一种基于分布式网络的AR消防头盔制造技术

一种基于分布式网络的AR消防头盔，视角位置设置有AR护目镜，前端设置有红外热像仪和可见光摄像头，主体一侧设置有通信及定位单元，AR护目镜、通信及定位单元、红外热像仪和可见光摄像头的信号均连接至主体的另一侧设置的控制组件；控制组件的主控单元接收红外热像仪和可见光摄像头的图像数据以及通信及定位单元中数据，主控单元将可见光摄像头的图像数据通过通信及定位单元中的图传单元发送至指控中心，主控单元还与消防员腰部的辅控单元进行联控感应可燃气体，与消防员手腕的传感单元连接感应其生命体征、与脚底的定位单元无线传输，实现惯导定位；主控单元对图像数据进行重构，通过AR护目镜显示，本发明专利技术实现了多种技术融合，具有高集成度。

An AR fire helmet based on distributed network

【技术实现步骤摘要】
一种基于分布式网络的AR消防头盔
本专利技术属于消防头盔
，特别涉及一种基于分布式网络的AR消防头盔。
技术介绍
近年来，城市人口日益增加，建筑密度不断增大，火灾现场的情况也变得日益复杂，火灾现场的消防战士面临更严峻的救援挑战和生命威胁，许多消防战士为保护人民的生命财产安全而牺牲。头部作为人体最脆弱的部位尤其需要更安全的防护，头部的感知器官在复杂的火场中需要得到更好的辅助指引。现有的头盔功能单一，一般只能起到保护的功能，用于保护消防员头部不受外界伤害，若想实现智能化，只能额外佩戴其它设备。
技术实现思路
为了克服上述现有技术的缺陷，本专利技术的目的在于提供一种基于分布式网络的AR消防头盔，融合多种技术手段，提供多种探测、传感技术相融合的辅助救援系统方案，针对火场中的不利条件，有目的性的克服或规避其对消防战士的影响，克服或规避火场中的不利条件，如浓烟、黑暗、燃气泄漏等，在辅助消防救援的同时最大程度地去保护消防战士的生命安全。为了达到上述目的，本专利技术的技术方案为：一种基于分布式网络的AR消防头盔，主体的视角位置设置有AR护目镜，主体前端设置有红外热像仪和可见光摄像头，主体一侧设置有通信及定位单元，AR护目镜、通信及定位单元、红外热像仪和可见光摄像头的信号均连接至主体的另一侧设置的控制组件；所述的控制组件包括主控单元，主控单元接收红外热像仪(IR)和可见光摄像头(CCD)的图像数据以及通信及定位单元中4G部分的通信单元数据和GPS部分的定位单元数据，主控单元将可见光摄像头(CCD)的图像数据通过通信及定位单元中的图传单元发送至指控中心，主控单元还与消防员腰部的辅控单元进行联控，通过辅控单元连接的传感单元感应可燃气体，主控单元还与消防员手腕的传感单元连接感应其生命体征、与脚底的定位单元无线传输，实现惯导定位；主控单元对图像数据进行三维轮廓重构，将重构图像通过AR护目镜显示，将卫星定位和惯导定位相结合，实现楼宇内人员定位，并将位置信息返回指控中心。所述的AR护目镜1的AR显示选用的是光波导模组或自由曲面模组。所述的卫星定位和惯导定位相结合，其中卫星定位选用RTK定位模块，选用UBLOX公司F9系列产品，惯导定位选用惯导模块，选用Maxim公司的max21100，RTK定位作用于火场周围，惯导定位作用于火场内，多个RTK布置在火场边缘，由点及面形成包覆火场的虚拟立体界限，佩戴单体RTK的消防战士进入火场时首先会触发RTK设置的火场界限，指控中心后台即得到消防战士进入火场的初始位置，并基于此位置坐标计算惯导定位的相对数据，最后通过计算RTK坐标和惯导数据，从而得到人员的绝对位置信息。所述的卫星定位和惯导定位相结合，具体为：触发火场界限可认为是移动坐标与立体界限发生碰撞，此时移动坐标(x0,y0,z0)满足以下条件：x0＝(P1.x|P2.x)|y0＝(P1.y|P2.y)|z0＝(P1.z|P2.z)，P1,P2为界限的对角。惯导加速度经过积分得到速度分量，即：将速度分量分别再次积分得到位置变化量，并与触发位置(x0,y0,z0)相加，得到当前位置信息，即：所述的主控单对图像数据进行三维轮廓重构，具体为：将红外热像仪采集到的视频流进行改进的灰度归一化处理得到灰度视频流；通过改进的同态滤波处理得到精确无噪声点的灰度视频流，通过同态滤波传递函数得到更多视频轮廓细节。D(a,b),K(a,b)分别为归一前后的视频，m0,n0分别为归一后的均值和方差，m,n为两个图像归一前的均值和方差；用改进的同态滤波函数K(x,y)来处理归一化的灰度视频D(a,b),最终得到精确无噪声点的灰度视频流；K'(x,y)＝exp(Z(x,y)+D(a,b))；(2)然后对图像的灰度矩阵按列做二阶差分处理，最后从二阶差分后的灰度矩阵中提取出绝对值大于设定阀值的点，即可提取出轮廓视频流；以红外视频流作为参考基准，通过匹配算法将红外视频流与轮廓视频流在同一坐标系统中关联起来用来确定用户在物理环境中的位置，轮廓视频流通过事先标定参数的高效的比例矫正算法，得到超低延时稳定无偏移的轮廓视频，然后通过HDMI数字视频接口协议传输出来；通过上面公式构建标定模型，上式中的cx、cy为红外热像仪的光心坐标，fx与fy为红外热像仪的焦距，xc、yc与zc为相机在虚拟平面坐标系中的坐标。