專利名稱：具有紅外攝像及顯示功能的頭盔的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種頭盔，尤其是具有紅外攝像及顯示功能的頭盔。
技術(shù)背景在消防工作中，人員如何安全逃生是一個最重要研究課題。其中涉及的主 要問題是，在火災(zāi)中，由于煙霧等因素，逃生者或消防人員根本無法看清建筑 物內(nèi)部的景象。消防員在煙霧、黑暗環(huán)境下能夠及時發(fā)現(xiàn)生命體，是解救火災(zāi) 逃生者的最關(guān)鍵因素。因此發(fā)明一種可以在黑暗環(huán)境下清晰觀察周圍環(huán)境的設(shè) 備是很重要的。 發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是提供一種具有紅外攝像及顯示功能的頭盔，以實現(xiàn)在 煙霧或黑暗環(huán)境下，人眼能清晰地觀察到周圍景象。為達(dá)上述目的，本實用新型采取的技術(shù)解決方案是在頭盔上裝置防護(hù)罩、 紅外攝像機(jī)、視頻處理電路、顯示屏和放大圖像的光學(xué)系統(tǒng)，紅外攝像機(jī)與視 頻處理電路的視頻信號輸入端相連，顯示屏與視頻處理電路的視頻信號輸出端 相連，將顯示屏圖像放大投射到防護(hù)罩的光學(xué)系統(tǒng)位于顯示屏與防護(hù)罩之間。上述的紅外攝像機(jī)可以裝置在頭盔的正前方頂部或頭盔的側(cè)面。為防止高 溫和撞擊對攝像機(jī)的損壞，可在紅外攝像機(jī)外面安裝攝像機(jī)保護(hù)罩。使用時，紅外攝像機(jī)拍攝的景象經(jīng)視頻處理電路顯示在顯示屏，顯示屏圖 像通過光學(xué)系統(tǒng)放大投射到防護(hù)罩，又經(jīng)防護(hù)罩反射到人眼。本實用新型的有益效果在于-本實用新型采用紅外攝像機(jī)、顯示屏以及光學(xué)系統(tǒng)和消防員的頭盔面罩相 結(jié)合，構(gòu)成了具有紅外攝像及顯示功能的頭盔，由于煙霧等對紅外光是透明的， 因此可以使消防員或其他工作人員在煙霧、黑暗環(huán)境下，清楚地觀察到周圍的 景象。由于顯示的圖像和外界的景象重合，因此可以確切感知外界物體的具體 位置，此外通過對紅外圖像的處理，可以識別物體的表面溫度，為消防員正確 判斷生命體、防止接觸高溫物體提供了幫助。該頭盔可以用于消防人員，公安 人員在煙霧、黑暗環(huán)境下的人員搜救、環(huán)境觀察等場合。

圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)原理示意圖；圖2為本實用新型中視頻處理電路的原理框圖；圖3為本實用新型中攝像機(jī)拍攝方向和顯示圖像位置關(guān)系示意圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型作進(jìn)一步說明。
參照圖l，本實用新型的具有紅外攝像及顯示功能的頭盔包括頭盔l、紅外 攝像機(jī)2、防護(hù)罩3、視頻處理電路4、顯示屏5和光學(xué)系統(tǒng)6，圖示實例中， 紅外攝像機(jī)2安置在頭盔1的正前方頂部，外面安裝有攝像機(jī)保護(hù)罩8，覆蓋住 整個紅外攝像機(jī)，攝像機(jī)保護(hù)罩采用紅外透明的材料制作。紅外攝像機(jī)2與視 頻處理電路4的視頻信號輸入端相連，顯示屏5與視頻處理電路4的視頻信號 輸出端相連，光學(xué)系統(tǒng)6位于顯示屏與防護(hù)罩之間，顯示屏圖像通過光學(xué)系統(tǒng)6 放大投射到防護(hù)罩3，又經(jīng)防護(hù)罩3反射到人眼7。
上述的視頻處理電路4如圖2所示，包含中央處理器(CPU)42以及與中央處 理器42連接的A/D轉(zhuǎn)換芯片41和D/A轉(zhuǎn)換芯片43。
紅外攝像機(jī)的探測波段可以是0.8-3um、 3-5um、 8-12um三個紅外波長段中 的任意一個或它們的組合。紅外攝像機(jī)拍攝得到的紅外圖像送到視頻處理電路4 中，由A/D轉(zhuǎn)換芯片41把從紅外攝像機(jī)中輸入的紅外視頻信號進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換， 變成8位的數(shù)字信號，傳送給中央處理器42。中央處理器42對視頻信號進(jìn)行識 別和處理。比如可以對視頻信號中的不同灰度進(jìn)行溫度標(biāo)注，并把標(biāo)注的數(shù)字 信號疊加在原視頻信號上。經(jīng)過視頻疊加以后的數(shù)字信號經(jīng)過D/A轉(zhuǎn)換芯片43， 還原為視頻模擬信號。視頻模擬信號輸入到顯示屏5進(jìn)行顯示。
對紅外圖像的溫度標(biāo)注是根據(jù)黑體輻射的原理實現(xiàn)的。根據(jù)普朗克輻射定 律，單位面積的黑體在單位時間、單位立體角內(nèi)和單位波長間隔內(nèi)輻射出的能
一r —1
