CN107024772A - 一种消防ar头盔装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种消防AR头盔装置，包括相互连接的头盔部分和手持部分，盔部分包括图像采集模块和AR显示模块，手持部分包括图像处理模块、无线通信模块和定位导航模块；图像采集模块实时采集第一路可见光图像数据、第二路可见光图像数据以及一路红外图像数据，并将采集到的三路图像数据发送给所述图像处理模块；图像处理模块将所述第一路可见光图像数据和红外图像数据进行配准融合后与第二路可见光图像数据进行拼接，得到全景图像数据，并将全景图像数据通过无线通信模块输出至后台服务器以及将全景图像数据返回给头盔部分的AR显示模块进行显示；定位导航模块用于获取当前位置信息，并将获取到的当前位置信息通过无线通信模块发送至后台服务器。

Description

一种消防AR头盔装置
技术领域
本发明涉及消防技术领域，尤其涉及一种消防AR头盔装置。
背景技术
在现在的通信条件下，当火灾发生的时候，后场的指挥员对火情的判断及作战决策的制定多是通过火场通信兵口头传回的信息，这样在时间、人员救援及火情信息的传递上会产生很大的误差。现阶段，消防通信指挥系统正是我国消防队配备的软肋，各类先进的通信技术和理念都难以真正进入消防领域进行实际应用。因此，利用先进通信技术开发的消防用通信指挥系统将具有极大的市场前景和应用空间。
消防是人们生产生活的保障,消防人员在火灾现场冲锋陷阵,冒着生命危险保护人民的生命财产安全。消防灭火本就是一个充满危险的工作，火灾现场原本就会出现很多不可控的情况，火灾事故频发、消防人员受伤、牺牲的消息屡见报端，因此，在实际消防救灾中，如果能够实时了解消防现场的环境信息和消防员的位置信息，消防员就能够对潜在危险做出及时的反应。消防指挥员也能根据消防现场的情况，对消防进行优化调度，更好的指挥消防员；在保障消防员安全的前提下，极大可能解救灾难现场，挽救生命和财产安全。
传统的消防头盔功能单一，大多仅起到防护作用，或者具有简单的通讯功能，缺少火灾现场的信息感知和信息交流的智能化。在实际的使用中，存在着很多不足。因此，消防头盔向智能化发展是消防行业的强烈需求。
发明内容
本发明实施例提供一种消防AR头盔装置，能够将火灾现场信息实时AR显示给头盔用户以及传输给后台服务器，从而提高消防处理的效率。
本发明实施例提供了一种消防AR头盔装置，包括：相互连接的头盔部分和手持部分，所述头盔部分包括图像采集模块和AR显示模块，所述手持部分包括图像处理模块、无线通信模块和定位导航模块；
所述图像采集模块用于实时采集第一路可见光图像数据、第二路可见光图像数据以及一路红外图像数据，并将采集到的三路图像数据发送给所述图像处理模块；所述图像处理模块用于将所述第一路可见光图像数据和红外图像数据进行配准融合后与所述第二路可见光图像数据进行拼接，得到全景图像数据，并将所述全景图像数据通过所述无线通信模块输出至后台服务器以及将所述全景图像数据返回给所述头盔部分的AR显示模块进行显示；所述定位导航模块用于获取当前位置信息，并将获取到的当前位置信息通过所述无线通信模块发送至后台服务器。
作为上述方案的改进，所述图像采集模块包括置于头盔前部的第一可见光摄像头、红外摄像头以及置于头盔后部的第二可见光摄像头，所述第一可见光摄像头用于采集第一路可见光图像数据，所述红外摄像头用于采集红外图像数据，所述第二可见光摄像头用于采集第二路可见光图像数据。
作为上述方案的改进，所述图像采集模块还包括FPGA、FIFO缓冲单元和DDR2存储单元，所述FPGA用于驱动所述第一可见光摄像头、红外摄像头以及第二可见光摄像头对应采集三路图像数据，并将所述采集到的三路图像数据通过FIFO缓冲单元存储到所述DDR2存储单元中，所述FPGA还用于控制将存储到所述DDR2存储单元的三路图像数据发送至所述手持部分的图像处理模块中。