uv3和vv3是需要标定的参数，设定标定点的个数为m，通过非线性回归方式求解得到标定参考点信息，最终将轮廓视频流的图像进行比例匹配，在AR护目镜上进行显示轮廓视频。本专利技术的有益效果是：(1)使用融合定位的方法，将卫星定位和惯导定位相结合的方法，实现楼宇内人员定位，并将位置信息返回指控中心；更准确地得到消防战士的位置信息；(2)对图像数据进行三维轮廓重构，并在AR护目镜显示，为消防战士提供更明确指引；(3)通信及定位单元中包含了联入4G通信网络，实现状态数据和图像的云端接入。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做详细叙述。参照图1，一种基于分布式网络的AR消防头盔，主体的视角位置设置有AR护目镜1，主体前端设置有红外热像仪2和可见光摄像头3，主体一侧设置有通信及定位单元4，AR护目镜1、通信及定位单元4、红外热像仪2(IR)和可见光摄像头3(CCD)的信号均连接至主体的另一侧设置的控制组件5；参照图2，所述的控制组件5包括主控单元，主控单元接收红外热像仪和可见光摄像头的图像数据以及通信及定位单元中4G部分的通信单元数据和GPS部分的定位单元数据，主控单元将可见光摄像头(CCD)的图像数据通过通信及定位单元中的图传单元发送至指控中心，主控单元还与消防员腰部的辅控单元进行联控，通过辅控单元连接的传感单元感应可燃气体，主控单元还与消防员手腕的传感单元连接感应其生命体征、与脚底的定位单元无线传输，实现惯导定位；主控单元对图像数据进行三维轮廓重构，将重构图像通过AR护目镜1显示，将卫星定位和惯导定位相结合，实现楼宇内人员定位，并将位置信息返回指控中心。参照图3，所述的卫星定位和惯导定位相结合，其中卫星定位选用RTK定位模块，选用UBLOX公司F9系列产品，惯导定位选用惯导模块，选用Maxim公司的max21100，RTK定位主要作用于火场周围，惯导定位主要作用于火场内。首先，多个RTK布置在火场边缘，由点及面形成包覆火场的虚拟立体界限，如果佩戴单体RTK的消防战士进入火场时首先会触发RTK设置的火场界限，指控中心后台即得到消防战士进入火场的初始位置，并基于此位置坐标计算惯导定位的相对数据。最后通过计算RTK坐标和惯导数据，从而得到人员的绝对位置信息。考虑到火情的多变性，消防战士可能从任意位置进入火场(如地面、半空、楼顶等)，此方法相比较常见的单惯导定位，最大优势在于可以在任意位置进入火场，而不必在进入火场前刻意触发惯导定位的初始点本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于分布式网络的AR消防头盔，其特征在于，主体的视角位置设置有AR护目镜，主体前端设置有红外热像仪和可见光摄像头，主体一侧设置有通信及定位单元，AR护目镜、通信及定位单元、红外热像仪和可见光摄像头的信号均连接至主体的另一侧设置的控制组件；所述的控制组件包括主控单元，主控单元接收红外热像仪和可见光摄像头的图像数据以及通信及定位单元中4G部分的通信单元数据和GPS部分的定位单元数据，主控单元将可见光摄像头的图像数据通过通信及定位单元中的图传单元发送至指控中心，主控单元还与消防员腰部的辅控单元进行联控，通过辅控单元连接的传感单元感应可燃气体，主控单元还与消防员手腕的传感单元连接感应其生命体征、与脚底的定位单元无线传输，实现惯导定位；主控单元对图像数据进行三维轮廓重构，将重构图像通过AR护目镜显示，将卫星定位和惯导定位相结合，实现楼宇内人员定位，并将位置信息返回指控中心。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于分布式网络的AR消防头盔，其特征在于，主体的视角位置设置有AR护目镜，主体前端设置有红外热像仪和可见光摄像头，主体一侧设置有通信及定位单元，AR护目镜、通信及定位单元、红外热像仪和可见光摄像头的信号均连接至主体的另一侧设置的控制组件；所述的控制组件包括主控单元，主控单元接收红外热像仪和可见光摄像头的图像数据以及通信及定位单元中4G部分的通信单元数据和GPS部分的定位单元数据，主控单元将可见光摄像头的图像数据通过通信及定位单元中的图传单元发送至指控中心，主控单元还与消防员腰部的辅控单元进行联控，通过辅控单元连接的传感单元感应可燃气体，主控单元还与消防员手腕的传感单元连接感应其生命体征、与脚底的定位单元无线传输，实现惯导定位；主控单元对图像数据进行三维轮廓重构，将重构图像通过AR护目镜显示，将卫星定位和惯导定位相结合，实现楼宇内人员定位，并将位置信息返回指控中心。


