專利名稱：一種隱蔽式頭盔攝錄一體機及其控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及安全防護及攝像監(jiān)控技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種隱蔽式頭盔攝錄一體機及其控制方法。
背景技術(shù)：
在安全防護及攝像監(jiān)控技術(shù)領(lǐng)域中，傳統(tǒng)產(chǎn)品的不足是通常采用一臺自成一體的獨立攝像機，體積大，無法與頭盔融為一體；而且不同時采集數(shù)字高清和模擬視頻，沒有同時實現(xiàn)高清圖像和標(biāo)清圖像采集、編碼、壓縮、存儲，以及同時實現(xiàn)無線傳輸。已知的現(xiàn)有技術(shù)中最多能做到將高清圖像模塊封裝在外形像一支筆的外殼內(nèi)，單獨成一個產(chǎn)品，安裝在頭盔頂部外側(cè)，同時通過排線將采集的視頻傳輸?shù)綊煸谑褂萌藛T腰間的記錄主機。該方案不采集和處理分辨率704*576的圖像信號，使用與傳輸受到制約。發(fā)明人基于上述技術(shù)缺陷設(shè)計了在安全頭盔中嵌入集視頻采集、編碼、壓縮、存儲、網(wǎng)絡(luò)共享、語音對講和便攜式充電電源供電為一體的隱蔽式頭盔攝錄一體機(簡稱IPC-HR)，以實現(xiàn)對作業(yè)環(huán)境的實時視頻監(jiān)控和語音對講。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種與頭盔融為一體設(shè)計的實現(xiàn)數(shù)字高清和模擬視頻采集、 編碼、壓縮、存儲和實時無線傳輸?shù)碾[蔽式頭盔攝錄一體機；本發(fā)明的另一個目的是提供控制該隱蔽式頭盔攝錄一體機的程序即隱蔽式頭盔攝錄一體機的控制方法。實現(xiàn)本發(fā)明目的之技術(shù)解決方案如下一種隱蔽式頭盔攝錄一體機及其控制方法，包括圓弧形頭盔1及頭盔內(nèi)襯1.1，圓弧形頭盔1前端與后端接近頭盔邊沿處設(shè)有第一針眼3a、第二針眼北，第一針眼3a與第二針眼北是相對稱的，第一針眼3a、第二針眼北與內(nèi)襯1. 1之間嵌入有高清圖像模塊3. 1、高清圖像模塊3. 2 ；在頭盔1及頭盔內(nèi)襯1. 1之間嵌入有IPC-HR主機板2、通訊模塊4、鋰電池5、拾音器6 ；所述IPC-HR主機板2上的CPU通過視頻傳感器knsorl、視頻傳感器Sensorf接口分別與高清圖像模塊3. 1、高清圖像模塊
3.2連接、通過USB2接口與通訊模塊4連接、通過USBl接口與鋰電池連接、通過音頻信號輸入接口 Audio in與拾音器6連接；所述IPC-HR主機板2上裝載有CPU模塊、內(nèi)存DDR、 存儲器FLASH、Micro SD卡、時鐘模塊、高速A/D轉(zhuǎn)換模塊、電源管理模塊以及Video IN接口、Audio IN 接口、USB 接口、JTAG 接口構(gòu)成 IPC-HR 主機。所述高清圖像模塊3. 2的視頻傳感器Sensorf與CPU模塊之間設(shè)有選擇開關(guān) Buffer7，可以控制高清圖像模塊3. 2的Sensorf數(shù)字信號或者通過開關(guān)Buffer7選擇模擬視頻接口輸入。所述IPC-HR主機上的CPU模塊采用是海思35系列CPU芯片。所述的隱蔽式頭盔攝錄一體機的控制方法，其步驟如下
4. 1)音視頻采集初始化；4. 2)存儲管理初始化；4. 3)看門狗激活并循環(huán)，與此同時，
