基于无线图传的分体式天棚检查镜设计与实现

刘春光 刘政 白赫

摘 要 传统天棚检查镜将显示器与摄像头集成于器材杆上，安检人员需要首先调整观察区域位置，然后观察显示器图像作出判断，操作逻辑性较差，完成一次检查需要频繁调整姿态。随着无线图传套件和微型头戴式显示器的日益成熟，无线头戴天棚检查镜应运而生。由微型摄像机采集图像，通过无线图传套件完成信号传输，微型显示器显示结果，节约了安检队员的检查时间，且容易操作，便于维护。

关键词 无线图传技术；FLCOS显示技术；微型双轴云台

中图分类号 G2 文献标识码 A 文章编号 1674-6708（2018）219-0151-02

1 背景及综述

随着现代社会对安全要求的不断提高，由机器检查和人员搜检组成的安检体系成了保障安全的第一道屏障。在常规安检排爆过程中，天棚检查镜是特勤队员查屋顶等特殊区域的得力助手。现役配置的天棚检查镜通常为一体式电子检查镜，即在首段装设一枚摄像头，在末端装设显示器，使用时经过连线后即可使用，但由于显示器与摄像头安装位置的矛盾性，造成操作者视线需要在摄像头所在目标区域与显示器之间反复检查。整个操作过程过于繁琐，操作者劳动强度大，工作效率低，极大程度上限制了大型安检任务的执行效率。

随着通信技术的不断进步，宽带移动多媒体通信技术已经在各个行业得到了广泛应用。根据公安系统的实际情况，基于宽带移动多媒体通信技术的无线图传技术可以发挥出提升公安机关快速反应能力、指挥能力和处置能力的作用。公安传输网络系统适用于应急保障、重大活动保障和日常执勤等各个方面。安检工作是执勤工作中的一项重要内容。利用无线图传技术对现役天棚检查镜进行优化，有助于安检效率的提升。针对现役天棚检查鏡，本文提出一种基于5.8GHz无线技术和头戴单目显示器的分体式天棚检查镜。

文章所述的分体式天棚检查镜包括手持式流媒体视频采集终端和头戴式单目显示终端，由视频采集终端对环境图像信息进行采集和压缩，通过单目式显示器将环境图像传达到终端用户。终端之间采用5.8GHz高频无线通信模块承载数据流。

系统结构图如图1。

2 硬件电路设计

2.1 手持式流媒体视频采集终端

文章所述的视频采集终端使用STM32作为逻辑主控芯片，外置电路包含视频信号采集及微型无线云台两部分。摄像头安装在微型云台支架上，可通过主控芯片调整拍摄角度。视频图像信号由摄像头采集后，经过主控芯片压缩后驱动无线图传模块发出。

2.1.1 视频信号采集

视频信号采用CMOS摄像头采集，相比于CCD传感器，CMOS价格低廉，技术成熟，整合度高。对CMOS制程数据先放大后整合数据可有效避免噪声信号的产生。通过采用影像光源自动增益补强技术，白平衡控制技术，自动亮度、色饱和度、边缘增强、对比度以及伽马矫正等影像控制技术，成像效果完全可以达到CCD传感器水平。

2.1.2 微型无线云台及控制

微型云台采用两个数字舵机，舵机旋转控制精度高，分别控制摄像头在X、Y轴向的转动，可有效拓宽图像视角。云台控制信号由成品无线摇杆控制器发出，经通信模块传输后，由主控芯片解码后驱动舵机动作。

2.2 头戴式单目显示终端

显示器采用基于FLCOS技术的微型显示器，该显示器模组含有1个VGA像素的微显示芯片、光源系统以及图像驱动控制电路，可以虚拟出相当于2m远处80英寸的高清画面。

配合人体工学硅胶眼罩，有效降低漏光，实现较高的显示性能，搭配高效率可调光学模组，实现视力调节功能，支持近视度数650，远视度数200，有效提高了设备与操作者的适配性。

2.3 无线图传模块

自20世纪90年代以来，无线图传系统经历了由点对点单向无线图传产品导功能堆叠系统，再到宽带移动多媒体通信系统的转变。现阶段第三代无线图传系统在技术体制、组网模式和系统功能等方面具有第一代系统与第二代系统所不具有的优势。本文所述的无线图传采用基于5.8GHz无线传输协议的无线图像传输套件（RC832+TS832S），现阶段该频段无线设备较少，有效避免了无线电干扰带来的不可控风险，实现了图像数据的稳定传输。双向多媒体业务在无线图传模块中发挥着重要的作用。现阶段公安业务所使用的图像传输技术以上行图像传输技术为主。分体是天棚检查镜的双向多媒体业务有助于图像信息的实施传输。作为移动台的头戴式单目显示终端可以共享上传数据带宽。系统也可以根据移动台的实际情况，对头戴式单目显示终端所使用的带宽进行灵活配置，自动平均分配、自动固定分配和实时手动分配等图像带宽调整模式是带宽分配过程中常用的分配方式。

2.4 供电设计

为了提高设备的通用性及适配性，降低后期维护成本，系统全部采用USB-5V供电，标准化接口极大的方便了后期的使用及更新。

3 结论

文章所述的分体式天棚检查镜，通过先进的无线图传套件将视频采集和播放实现了物理隔离，搭配无线双轴云台进一步拓宽了图像采集视野，实现在复杂小环境下的视频采集及监视。成品不但可以应用于常规安检活动，对操作杆绝缘处理后，亦可用于城市低压配电网络的常规巡检及维护。故而这一设备在实际应用过程中可以发挥出警民共用的特点。

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