2.根据权利要求1所述的一种基于分布式网络的AR消防头盔，其特征在于，所述的AR护目镜的AR显示选用光波导模组或自由曲面模组。


3.根据权利要求1所述的一种基于分布式网络的AR消防头盔，其特征在于，所述的卫星定位和惯导定位相结合，其中卫星定位选用RTK定位模块，选用UBLOX公司F9系列产品；惯导定位选用惯导模块，选用Maxim公司的max21100，RTK定位作用于火场周围，惯导定位要作用于火场内，多个RTK布置在火场边缘，由点及面形成包覆火场的虚拟立体界限，佩戴单体RTK的消防战士进入火场时首先会触发RTK设置的火场界限，指控中心后台即得到消防战士进入火场的初始位置，并基于此位置坐标计算惯导定位的相对数据，最后通过计算RTK坐标和惯导数据，从而得到人员的绝对位置信息。


4.根据权利要求1所述的一种基于分布式网络的AR消防头盔，其特征在于，所述的卫星定位和惯导定位相结合，具体为：
触发火场界限可认为是移动坐标与立体界限发生碰撞，此时移动坐标(x0,y0,z0)满足以下条件：
x0＝(...

【专利技术属性】
技术研发人员：燕强，
申请(专利权)人：陕西禾宁电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61