4.4)創(chuàng)建采集線程、4. 5)創(chuàng)建服務(wù)線程；4. 41)判斷音視頻是否輸入，如果是，進入下一步驟，如果否，回到上一步驟；4. 42)音視頻編碼；4. 43)音視頻打包；4. 44)音視頻存儲，等待進入預(yù)覽；4. 51)判斷客戶端是否連接，如果是，進入下一步驟，如果否，回到上一步驟； 4. 52)客戶端加入使用等待數(shù)據(jù)接收；4. 53)判斷是否有音視頻數(shù)據(jù)，如果有，進入下一步， 如果否，回到步驟4. 51 ；4. 54)客戶端請求命令XML解析；4. 55)判斷是否有其它命令，如果有，處理其它命令，返回XML結(jié)果；4. 56)判斷是否有預(yù)覽、等待音視頻數(shù)據(jù)，如果有，進入下一步驟；4. 57)發(fā)送音視頻數(shù)據(jù)。本發(fā)明的主要技術(shù)參數(shù)如下 可靠性平均無故障時間不低于1000小時； 工作溫度范圍-10°C +60°C ；
工作電壓:3. 7V ；
功耗整機功耗小于1500mW，一次充電可使用4小時以上。與現(xiàn)有技術(shù)比較，本發(fā)明具有如下優(yōu)點與積極效果
1、克服了傳統(tǒng)便攜式頭盔攝像機采用攝像模塊掛在頭部，主機放在腰間，兩者之間通過1米多長的線纜連接的技術(shù)缺陷，解決了線纜接頭和線纜本身容易折斷，使用不方便的問題；
2、功能強大，實時實現(xiàn)高清圖像和標(biāo)清圖像采集、編碼、壓縮、存儲和無線傳輸；且采用電池供電；
3、結(jié)構(gòu)緊湊合理，易于后期維護，不影響頭盔穿戴和安全防護的工作需要。


圖1是本發(fā)明一實施例，頭盔攝錄一體機結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明所述頭盔攝錄一體機硬件結(jié)構(gòu)框圖示意圖。圖3是本發(fā)明所述頭盔攝錄一體機電路原理框圖示意圖。圖4是本發(fā)明所述頭盔攝錄一體機軟件結(jié)構(gòu)框圖示意圖。圖5是本發(fā)明所述頭盔攝錄一體機的控制方法流程框圖示意圖。附圖中的字母表示
1、USB interface 通用串行總線接口 ；2、Charger 充電模塊；3、USB_powe 通用串行總線電源；4、USB1_INF 通用串行總線接口 ；5、Li_power 鋰電池充電電壓；6、Li_Battary 鋰電池；7、Power_module 電源管理模塊；8、Sensor_l 視頻傳感器1 ；9、Video0_clk 視頻數(shù)字信號時鐘；10、Video0_dat 視頻數(shù)字信號數(shù)據(jù)；11、Sensor_2 視頻傳感器2 ；12、 Sensor_clk 視頻傳感器時鐘；13、Sensor_dat 視頻傳感器數(shù)據(jù)；14、Videojnterface 模擬視頻信號接口 ；15、Videojn 模擬視頻信號輸入；16、Video_encoder 視頻模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊；17、Audiojnterface 音頻輸入接口 ；18、Audio_encoder 音頻模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊； 19、Audio_in 音頻信號輸入；20、Audiojo 音頻信號數(shù)字接口 ；21、WIFI 無線局域網(wǎng)接口 ；22、USB2_inf 通用串行總線接口 ；23、Power_fail 電壓不足指示；24、GPIO 通用輸入輸出接口 ；25、IIC_interface :IIC接口 ；26、RTC 實時時鐘模塊；27、UART 通用異步收發(fā)接口 ；28、JTAG 邊界掃描技術(shù)接口 ；29、Deb_interface 調(diào)試接口 ；30、Flash 