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摘要：针对现有隐蔽摄像头检测器功能单一、探测效率低的问题，设计一种光电协同工作的多功能隐秘摄像头检测装置。根据红外线探测原理和摄像镜头的“猫眼效应”原理，分别提出一种光电被动式探测技术和光电主动式探测技术。提出一种检测无线传输信号的方法，以提高检测准确率。运用仿真研究法、实验研究法对所设计的检测系统进行检测。结果表明：该检测系统的被动探测技术、光电主动探测技术和无线视频传输信号检测技术均能在真实环境中实现探测隐秘摄像头，可有效提高探测速度，阻止偷拍行为，达到保护隐私的目的。
关键词：隐蔽摄像头检测装置；红外传感器；光学效应;射频检测
Design of Multi-Function Hidden Camera Detection Device with Photoelectric Cooperative Work
Tian Xuejun1，Zeng Baowen2
(1.School of Mechanical and Electrical Engineering,Lingnan Normal University,Zhanjiang,Guangdong 524033,China;2.School of Mechanical and Electrical Engineering,Guangdong Normal University of Technology,Guangzhou 510665,China)
Abstract:In response to the problems of single function and low detection efficiency of existing hidden camera detectors,a multi-functional covert camera detection device with photoelectric cooperative work was designed.A photoelectric passive detection technology and photoelectric active detection technology were proposed based on the principle of infrared detection and the principle of cat's eye effect of the camera lens respectively.A method was proposed to detect the wireless transmission signal to improve the accuracy of detection.The simulation research method and experimental research method were applied to detect the designed detection system.The results show that by using the passive detection technology,photoelectric active detection technology and wireless video transmission signal detection technology of the detection system,the detection of hidden cameras in the real environment can be achieved,by which the detection speed can be effectively improved,the candid behavior can be prevented,and the purpose of the privacy protection can be achieved.
Key words:hidden camera detection device;infrared sensor;optical effect;radio frequency detection
0引言
近年来，利用针孔摄像头在酒店、出租屋进行偷拍的行为层出不穷，很多酒店内、会议室内的偷拍视频在网络上恶意传播，这些违法行为损害了人们的利益，许多妇女儿童成为受害者，极大地侵犯了人们的隐私权利[1-2]。因此，设计一种准确性高的多功能隐秘摄像头检测装置是大势所趋。当前隐秘摄像头检测技术发展迅猛，技术形态多样化，纵观国内外，隐秘摄像头检测原理主要有利用摄像头传输视频流量变化特征检测[1,3]、基于辐射温度的检测[4]和检测超低频辐射信号[5]等，这些方法虽然能有效检测出隐蔽摄像头，但检测步骤繁琐易受检测环境的温度、湿度、信号等影响并要求操作人员有相关知识基础，使用门槛高，且设备体积大，不利于随身携带，不符合普遍大众需求。对此，本文提出一种可以实现主动式与被动式光电检测功能，以及实时检测摄像头RF信号的探测功能的便携式多功能隐秘摄像头检测装置，该装置可精确甄别目标摄像头，大幅度提高检测效率与速度，保护人们的隐私。
1系统的设计
本文旨在设计一种光电协同工作的多功能隐秘摄像头检测装置，以控制器为中心，各模块之间以星形连接方式互相通讯，系统架构如图1所示。该装置由光电主动式检测系统、光电被动式系统、射频检测系统组成。其中，光电被动式检测系统由非接触性光电传感器感应模块、警报器构成，通过AT89C52单片机控制器进行信号传递，可实现光电被动式检测；光电主动式系统由红色LED灯照射灯灯组配合红色滤光片光学窗口组成，实现光电主动式检测；射频检测系统通过2个射频检测模块和1根胶棒天线模拟发送和检测射频信号以完成射频信号检测，实现隐秘摄像头的探测。
2工作原理
