbegeisterte und Profis gleichermaßen stellt das Frigate NVR Setup eine bahnbrechende Möglichkeit dar, tief in die Welt der intelligenten Videoüberwachung einzutauchen und wegweisende Technologien produktiv zu nutzen.