閃存模塊；31、Flash_interface 閃存接口 ；32、DDR 雙倍速率同步動態(tài)隨機存儲模塊；33、 DDR_interface :DDR 接口 ；34、Micro_SD_card 迷你安全數(shù)碼卡模塊；35、SD_bus :SD 卡接口 ；36、IPC-HR 自主設(shè)計的柔性PCB主機；36、COFDM 編碼頻分復(fù)用的簡稱；37、WIFI Wireless fidelity, 一種無線聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)；38、FSK 利用基帶數(shù)字信號離散取值特點去鍵控載波頻率以傳遞信息的一種數(shù)字調(diào)制技術(shù)；39、GFSK 高斯頻移鍵控；40、Zigbee —種短距離、低功耗的無線通信技術(shù)；41、Bluetooth 藍牙，一種支持短距離的無線通信技術(shù)。
具體實施例方式參見圖1、圖2、圖3可知，一種隱蔽式頭盔攝錄一體機包括圓弧形頭盔1及頭盔內(nèi)襯1.1，圓弧形頭盔1采用符合國家標(biāo)準(zhǔn)的安全頭盔，圓弧形頭盔1前端與后端接近頭盔邊沿處設(shè)有第一針眼3a、第二針眼北，第一針眼3a與第二針眼北是相對稱的，針眼尺寸根據(jù)需要設(shè)置一般在0. 1 0. 5cm，第一針眼3a、第二針眼北與內(nèi)襯1. 1之間嵌入有高清圖像模塊3. 1、高清圖像模塊3. 2 ；高清圖像模塊可采用OV公司的100萬像素視頻傳感器Image Sensor，與IPC-HR主機板2的knsor接口相連，可同時采集頭盔前端后端即第一針眼、第二針眼的視頻景象。在頭盔1及頭盔內(nèi)襯1. 1之間嵌入有IPC-HR主機板2、通訊模塊4、鋰電池5、拾音器6。IPC-HR主機板2采用自主設(shè)計的柔性PCB板，其上裝載有本發(fā)明的關(guān)鍵部件 IPC-HR主機；通訊模塊4采用RTL8188⑶S WIFI芯片與IPC-HR主機連接；還可以采用 GFSK/3G/Bluetooth/C0FDM/FSK/Zigbee 無線通訊方式與 IPC-HR 主機連接，實現(xiàn) IPC-HR 主機對外通信，鋰電池5采用3. 7V工作電壓，為頭盔內(nèi)設(shè)備供電。所述IPC-HR主機上的CPU 通過視頻傳感器knsorl、視頻傳感器Sensorf接口分別與高清圖像模塊3. 1、高清圖像模塊3. 2連接、通過USB2接口與通訊模塊4連接、通過USBl接口與鋰電池5連接、通過音頻信號輸入接口 Audio in與拾音器6連接。IPC-HR主機板2上裝載有CPU模塊、內(nèi)存DDR、存儲器FLASH、Micro SD卡、時鐘模塊、高速A/D轉(zhuǎn)換模塊、電源管理模塊以及Video IN接口、Audio IN接口、USB接口、JTAG 接口。所述高清圖像模塊3. 2的Sensorf與CPU模塊之間設(shè)有選擇開關(guān)Buffer7，可以控制高清圖像模塊3. 2的Sensorf數(shù)字信號或者通過開關(guān)Buffer7選擇模擬視頻接口輸入。所述IPC-HR主機上的CPU模塊采用是海思35系列CPU芯片，本實施例采用的是海思HI3516音視頻采集壓縮處理芯片，負(fù)責(zé)音視頻數(shù)據(jù)的采集、壓縮、存儲和傳輸。圖3示意了 IPC-HR主機，采用具有較高音視頻處理能力的海思35系列CPU芯片為核心的嵌入式系統(tǒng)，配以高速A/D及靈活的視頻輸入接口。使其結(jié)構(gòu)緊湊、高度集成、體積小、功耗低。附圖中主要元器件部件及接口說明如下
