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README.md
177
README.md
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@ -1,117 +1,142 @@
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# IMX500-Object-Detection-UI
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Eine interaktive, didaktische Anwendung für den Raspberry Pi 4/5 mit der Sony IMX500 AI Camera. Diese Software visualisiert Schritt für Schritt wie Objketerkennung funktioniert. Von der Rohdatenerfassung bis zum fertigen Ergebnis.
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Die Anwendung bietet zwei Lernniveaus ("Schüler" und "Student") und ist für den Einsatz auf Messen, in Schulen oder Universitäten konzipiert.
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🚀 Features
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Live-Objektdetektion: Nutzt den Hardware-Beschleuniger des IMX500 Sensors.
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Die Anwendung bietet zwei Lernniveaus ("Schüler" und "Student") und ist für den Einsatz auf Messen, in Schulen oder Universitäten konzipiert.
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Zwei Lern-Niveaus:
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Schüler: 4 vereinfachte Schritte, spielerischer Zugang.
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Student: 7 detaillierte Schritte mit technischer Tiefe (Pre-Processing, Tensoren, NMS).
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## 🚀 Features
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Interaktiver Workflow:
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* Live-Modus: Echtzeit-Erkennung.
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* Analyse-Modus: Einfrieren eines Bildes und schrittweise Durchleuchtung der KI-Pipeline.
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* **Live-Objektdetektion:** Nutzt den Hardware-Beschleuniger des IMX500 Sensors.
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Pixel-Inspektor: In Schritt 1 können einzelne Pixel mit der Maus untersucht werden (RGB-Werte), um das Konzept der "Matrix" zu verdeutlichen.
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* **Zwei Lern-Niveaus:**
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* **Schüler:** 4 vereinfachte Schritte, spielerischer Zugang.
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* **Student:** 7 detaillierte Schritte mit technischer Tiefe (Pre-Processing, Tensoren, NMS).
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Gate-Animationen: Zwischen den Analyseschritten werden animierte Erklärungen (Bildsequenzen) abgespielt.
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* **Interaktiver Workflow:**
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* *Live-Modus:* Echtzeit-Erkennung.
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* *Analyse-Modus:* Einfrieren eines Bildes und schrittweise Durchleuchtung der KI-Pipeline.
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Bilingual & Audio: Vollständig in Deutsch und Englisch verfügbar, inklusive Sprachausgabe für Erklärtexte.
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* **Pixel-Inspektor:** In Schritt 1 können einzelne Pixel mit der Maus untersucht werden (RGB-Werte), um das Konzept der "Matrix" zu verdeutlichen.
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Didaktische Visualisierung:
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Simulation von Auflösungsreduzierung (Pixelation).
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Visualisierung von Feature-Maps (Sobel-Filter).
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* Darstellung von Bounding Boxes und Confidence Scores.
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* **Gate-Animationen:** Zwischen den Analyseschritten werden animierte Erklärungen (Bildsequenzen) abgespielt.
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🛠 Hardware-Voraussetzungen
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Raspberry Pi 4 oder 5
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* **Bilingual & Audio:** Vollständig in Deutsch und Englisch verfügbar, inklusive Sprachausgabe für Erklärtexte.
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Betriebssystem: Raspberry Pi OS Bookworm (64-bit) (Desktop-Version empfohlen für GUI).
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* **Didaktische Visualisierung:**
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* Simulation von Auflösungsreduzierung (Pixelation).
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* Visualisierung von Feature-Maps (Sobel-Filter).
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* Darstellung von Bounding Boxes und Confidence Scores.
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Kamera: Raspberry Pi AI Camera (Sony IMX500).
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## 🛠 Hardware-Voraussetzungen
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Display: Touchscreen oder Monitor + Maus/Tastatur.
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* **Raspberry Pi 4 oder 5**
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Audio: Lautsprecher oder Kopfhörer (für die Sprachausgabe).
