基于無(wú)線圖傳的分體式天棚檢查鏡設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

劉春光 劉政 白赫

摘 要 傳統(tǒng)天棚檢查鏡將顯示器與攝像頭集成于器材桿上，安檢人員需要首先調(diào)整觀察區(qū)域位置，然后觀察顯示器圖像作出判斷，操作邏輯性較差，完成一次檢查需要頻繁調(diào)整姿態(tài)。隨著無(wú)線圖傳套件和微型頭戴式顯示器的日益成熟，無(wú)線頭戴天棚檢查鏡應(yīng)運(yùn)而生。由微型攝像機(jī)采集圖像，通過(guò)無(wú)線圖傳套件完成信號(hào)傳輸，微型顯示器顯示結(jié)果，節(jié)約了安檢隊(duì)員的檢查時(shí)間，且容易操作，便于維護(hù)。

關(guān)鍵詞 無(wú)線圖傳技術(shù)；FLCOS顯示技術(shù)；微型雙軸云臺(tái)

中圖分類(lèi)號(hào) G2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1674-6708（2018）219-0151-02

1 背景及綜述

隨著現(xiàn)代社會(huì)對(duì)安全要求的不斷提高，由機(jī)器檢查和人員搜檢組成的安檢體系成了保障安全的第一道屏障。在常規(guī)安檢排爆過(guò)程中，天棚檢查鏡是特勤隊(duì)員查屋頂?shù)忍厥鈪^(qū)域的得力助手?，F(xiàn)役配置的天棚檢查鏡通常為一體式電子檢查鏡，即在首段裝設(shè)一枚攝像頭，在末端裝設(shè)顯示器，使用時(shí)經(jīng)過(guò)連線后即可使用，但由于顯示器與攝像頭安裝位置的矛盾性，造成操作者視線需要在攝像頭所在目標(biāo)區(qū)域與顯示器之間反復(fù)檢查。整個(gè)操作過(guò)程過(guò)于繁瑣，操作者勞動(dòng)強(qiáng)度大，工作效率低，極大程度上限制了大型安檢任務(wù)的執(zhí)行效率。

隨著通信技術(shù)的不斷進(jìn)步，寬帶移動(dòng)多媒體通信技術(shù)已經(jīng)在各個(gè)行業(yè)得到了廣泛應(yīng)用。根據(jù)公安系統(tǒng)的實(shí)際情況，基于寬帶移動(dòng)多媒體通信技術(shù)的無(wú)線圖傳技術(shù)可以發(fā)揮出提升公安機(jī)關(guān)快速反應(yīng)能力、指揮能力和處置能力的作用。公安傳輸網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)適用于應(yīng)急保障、重大活動(dòng)保障和日常執(zhí)勤等各個(gè)方面。安檢工作是執(zhí)勤工作中的一項(xiàng)重要內(nèi)容。利用無(wú)線圖傳技術(shù)對(duì)現(xiàn)役天棚檢查鏡進(jìn)行優(yōu)化，有助于安檢效率的提升。針對(duì)現(xiàn)役天棚檢查鏡，本文提出一種基于5.8GHz無(wú)線技術(shù)和頭戴單目顯示器的分體式天棚檢查鏡。

文章所述的分體式天棚檢查鏡包括手持式流媒體視頻采集終端和頭戴式單目顯示終端，由視頻采集終端對(duì)環(huán)境圖像信息進(jìn)行采集和壓縮，通過(guò)單目式顯示器將環(huán)境圖像傳達(dá)到終端用戶(hù)。終端之間采用5.8GHz高頻無(wú)線通信模塊承載數(shù)據(jù)流。

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖1。

2 硬件電路設(shè)計(jì)

2.1 手持式流媒體視頻采集終端

文章所述的視頻采集終端使用STM32作為邏輯主控芯片，外置電路包含視頻信號(hào)采集及微型無(wú)線云臺(tái)兩部分。攝像頭安裝在微型云臺(tái)支架上，可通過(guò)主控芯片調(diào)整拍攝角度。視頻圖像信號(hào)由攝像頭采集后，經(jīng)過(guò)主控芯片壓縮后驅(qū)動(dòng)無(wú)線圖傳模塊發(fā)出。

2.1.1 視頻信號(hào)采集

視頻信號(hào)采用CMOS攝像頭采集，相比于CCD傳感器，CMOS價(jià)格低廉，技術(shù)成熟，整合度高。對(duì)CMOS制程數(shù)據(jù)先放大后整合數(shù)據(jù)可有效避免噪聲信號(hào)的產(chǎn)生。通過(guò)采用影像光源自動(dòng)增益補(bǔ)強(qiáng)技術(shù)，白平衡控制技術(shù)，自動(dòng)亮度、色飽和度、邊緣增強(qiáng)、對(duì)比度以及伽馬矯正等影像控制技術(shù)，成像效果完全可以達(dá)到CCD傳感器水平。