IPC-HR主機部分是本專利的核心部分，結(jié)合軟件，實現(xiàn)音視頻采集、編碼、壓縮、存儲、 網(wǎng)絡(luò)傳輸。CPU 采用技術(shù)成熟、穩(wěn)定可靠、高音視頻處理性能的海思35系列HI3516音視頻采集壓縮處理芯片。內(nèi)存U8MB的SDRAM，供操作系統(tǒng)、應(yīng)用程序使用。Flash存儲16MB Flash存儲器，供操作系統(tǒng)、程序數(shù)據(jù)存儲。實時時鐘系統(tǒng)設(shè)計有實時時鐘，可提供年月日時分秒等時間參數(shù)。Image Sensorl接口 頭盔前端視頻傳感器Image Sensor信號輸入接口。
Image Sensor2 (Video IN)接口頭盔后端視頻傳感器Image knsor信號或模擬視頻信號輸入接口，并通過“buffer select"選擇開關(guān)控制。Audio IN接口音頻輸入接口，外接拾音器。USB接口提供一個USB 2.0 OTG接口，用于實現(xiàn)音視頻數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)存及鋰電池充電。WIFI接口 與外部無線通信接口，實現(xiàn)無線通信。Micro SD卡接口 配備Micro SD卡插槽，實現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲。調(diào)試串口 系統(tǒng)提供一個調(diào)試串口，在PC機端可使用超級終端查看調(diào)試串口打印出的信息。音視頻數(shù)據(jù)處理流程頭盔前端視頻傳感器Image Sensorl以數(shù)字信號直接輸入 CPU。頭盔后端視頻傳感器Image Sensor2以數(shù)字信號直接輸入CPU，或者通過開關(guān)選擇模擬視頻接口輸入，模擬輸入時，頭盔后部視頻傳感器Image Sensor2處于失效disable狀態(tài)，模擬信號通過AD轉(zhuǎn)換以BT. 656視頻流格式輸入CPU，這樣得到的畫質(zhì)有較好的效果。 另外，音頻信號也通過AD轉(zhuǎn)換以IIS接口送給CPU處理。CPU芯片收到視頻數(shù)據(jù)，經(jīng)過圖像處理后，進行H. 264編碼。音頻信號通過ARM實現(xiàn)編碼。經(jīng)CPU芯片編碼后的音視頻流，直接存儲在SD卡上。CPU芯片業(yè)務(wù)層軟件把音視頻復(fù)合流或獨立的視頻/音頻流封裝，通過3G/WIFI/BluetOOth/C0FDM /FSK /Zigbee中的任一種方式實現(xiàn)對外通信傳輸。參見圖5是本發(fā)明的軟件流程控制示意，是一種嵌入式應(yīng)用軟件，即所述的隱蔽式頭盔攝錄一體機的控制方法，其步驟如下
4. 1)音視頻采集初始化；4. 2)存儲管理初始化；4. 3)看門狗激活并循環(huán)，與此同時， 4. 4)創(chuàng)建采集線程、4. 5)創(chuàng)建服務(wù)線程；4. 41)判斷音視頻是否輸入，
如果是，進入下一步驟，如果否，回到上一步驟；4. 42)音視頻編碼；4. 43)音視頻打包； 4. 44)音視頻存儲，等待進入預(yù)覽；4. 51)判斷客戶端是否連接，如果是，進入下一步驟，如果否，回到上一步驟；4. 52)客戶端加入使用等待數(shù)據(jù)接收；4. 53)判斷是否有音視頻數(shù)據(jù)，如果有，進入下一步，如果否，回到步驟4. 51 ；4. 54)客戶端請求命令XML解析；4. 55)判斷是否有其它命令，如果有，處理其它命令，返回XML結(jié)果；4. 56)判斷是否有預(yù)覽、等待音視頻數(shù)據(jù)，如果有，進入下一步驟；4. 57)發(fā)送音視頻數(shù)據(jù)。IPC-HR主機主要實現(xiàn)音視頻采集、編碼、壓縮、存儲、網(wǎng)絡(luò)共享功能。其控制程序即IPC-HR軟件設(shè)計采用靈活的模塊化設(shè)計，提供集成一體的可配置模塊應(yīng)用軟件；其操作系統(tǒng)采用嵌入式Iinux操作系統(tǒng)。圖4示意了 IPC-HR軟件結(jié)構(gòu)及其模塊功能如下