2.1光电被动式检测原理
光电被动检测技术可实现无接触、细微检测，并具有精度高、灵敏度高、成本低和可靠性高的优点[6]，因此将光电技术应用在隐秘摄像头的检测中，能较好地提高检测隐秘摄像头的效率。采用光电主动式检测技术探测隐秘摄像头，就是利用普通隐秘摄像头配置的红外线补光灯板，以光电感应器接收灯板发出的光信号作为单片机的输入，触发蜂鸣器，以起警示作用。
2.2光电主动式检测原理
隐秘摄像头作为一个光电系统，通常由光学镜头和具有反射能力的元器件如光传感器组成[7]。光学镜头摄录图像的关键组件，为保证镜头能够实现精确对焦而不产生畸变，真实的镜头是用多组透镜组合而成的光学系统。与猫的眼睛相似，透镜具有良好的反射和光线汇聚能力，所以当光线照射镜头时，透过光学系统的光线汇聚在焦平面附近的一个高灵敏度的光电传感器上，形成一个可观察光斑。因此，本文提出基于光学系统的“猫眼效应”检测隐秘摄像头的方法[8-9]。向待测环境或隐秘区域发射激光进行扫描，当透过红色滤光片光学窗口能观察到高亮反光点时，则判定该位置存在隐秘摄像头。
2.3利用射频信号检测隐秘摄像头的原理
隐秘摄像机摄录的视频进行无线传输的原理是摄像机感光元件将光信号转换为模拟电信号并传输至无线视频发射器，随后无线视频发射器将模拟电信号转换成特定频段电磁波发射出去，特定频段电磁波被无线接收器接收，被接收的信号经过转换处理后在监控屏幕呈现视频图像[10-11]。
大部分无线相机设备仅工作在2.4 GHz频段，也有无线监控系统使用1.2 GHz无线频段进行视频传输[11-12]。因此，本文利用视频无线传输原理，通过射频检测模块接收隐秘摄像头传输视频时发射的电磁波信号(也称射频信号)，并以接收的射频信号作为控制器的输入信号，进而驱动蜂鸣器模块发声报警，实现隐秘摄像头的检测[13-17]。
3硬件与软件设计
3.1硬件设计
3.1.1光电红外传感器模块
本系统采用一种被动式光电红外传感器，探测实际距离为2 m，感应范围为35°，对850~940 nm波段的红外光比较敏感。当感应模块在隐秘摄像头的发射距离范围内时，红外传感器将入射的红外光转变为电信号，经过模块转换成为数字信号，控制蜂鸣器模块的运行。
3.1.2蜂鸣器模块
报警模块是反馈检测摄像头结果的模块。为满足操控简便，简化程序的需求，采用有源蜂鸣器作为报警器的发声模块，实现报警器的发声功能。
3.1.3红色滤光片
在该多功能隐秘摄像头探测装置中，选用的红色滤光片所对应的波长范围为615~650 nm，透过率为85%，它起到只允许对应波段光线通过的作用，从而减弱入射光线，滤除红光之外的光，简化待测环境的背景，便于观察亮斑。
3.1.4红色LED灯组
由不同颜色和波段混合而成的光束的散射现象严重，不利于聚焦光束。因此，为更好地汇聚光线，在摄像头探测装置中选用4个颜色相同的红色LED灯，将它们串联构成发光源，照射距离为9 m。按下开关后电源被打开，4个红色LED灯同时点亮，配合红色滤光片协同工作，侦察隐蔽摄像头。
3.1.5射频检测模块
为证明该检测方法的普遍性和有效性，选用2个AS69-T20无线数传模块、TX2G4-JKA020胶棒天线作为发送和接收射频信号的实验器件。AS69-T20无线数传模块频率范围为2.4~2.52 GHz，胶棒天线适用频段为2.4 GHz，均具有高稳定性。
3.2软件设计
该系统基于Keiluvision4编程软件完成设计，根据检测功能、控制对象的不同，分为非接触性光电检测模块、射频检测模块、警报器模块、红色灯组模块。在确认各个模块接口变量的数量和类型后，根据多功能隐秘摄像头检测装置的功能需求进行程序的编写与编译工作，这是执行检测流程的关键一步。程序流程如图2所示。
4实验过程
4.1光电被动式检测原理检测过程
如图3所示，利用PROTEUS软件仿真光电被动式检测功能。本实验具体的仿真过程：以传感器模块为检测主体，LCD为可视化距离工具，将2 m以内设置为可检测红外范围，当报警器发声，表示进入红外探测范围，当前位置可能存在隐秘摄像头；当检测距离大于2 m，报警器停止发声。
4.2光电主动式检测过程
光电主动式检测具体过程如图4所示，当打开红色LED灯组对无摄像头的环境进行扫描时，透过光学窗口未能发现可疑光斑，仅能看到经过滤除红光以外的光线呈现的红色景象；当对存在摄像镜头的环境进行照射时，能透过光学窗口发现光束通过目标光学系统汇聚到一个高灵敏度的光电传感器上的高亮光斑的位置信息，从而成功定位隐秘摄像头，达到防偷拍的目的。
4.3利用射频信号检测隐秘摄像头的过程
根据无线视频传输原理，通过检测无线监控视频特定频率范围内的传输信号，可实现隐秘摄像头的检测。由于大部分摄像机都在0.1~3 GHz的频率范围工作[18]，本文通过检测该频段的信号来判断是否存在隐秘摄像头。使用调谐LC电路的射频检测方法不适用于检测摄像机使用的GHz频段信号，因此选用2个AS69-T20无线数传模块、TX2G4-JKA020胶棒天线作为发送和接收射频信号的实验器件，收集环境中0.1~3 GHz的频率范围的射频信号，当检测到当前位置有目标范围内的射频信号时，该射频信号经过处理作为控制器的输入，驱动蜂鸣器。结果表明，当检测电路感应到相机视频传输的射频信号时，蜂鸣器能发声报警，警示人们当前环境存在隐秘摄像头。
5结束语
本文的主要目的是设计一个光电协同工作的多功能隐秘摄像头检测装置，充分利用隐秘摄像头的特征提出3种反向探测隐秘摄像头的技术，改善目前隐秘摄像头检测方法存在不稳定、携带不便和检测效率低等问题。以AT89C52单片机控制器为核心，利用非接触性光学传感器、红色滤光片、射频检测模块的优势，设计了采集光电信号、射频信号到输出控制系统，实现了多功能隐秘摄像头检测，保护人们的隐私安全。该装置提供红外感应检测、猫眼效应原理检测和射频信号检测3种检测方法，经过验证，3种方法均能实现对隐秘摄像头的排查。
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