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* **Betriebssystem:** Raspberry Pi OS **Bookworm (64-bit)** (Desktop-Version empfohlen für GUI).
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📦 Installation
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Repository klonen / Dateien kopieren:
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git clone https://github.com
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Stelle sicher, dass alle Projektdateien (app.py, detector.py, steps.py, Ordner ui/ und assets/) vorhanden sind.
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* **Kamera:** Raspberry Pi AI Camera (Sony IMX500).
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Abhängigkeiten installieren:
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Das System benötigt Python 3, picamera2 (vorinstalliert auf Bookworm) und pygame, sowie die IMX500 firmware imx500.
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* **Display:** Touchscreen oder Monitor + Maus/Tastatur.
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```bash
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* **Audio:** Lautsprecher oder Kopfhörer (für die Sprachausgabe).
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sudo apt update
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sudo apt full-upgrade
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## 📦 Installation
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sudo apt install imx500-all
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1. **Repository klonen / Dateien kopieren:**
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sudo apt install python3-libcamera python3-kms++ python3-pygame
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```bash
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git clone https://github.com/watsonove/IMX500-Object-Detection-UI/
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```
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# Falls numpy fehlt:
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Stelle sicher, dass alle Projektdateien (`app.py`, `detector.py`, `steps.py`, Ordner `ui/` und `assets/`) vorhanden sind.
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sudo apt install python3-numpy
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2. **Abhängigkeiten installieren:**
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```
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Das System benötigt Python 3, `picamera2` (vorinstalliert auf Bookworm) und `pygame`, sowie die IMX500 firmware `imx500`.
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Nachdem du nun die Voraussetzungen installiert hast, starte den Raspberry Pi neu:
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```bash
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sudo apt update
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sudo apt full-upgrade
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sudo apt install imx500-all
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sudo apt install python3-libcamera python3-kms++ python3-pygame
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# Falls numpy fehlt:
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sudo apt install python3-numpy
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```
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Nachdem du nun die Voraussetzungen installiert hast, starte den Raspberry Pi neu:
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```bash
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sudo reboot
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Assets prüfen:
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Stelle sicher, dass die Ordnerstruktur korrekt ist (siehe unten "Projektstruktur"). Besonders wichtig sind die Bildsequenzen in assets/schritt_X_experte/.
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```
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3. **Assets prüfen:**
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▶️ Starten der Anwendung
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Starte die Anwendung über das Terminal. Du musst den Pfad zu deiner Model-Datei angeben (z. B. ein MobileNet oder EfficientDet Modell, das für den IMX500 kompiliert ist).
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Stelle sicher, dass die Ordnerstruktur korrekt ist (siehe unten "Projektstruktur"). Besonders wichtig sind die Bildsequenzen in `assets/schritt_X_experte/`.
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## ▶️ Starten der Anwendung
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Starte die Anwendung über das Terminal. Du musst den Pfad zu deiner Model-Datei angeben (z. B. ein MobileNet oder EfficientDet Modell, das für den IMX500 kompiliert ist).
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```bash
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python3 app.py --model=/usr/share/imx500-models/imx500_network_ssd_mobilenetv2_fpnlite_320x320_pp.rpk
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🎮 Steuerung
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```
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## 🎮 Steuerung
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Die Anwendung ist für Tastatur- und Mausbedienung optimiert.
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Taste / Aktion Funktion
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LEERTASTE Freeze / Unfreeze: Wechselt zwischen Live-Kamera und Analyse-Modus.
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ENTER Weiter: Geht zum nächsten Schritt oder bestätigt das "Gate".
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BACKSPACE Zurück: Geht zum vorherigen Schritt oder zurück zum Gate.
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Mausklick Bedienung der UI-Buttons (Sprache, Home, Audio, Level-Wahl).
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Mausbewegung Im "Schritt 1" (Analyse): Zeigt RGB-Werte unter dem Mauszeiger an.
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Q oder ESC Beendet das Programm.