音視頻采集模塊采集前端設(shè)備傳送過來的音視頻數(shù)據(jù)，提供和獲取視頻處理前配置、 創(chuàng)建和銷毀VPP區(qū)域、控制VPP區(qū)域，創(chuàng)建、等待縮放任務(wù)完成功能。音視頻編碼、壓縮模塊完成各協(xié)議編碼，協(xié)調(diào)編碼相關(guān)模塊的管理、同步和控制， 配合軟件調(diào)度和硬件共同完成視頻編碼相關(guān)功能。音視頻存儲模塊管理SD卡存儲空間，實現(xiàn)大數(shù)據(jù)流的存、取管理，并為其他功能模塊提供數(shù)據(jù)存取支持。XML文件配置存取模塊配置信息存取，為系統(tǒng)初始化參數(shù)、預(yù)覽、編碼、存儲、網(wǎng)絡(luò)等參數(shù)的讀寫提供支持。
網(wǎng)絡(luò)通信模塊作為與中心服務(wù)端底層數(shù)據(jù)交互的網(wǎng)絡(luò)支撐，該網(wǎng)絡(luò)模塊實現(xiàn)了軟件運行過程中與中心服務(wù)端的連接，并接受和處理來自中心服務(wù)端的各種控制信息，如預(yù)覽、數(shù)據(jù)備份、數(shù)據(jù)查詢、主機復(fù)位等。此外，還向中心服務(wù)端提供可靠的音視頻數(shù)據(jù)流傳輸，對終端其他模塊提供支持。命令處理模塊接受、處理由網(wǎng)絡(luò)通信模塊傳來的客戶端請求命令，如音視頻預(yù)覽、軟件參數(shù)修改、主機重啟、復(fù)位等。下面是本發(fā)明所述隱蔽式頭盔攝錄一體機工作過程實施例
使用人員戴上嵌入有隱蔽式攝錄一體機頭盔后，打開電源開關(guān)，攝錄機啟動進入工作狀態(tài)。首先是嵌入式應(yīng)用軟件通過控制海思HI3516音視頻采集壓縮處理芯片，對頭盔前后端的高清圖像模塊、拾音器輸出的實時視音頻數(shù)據(jù)進行采集，編碼，壓縮，和存儲；同時將實時預(yù)覽的視頻、聲音通過無線傳輸模塊傳送至中心服務(wù)器數(shù)據(jù)接受端。中心服務(wù)器端通過應(yīng)用軟件或瀏覽器設(shè)置隱蔽式頭盔攝錄一體機參數(shù)，實時瀏覽視音頻信號，查看隱蔽式頭盔攝像機的工作狀態(tài)；根據(jù)需要進行各種參數(shù)設(shè)置以得到不同要求的壓縮數(shù)據(jù)，設(shè)定數(shù)據(jù)存儲時間，隨時查看保存的數(shù)據(jù)，或進行錄像回放，查看日志，軟件升級等，還可以通過USB 接口將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存至U盤或移動硬盤中。以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明；對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種隱蔽式頭盔攝錄一體機，包括圓弧形頭盔(1)及頭盔內(nèi)襯(1.1)，其特征在于， 圓弧形頭盔(1)前端與后端接近頭盔邊沿處設(shè)有第一針眼(3a)、第二針眼(3b)，第一針眼 (3a)與第二針眼(3b)是相對稱的，第一針眼(3a)、第二針眼(3b)與內(nèi)襯(1. 1)之間嵌入有高清圖像模塊(3. 1)、高清圖像模塊(3. 2);在圓弧形頭盔(1)及頭盔內(nèi)襯(1. 