專利名稱：一種具有紅外攝像及顯示功能的頭盔的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種頭盔，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 物內部的景象。消防員在煙霧、黑暗環境下能夠及時發現生命體，是解救火災 逃生者的最關鍵因素。因此發明一種可以在黑暗環境下清晰觀察周圍環境的設 備是很重要的。 發明內容本發明的目的是提供一種具有紅外攝像及顯示功能的頭盔，以實現在煙霧 或黑暗環境下，人眼能清晰地觀察到周圍景象。為達上述目的，本發明采取的技術解決方案是在頭盔上裝置防護罩、紅 外攝像機、視頻處理電路、顯示屏和放大圖像的光學系統，紅外攝像機與視頻 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罩的光學系統位于顯示屏與防護罩之間。上述的紅外攝像機可以裝置在頭盔的正前方頂部或頭盔的側面。為防止高 溫和撞擊對攝像機的損壞，可在紅外攝像機外面安裝攝像機保護罩。使用時，紅外攝像機拍攝的景象經視頻處理電路顯示在顯示屏，顯示屏圖 像通過光學系統放大投射到防護罩，又經防護罩反射到人眼。本發明的有益效果在于本發明采用紅外攝像機、顯示屏以及光學系統和消防員的頭盔面罩相結合， 構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、黑暗環境下的人員搜救、環境觀察等場合。
圖1為本發明的結構原理示意圖；圖2為本發明中視頻處理電路的原理框圖；圖3為本發明中攝像機拍攝方向和顯示圖像位置關系示意圖。
具體實施方式
下面結合附圖對本發明作進一步說明。參照圖l，本發明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2、防護罩3、視頻處理電路4、顯示屏5和光學系統6，圖示實例中，紅外 攝像機2安置在頭盔1的正前方頂部，外面安裝有攝像機保護罩8，覆蓋住整個 紅外攝像機，攝像機保護罩采用紅外透明的材料制作。紅外攝像機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，光學系統6位于顯示屏與防護罩之間，顯示屏圖像通過光學系統6放 大投射到防護罩3，又經防護罩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轉換芯片41和D/A轉換芯片43。紅外攝像機的探測波段可以是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。紅外攝像機拍攝得到的紅外圖像送到視頻處理電路4 中，由A/D轉換芯片41把從紅外攝像機中輸入的紅外視頻信號進行模數轉換， 變成8位的數字信號，傳送給中央處理器42。中央處理器42對視頻信號進行識 別和處理。比如可以對視頻信號中的不同灰度進行溫度標注，并把標注的數字 信號疊加在原視頻信號上。經過視頻疊加以后的數字信號經過D/A轉換芯片43， 還原為視頻模擬信號。視頻模擬信號輸入到顯示屏5進行顯示。對紅外圖像的溫度標注是根據黑體輻射的原理實現的。根據普朗克輻射定 律，單位面積的黑體在單位時間、單位立體角內和單位波長間隔內輻射出的能e釘—1其中入為輻射波長，T為黑體絕對溫度，h為普朗克常數，K為波爾茲曼常 數，c為光速，v為光波頻率。而B(、T)就是紅外攝像機2所拍攝的圖像灰度。 由于攝像機的探測波長是己知的，所以可以計算出圖像中某個灰度所對應物體 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上的圖像通過光學系統6進行放大。顯示屏和光學系統可以安裝在防護罩內側，以防止損壞。光學系統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。光學系統6把顯示屏5上的圖像放大成一個虛像，并 通過防護罩3反射，反射光進入人眼。使用時，在煙霧、黑暗環境下，人眼不易看清楚周圍的景象。通過紅外攝 像機拍攝的景象經視頻處理電路顯示在顯示屏，顯示屏圖像通過光學系統放大 投射到防護罩，又經防護罩反射到人眼，反射像為虛像9，虛像的位置在防護罩 外側(如圖3所示)。使紅外攝像機拍攝圖像的鏡頭倍率和顯示用的光學系統倍率 相同，這樣可使虛像和實際物體大小相同。紅外攝像機2和光學系統6的角度 可以通過它們與頭盔的機械固定機構調節，使得拍攝方向和人眼通過防護罩反 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材料制作，其作用是保護頭部不受外部 物體撞擊。防護罩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。防護罩可采用耐高溫和耐撞擊的玻璃或透明有機材料制作，這樣，在非煙 霧、非黑暗環境下，人眼通過防護罩3可以看到外部的景象。
權利要求
1.一種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罩(3)、紅外攝像機(2)、視頻處理電路(4)、顯示屏(5)和放大圖像的光學系統(6)，紅外攝像機(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罩(3)的光學系統(6)位于顯示屏(5)與防護罩(3)之間。
2. 根據權利要求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(2)裝置在頭盔(1)的正前方頂部或頭盔的側面。
3. 根據權利要求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(2)外面安裝有攝像機保護罩(8)。
4. 根據權利要求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轉換芯片(41) 和D/A轉換芯片(43)。
5. 根據權利要求1所述的具有紅外攝像及顯示功能的頭盔，其特征是防護 罩(3)為耐高溫和撞擊的玻璃或透明有機材料。
6. 根據權利要求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。
全文摘要
本發明公開的具有紅外攝像及顯示功能的頭盔，在頭盔上裝置防護罩、紅外攝像機、視頻處理電路、顯示屏和放大圖像的光學系統，紅外攝像機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，光學系統位于顯示屏與防護罩之間。顯示屏圖像通過光學系統放大投射到防護罩，又經防護罩反射到人眼。本發明可以用于消防人員，公安人員等在煙霧、黑暗環境下的人員搜救、環境觀察等應用中。
文檔編號A42B3/30GK101248915SQ20081006000
公開日2008年8月27日 申請日期2008年2月29日 優先權日2008年2月29日
發明者晶 呂 申請人:晶 呂