其中入為輻射波長，T為黑體絕對溫度，h為普朗克常數(shù)，K為波爾茲曼常 數(shù)，c為光速，v為光波頻率。而B(、T)就是紅外攝像機(jī)2所拍攝的圖像灰度。 由于攝像機(jī)的探測波長是已知的，所以可以計算出圖像中某個灰度所對應(yīng)物體 的溫度的近似值。
顯示屏5可以采用小型的液晶屏(LCD, Liquid crystal display),硅基液晶 屏(LCOS， Liquid crystal on silicon)或者采用陰極射線管(CRT, Cathode ray tube)。
顯示屏5上的圖像通過光學(xué)系統(tǒng)6進(jìn)行放大。顯示屏和光學(xué)系統(tǒng)可以安裝在防護(hù)罩內(nèi)側(cè)，以防止損壞。光學(xué)系統(tǒng)6可以采用玻璃透鏡或者塑料透鏡。鏡 片可以一個或多個組成。光學(xué)系統(tǒng)6把顯示屏5上的圖像放大成一個虛像，并 通過防護(hù)罩3反射，反射光進(jìn)入人眼。
使用時，在煙霧、黑暗環(huán)境下，人眼不易看清楚周圍的景象。通過紅外攝 像機(jī)拍攝的景象經(jīng)視頻處理電路顯示在顯示屏，顯示屏圖像通過光學(xué)系統(tǒng)放大 投射到防護(hù)罩，又經(jīng)防護(hù)罩反射到人眼，反射像為虛像9，虛像的位置在防護(hù)罩 外側(cè)(如圖3所示)。使紅外攝像機(jī)拍攝圖像的鏡頭倍率和顯示用的光學(xué)系統(tǒng)倍率 相同，這樣可使虛像和實際物體大小相同。紅外攝像機(jī)2和光學(xué)系統(tǒng)6的角度 可以通過它們與頭盔的機(jī)械固定機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)，使得拍攝方向和人眼通過防護(hù)罩反 射后看到的虛像方向相同，并使得虛像和外部實際物體重合。
頭盔1可以采用金屬或耐火的有機(jī)材料制作，其作用是保護(hù)頭部不受外部 物體撞擊。防護(hù)罩3形狀是一個曲面，包住人的臉部，使人臉不和外界直接接 觸。防護(hù)罩可采用耐高溫和耐撞擊的玻璃或透明有機(jī)材料制作，這樣，在非煙 霧、非黑暗環(huán)境下，人眼通過防護(hù)罩3可以看到外部的景象。
權(quán)利要求1.具有紅外攝像及顯示功能的頭盔，包括頭盔(1)，其特征是在頭盔上裝置防護(hù)罩(3)、紅外攝像機(jī)(2)、視頻處理電路(4)、顯示屏(5)和放大圖像的光學(xué)系統(tǒng)(6)，紅外攝像機(jī)(2)與視頻處理電路(4)的視頻信號輸入端相連，顯示屏(5)與視頻處理電路(4)的視頻信號輸出端相連，將顯示屏圖像放大投射到防護(hù)罩(3)的光學(xué)系統(tǒng)(6)位于顯示屏(5)與防護(hù)罩(3)之間。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有紅外攝像及顯示功能的頭盔，其特征是紅外 攝像機(jī)(2)裝置在頭盔(1)的正前方頂部或頭盔的側(cè)面。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的具有紅外攝像及顯示功能的頭盔，其特征是 在紅外攝像機(jī)(2)外面安裝有攝像機(jī)保護(hù)罩(8)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有紅外攝像及顯示功能的頭盔，其特征是視頻 處理電路(4)包含中央處理器(42)以及與中央處理器(42)連接的A/D轉(zhuǎn)換芯片(41) 和D/A轉(zhuǎn)換芯片(43)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有紅外攝像及顯示功能的頭盔，其特征是防護(hù) 罩(3)為耐高溫和撞擊的玻璃或透明有機(jī)材料。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有紅外攝像及顯示功能的頭盔，其特征是顯示 屏(5)為液晶屏、硅基液晶屏或陰極射線管。
專利摘要本實用新型公開的具有紅外攝像及顯示功能的頭盔，在頭盔上裝置防護(hù)罩、紅外攝像機(jī)、視頻處理電路、顯示屏和放大圖像的光學(xué)系統(tǒng)，紅外攝像機(jī)與視頻處理電路的視頻信號輸入端相連，顯示屏與視頻處理電路的視頻信號輸出端相連，光學(xué)系統(tǒng)位于顯示屏與防護(hù)罩之間。顯示屏圖像通過光學(xué)系統(tǒng)放大投射到防護(hù)罩，又經(jīng)防護(hù)罩反射到人眼。本實用新型可以用于消防人員，公安人員等在煙霧、黑暗環(huán)境下的人員搜救、環(huán)境觀察等應(yīng)用中。
文檔編號A42B3/30GK201160528SQ200820083809
公開日2008年12月10日 申請日期2008年2月29日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月29日
發(fā)明者晶 呂 申請人:晶 呂