1)之間嵌入有 IPC-HR主機板(2 )、通訊模塊(4 )、鋰電池(5 )、拾音器(6 )；所述IPC-HR主機板(2 )上的CPU 通過視頻傳感器knsorl、視頻傳感器Sensorf接口分別與高清圖像模塊(3. 1)、高清圖像模塊(3. 2)連接、通過USB2接口與通訊模塊(4)接口連接、通過USBl接口與鋰電池連接、 通過音頻信號輸入接口 Audio in與拾音器(6)連接；所述IPC-HR主機板(2)上裝載有CPU 模塊、內(nèi)存DDR、存儲器FLASH、Micr0 SD卡、時鐘模塊、高速A/D轉(zhuǎn)換模塊、電源管理模塊以及 Video IN 接口、Audio IN 接口、USB 接口、JTAG 接口構(gòu)成 IPC-HR 主機。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種隱蔽式頭盔攝錄一體機，其特征在于，所述高清圖像模塊(3. 2)的視頻傳感器Sensorf與CPU模塊之間設(shè)有選擇開關(guān)Buffer (7)，可以控制高清圖像模塊(3. 2)的Sensorf數(shù)字信號或者通過選擇開關(guān)Buffer (7)選擇模擬視頻接口輸入。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種隱蔽式頭盔攝錄一體機，其特征在于，所述IPC-HR主機板(2)上的CPU模塊采用的是海思35系列CPU芯片。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種隱蔽式頭盔攝錄一體機的控制方法，其特征在于，所述步驟如下4. 1)音視頻采集初始化；4. 2)存儲管理初始化；4. 3)看門狗激活并循環(huán)，與此同時， 4. 4)創(chuàng)建采集線程、4. 5)創(chuàng)建服務(wù)線程；4. 41)判斷音視頻是否輸入，如果是，進入下一步驟，如果否，回到上一步驟；4. 42)音視頻編碼；4. 43)音視頻打包；4. 44)音視頻存儲，等待進入預(yù)覽；4. 51)判斷客戶端是否連接，如果是，進入下一步驟，如果否，回到上一步驟； 4. 52)客戶端加入使用等待數(shù)據(jù)接收；4. 53)判斷是否有音視頻數(shù)據(jù)，如果有，進入下一步， 如果否，回到步驟4. 51 ；4. 54)客戶端請求命令XML解析；4. 55)判斷是否有其它命令，如果有，處理其它命令，返回XML結(jié)果；4. 56)判斷是否有預(yù)覽、等待音視頻數(shù)據(jù)，如果有，進入下一步驟；4. 57)發(fā)送音視頻數(shù)據(jù)。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種隱蔽式頭盔攝錄一體機及其控制方法，涉及安全防護及攝像監(jiān)控技術(shù)領(lǐng)域。在安全頭盔中嵌入集視頻采集、編碼、壓縮、存儲、無線傳輸、語音對講模塊與便攜式充電電源形成的隱蔽式頭盔攝錄一體機，在軟件模塊的支持下，能實現(xiàn)高清圖像和標(biāo)清圖像條件下對作業(yè)環(huán)境的實時視頻監(jiān)控和語音對講?？朔藗鹘y(tǒng)便攜式頭盔攝像機攝像模塊與主機分離線纜接頭和線纜本身容易折斷的技術(shù)缺陷；其結(jié)構(gòu)高度集成、緊湊合理，易于維護，不影響頭盔正常穿戴和安全防護的工作需要。
文檔編號H04N7/08GK102572401SQ20121001429
公開日2012年7月11日 申請日期2012年1月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月18日
發(fā)明者何躍凱, 彭元華, 郭振中, 黃鵬宇 申請人:成都百威訊科技有限責(zé)任公司