2.1.2 微型無(wú)線云臺(tái)及控制

微型云臺(tái)采用兩個(gè)數(shù)字舵機(jī)，舵機(jī)旋轉(zhuǎn)控制精度高，分別控制攝像頭在X、Y軸向的轉(zhuǎn)動(dòng)，可有效拓寬圖像視角。云臺(tái)控制信號(hào)由成品無(wú)線搖桿控制器發(fā)出，經(jīng)通信模塊傳輸后，由主控芯片解碼后驅(qū)動(dòng)舵機(jī)動(dòng)作。

2.2 頭戴式單目顯示終端

顯示器采用基于FLCOS技術(shù)的微型顯示器，該顯示器模組含有1個(gè)VGA像素的微顯示芯片、光源系統(tǒng)以及圖像驅(qū)動(dòng)控制電路，可以虛擬出相當(dāng)于2m遠(yuǎn)處80英寸的高清畫(huà)面。

配合人體工學(xué)硅膠眼罩，有效降低漏光，實(shí)現(xiàn)較高的顯示性能，搭配高效率可調(diào)光學(xué)模組，實(shí)現(xiàn)視力調(diào)節(jié)功能，支持近視度數(shù)650，遠(yuǎn)視度數(shù)200，有效提高了設(shè)備與操作者的適配性。

2.3 無(wú)線圖傳模塊

自20世紀(jì)90年代以來(lái)，無(wú)線圖傳系統(tǒng)經(jīng)歷了由點(diǎn)對(duì)點(diǎn)單向無(wú)線圖傳產(chǎn)品導(dǎo)功能堆疊系統(tǒng)，再到寬帶移動(dòng)多媒體通信系統(tǒng)的轉(zhuǎn)變?，F(xiàn)階段第三代無(wú)線圖傳系統(tǒng)在技術(shù)體制、組網(wǎng)模式和系統(tǒng)功能等方面具有第一代系統(tǒng)與第二代系統(tǒng)所不具有的優(yōu)勢(shì)。本文所述的無(wú)線圖傳采用基于5.8GHz無(wú)線傳輸協(xié)議的無(wú)線圖像傳輸套件（RC832+TS832S），現(xiàn)階段該頻段無(wú)線設(shè)備較少，有效避免了無(wú)線電干擾帶來(lái)的不可控風(fēng)險(xiǎn)，實(shí)現(xiàn)了圖像數(shù)據(jù)的穩(wěn)定傳輸。雙向多媒體業(yè)務(wù)在無(wú)線圖傳模塊中發(fā)揮著重要的作用?，F(xiàn)階段公安業(yè)務(wù)所使用的圖像傳輸技術(shù)以上行圖像傳輸技術(shù)為主。分體是天棚檢查鏡的雙向多媒體業(yè)務(wù)有助于圖像信息的實(shí)施傳輸。作為移動(dòng)臺(tái)的頭戴式單目顯示終端可以共享上傳數(shù)據(jù)帶寬。系統(tǒng)也可以根據(jù)移動(dòng)臺(tái)的實(shí)際情況，對(duì)頭戴式單目顯示終端所使用的帶寬進(jìn)行靈活配置，自動(dòng)平均分配、自動(dòng)固定分配和實(shí)時(shí)手動(dòng)分配等圖像帶寬調(diào)整模式是帶寬分配過(guò)程中常用的分配方式。

2.4 供電設(shè)計(jì)

為了提高設(shè)備的通用性及適配性，降低后期維護(hù)成本，系統(tǒng)全部采用USB-5V供電，標(biāo)準(zhǔn)化接口極大的方便了后期的使用及更新。

3 結(jié)論

文章所述的分體式天棚檢查鏡，通過(guò)先進(jìn)的無(wú)線圖傳套件將視頻采集和播放實(shí)現(xiàn)了物理隔離，搭配無(wú)線雙軸云臺(tái)進(jìn)一步拓寬了圖像采集視野，實(shí)現(xiàn)在復(fù)雜小環(huán)境下的視頻采集及監(jiān)視。成品不但可以應(yīng)用于常規(guī)安檢活動(dòng)，對(duì)操作桿絕緣處理后，亦可用于城市低壓配電網(wǎng)絡(luò)的常規(guī)巡檢及維護(hù)。故而這一設(shè)備在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中可以發(fā)揮出警民共用的特點(diǎn)。

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