基于ESP32的防偷拍探测器研究

 基于ESP32的防偷拍探测器研究

严雪,常凤筠,张宇

辽宁科技大学 辽宁省鞍山市 110325

摘要：偷拍事件近年来频发，给社会造成不良影响，防偷拍检测器应运而生，用户可使用防偷拍检测器对可以场景进行检测，有效发现潜藏在暗处的针孔摄像头，避免被偷拍。检测器主要由显示器、检测器、控制器三部分组成，文章针对检测方法从光学法、无线电磁场法、热成像法三个方向进行研究，设计了一种可切换模式的防偷拍检测器，经试验验证，检测器可有效检测出市场常见偷拍摄像头；

近年来，偷拍事件经常登上热点新闻，各种各样的微型摄像头层出不穷，使得普通群众防不胜防。由于缺乏有效的检测手段，普通群众很难进行判别，仍旧有大量偷拍事件出现。市面上已经出现大量的防偷拍检测器，主要有光学检测法、电磁检测法、热成像法，方法较为成熟，但是产品所带功能较为单一，无法全面检测房间内的微型探头，依旧会有偷拍情况发生。为此，本文结合市场上产品进行开发，设计了一款三种模式可调的便携式探测器，能够有效的针对各种原理的偷拍器进行检测，及时发现场所内的隐藏摄像头，避免偷拍事件的发生。

1、防偷拍检测器主要构成

防偷拍检测器组成如图一所示。

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图一  防偷拍检测结构主要组成

防偷怕结构主要由三大模块组成，包括显示模块、控制模块、在线检测模块。显示模块选择便携式OLED屏幕作为显示器，可将显示结果直接显示到屏幕上，病发出提示音，提示用户由摄像头；控制模块选择ESP32作为主控芯片，可实现传感器数据的接收及处理，外围电路主要由滤波电路、信号放大器组成、AD转换器组成；在线检测模块由红外探测器MLX90640、DRV5033AJQDBZRQ1 电磁、环绕式LED和中心的红外滤波镜片。可实现光学、电磁、红外三种模式的检测，检测效率高，响应快；

2、显示模块

OLED屏幕称为有机发光半导体，采用有源驱动模式，可实现结果的高分辨率显示。有源驱动属于静态驱动方式，具有一定的存储效应；OLED屏幕仅用作显示检测点使用，因此设计选用显示面积约为2.36平方厘米的OLED屏幕，OLED 屏幕背面是由8000多个二极管组成，为了驱动二极管进行内容的显示，需要由驱动芯片进行驱动，驱动芯片为SSD1306，SSD1306芯片共有281个引脚。驱动SSD1306与控制芯片电路板通过插针形式相连，控制芯片可将信号传输至SSD1306中，SSD1306内置解码器，可将信号编译成文字信息进行显示；

3、控制模块最小系统设计

控制模块主控芯片ESP32运算能力高达 600 MIPS，448 KB ROM、520 KB SRAM

16 KB RTC SRAM，支持外接闪存SD卡；

3.1、供电电路设计

图二、供电电路设计

ESP32芯片供电电路为3.3V，外部供电电压为5V，因此需将5V电压转换为3.3V电压，电容C1、C2可以防止突然断电导致的电压倒置，C3、C4可以稳定电压，防止输入电压的振荡；

3.2、复位电路设计

图三、复位电路设计

复位电路可以实现ESP32的复位，产品在开发阶段可以实现复位调整，用户使用产品出现死机时，也可以通过复位按键实现机器的复位；

3.3、时钟电路设计

图四、时钟电路设计

时钟主要通过晶体振荡器实现，原理图如图四所示，此种电路方式称为无源晶振电路，可给主控芯片提供时钟信号；

4、检测方法设计

4.1光学检测方法

红外传感器主要通过红外探测摄像头发出的热红外线实现检测目的，偷拍摄像头在偷拍时，感光原件在受到电流的驱动下，会产生一定的热量，热量会以波的形式向外辐射，其中一部分波长位于780 nm和1mm称为红外波，因此可以通过捕获摄像头辐射出的红外线来检测藏在暗处的摄像头；红外检测器主要包含两个互相串联或并联的热释电元。当红外波进入时，红外波会在透镜的折射下产生聚焦，聚焦后的波被传感器检测，检测器是光敏单元，在收到红外波信号时，热释单元会发出信号，从而提示由异常红外波出现，实现偷拍摄像头的检测；

4.2电磁检测方法

根据物理学可知，当电流通过导体是，会在导体产生一定的磁场，磁场的方向符合右手螺旋定则；针孔型或者其他类型的摄像头在通电时，会在其周围产生一定强度的磁场，因此可以通过检测磁场强度的方法来检测偷拍摄像头，将电磁传感器内置于检测仪面板后部，传感器是一种霍尔元件，在一定强度的磁场下由于霍尔效应会产生电流，当电流超过一定阈值后，可以判定当前由不明磁场出现，在检测到不明磁场时，需预估磁场出现的原因；用户在使用过程中，要避免在强磁环境下使用，此方法作为辅助手段使用，因为当偷拍摄像头藏于电子设备当中时，此种方法便会受到较大干扰，无法准确的判定当前是否有偷拍摄像头；

4.3热成像检测方法

温度检测方法属于非接触式检测方法。任何高于零度的物体都会向外辐射电磁波，根据电磁波的波长不一致可以将波分为可见光和不可见光，因此可以通过捕获这些电磁波来测量物体的表面温度；常见的通过检测红外波的方式来探测物体的温度，传感器捕获波的能量之后，会将波的能量转换为电信号，电信号为模拟信号，通过AD转换模块将模拟信号转换为数字信号，用于主控芯片的处理，主控芯片在接收到信号时，通过滤波来滤除不必要的信息，通过编码器将信号编为一定格式的字节码，发送至显示器模块进行显示，用户通过肉眼观察热成像的显示结果，观察在图像区域内有无异常点，当发现异常点时，使用者确定可以目标并进行实际甄别；通过热成像的方式在一定程度上也可以检测出可疑偷拍摄像头；

这三种检测方式都为模拟量，模拟量需通过AD转换模块转换为数字信号，以便主控芯片进行数据处理；三种方法各有优劣，光学检测法较为精准，可定点发现偷拍摄像头，但是由于室内光源过多，可能会导致误判率过高；电磁检测方法不适用于强磁场环境，当室内磁场较强时，无法准确判断检测目标；热成像检测方法为粗检测，可以最快速的捕获到异常热源。

防偷拍关乎着普通民众的切身利益，因此本文设计了一款多模式的防偷拍检测器，包括显示、控制、数据获取三大部分，在用户使用过程中，可先采用红外成像模式对室内进行一个整体的检测，发现异常点是，为了进一步确认，可采用光学检测和电磁检测方法进行确认；

指导老师：常凤筠 单位：辽宁科技大学