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📂 Projektstruktur
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imx500_gui/
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├── app.py # Hauptprogramm (Controller, Event-Loop)
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├── detector.py # Hardware-Interface (Kamera, IMX500 Post-Processing)
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├── steps.py # Texte und Bild-Transformationen (Logik)
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├── README.md # Dokumentation
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├── ui/ # UI-Modul (View)
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│ ├── init.py
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│ ├── renderer.py # Zeichenfunktionen (Balken, Overlay, Pixel-Grid)
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│ ├── textlayout.py # Textumbruch und -formatierung
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│ └── theme.py # Farben und Design-Konstanten
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└── assets/ # Medien-Dateien
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├── Kanit-Bold.ttf # Schriftart
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├── landingpagebg.jpg # Hintergrundbild
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├── audio/ # MP3 Sprachdateien (DE & EN)
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├── schritt_1_experte/ # Bildsequenz Animation Schritt 1
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├── schritt_2_experte/ # Bildsequenz Animation Schritt 2
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├── ... # (weitere Ordner bis schritt_7)
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└── schritt_7_experte/
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| Taste / Aktion | Funktion |
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| :----------------- | :---------------------------------------------------------------------- |
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| **LEERTASTE** | **Freeze / Unfreeze:** Wechselt zwischen Live-Kamera und Analyse-Modus. |
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| **ENTER** | **Weiter:** Geht zum nächsten Schritt oder bestätigt das "Gate". |
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| **BACKSPACE** | **Zurück:** Geht zum vorherigen Schritt oder zurück zum Gate. |
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| **Mausklick** | Bedienung der UI-Buttons (Sprache, Home, Audio, Level-Wahl). |
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| **Mausbewegung** | Im "Schritt 1" (Analyse): Zeigt RGB-Werte unter dem Mauszeiger an. |
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| **Q** oder **ESC** | Beendet das Programm. |
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## 📂 Projektstruktur
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imx500_gui/
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├── app.py # Hauptprogramm (Controller, Event-Loop)
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├── detector.py # Hardware-Interface (Kamera, IMX500 Post-Processing)
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├── steps.py # Texte und Bild-Transformationen (Logik)
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├── README.md # Dokumentation
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├── ui/ # UI-Modul (View)
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│ ├── __init__.py
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│ ├── renderer.py # Zeichenfunktionen (Balken, Overlay, Pixel-Grid)
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│ ├── textlayout.py # Textumbruch und -formatierung
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│ └── theme.py # Farben und Design-Konstanten
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└── assets/ # Medien-Dateien
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├── Kanit-Bold.ttf # Schriftart
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├── landingpagebg.jpg # Hintergrundbild
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├── audio/ # MP3 Sprachdateien (DE & EN)
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├── schritt_1_experte/ # Bildsequenz Animation Schritt 1
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├── schritt_2_experte/ # Bildsequenz Animation Schritt 2
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├── ... # (weitere Ordner bis schritt_7)
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└── schritt_7_experte/
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## 🌍 Sprache & Audio
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* Sprachwechsel: Klicke oben rechts auf den Button DE / EN, um die Sprache der Texte und des Audios zu wechseln.
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🌍 Sprache & Audio
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Sprachwechsel: Klicke oben rechts auf den Button DE / EN, um die Sprache der Texte und des Audios zu wechseln.
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*Audio-Dateien:
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*Deutsch: schueler_step_X.mp3
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*Deutsch: schueler_step_X.mp3
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*Englisch: schueler_step_X_english.mp3
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*Englisch: schueler_step_X_english.mp3
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*Die Dateien müssen im Ordner assets/audio/ liegen.
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*Die Dateien müssen im Ordner assets/audio/ liegen.
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## 📝 Lizenz
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📝 Lizenz
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Dieses Projekt wurde für Bildungszwecke entwickelt.
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Entwickelt für Raspberry Pi AI Camera.
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Entwickelt für Raspberry Pi AI Camera.
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