作为上述方案的改进，所述图像处理模块采用ARM处理器，包括DDR2数据存储单元、图像去噪单元、图像增强单元、图像配准单元、图像融合单元以及图像拼接单元，所述ARM处理器将接收到的三路图像数据缓存到DDR2数据存储单元中，并基于OPENCV视觉库利用图像去噪单元和图像增强单元依次对所述DDR2数据存储单元中读出的三路图像数据进行去噪增强处理，去噪增强处理后的第一路可见光图像数据和红外图像数据依次通过所述图像配准单元和图像融合单元进行配准融合后，通过所述图像拼接单元与经过噪增强处理的第二路可见光图像数据进行拼接，得到所述全景图像数据。
作为上述方案的改进，所述图像处理模块还包括数据编码压缩单元，基于H.264编码库对所述全景图像数据进行压缩和编码处理，以得到便于通过所述无线通信模块进行传输的图像数据。
作为上述方案的改进，所述无线通信模块包括4G通信模块或WIFI模块。
作为上述方案的改进，所述定位导航模块包括GPS模块。
作为上述方案的改进，所述定位导航模块还包括RFID电子标签，设置于火灾现场的多个RFID读取器用于将读取到的RFID电子标签信息发送给后台服务器，由后台服务器基于接收到的RFID电子标签信息计算得到RFID电子标签的位置。
作为上述方案的改进，所述AR显示模块包括AR眼镜驱动单元、第一LVDS接口、第二LVDS接口、数据转化单元和AR眼镜，所述AR眼镜驱动单元通过第一LVDS接口与所述AR眼镜上的第二LVDS接口连接，所述AR眼镜驱动单元用于将返回的所述全景图像数据进行处理以产生驱动图像信息并通过所述第一LVDS接口发送给第二LVDS接口，由所述数据转化单元对第二LVDS接口接收的驱动图像信息进行数据转化后通过所述AR眼镜进行显示。
作为上述方案的改进，所述头盔部分或手持部分还包括语音装置，所述语音装置通过无线通信模块向后台服务器发送实时语音信息，以及所述语音装置通过无线通信模块接收所述后台服务器发送的实时语音信息。
与现有技术相比，本发明实施例提供的一种消防AR头盔装置通过头盔部分的图像采集模块实时采集第一路可见光图像数据、第二路可见光图像数据以及一路红外图像数据，并将采集到的三路图像数据发送给手持部分的图像处理模块，手持部分的图像处理模块将第一路可见光图像数据和红外图像数据进行配准融合后与第二路可见光图像数据进行拼接，得到全景图像数据，并将全景图像数据通过无线通信模块输出至后台服务器以及将全景图像数据返回给所述头盔部分的AR显示模块进行显示，另外还通过定位导航模块用于获取当前位置信息，并将获取到的当前位置信息通过所述无线通信模块发送至后台服务器。因此，本发明实施例提供的消防AR头盔装置能够将火灾现场信息实时AR显示给头盔用户以及传输给后台服务器，从而提高消防处理的效率。
附图说明
图1是本发明实施例中一种消防AR头盔装置的结构示意图图。
图2是本发明实施例中一种消防AR头盔装置的结构框图。
图3是本发明实施例中一种消防AR头盔装置的图像采集模块的结构框图。
图4是本发明实施例中一种消防AR头盔装置的图像处理模块的结构框图。
图5是本发明实施例中一种消防AR头盔装置的无线通信模块的结构框图。
图6是本发明实施例中一种消防AR头盔装置的RFID定位原理图。
图7是本发明实施例中一种消防AR头盔装置的AR显示模块的结构框图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参考图1，是本发明实施例1中一种消防AR头盔装置的结构示意图。本发明实施例的消防AR头盔装置包括头盔部分1和手持部分2，头盔部分1和手持部分2通过电缆连接。其中，如图2所示，所述头盔部分1包括图像采集模块11和AR显示模块12，所述手持部分2包括图像处理模块21、无线通信模块22和定位导航模块23。
所述图像采集模块11用于实时采集第一路可见光图像数据、第二路可见光图像数据以及一路红外图像数据，并将采集到的三路图像数据发送给所述图像处理模块21。所述图像处理模块21用于将所述第一路可见光图像数据和红外图像数据进行配准融合后与所述第二路可见光图像数据进行拼接，得到全景图像数据，并将所述全景图像数据通过所述无线通信模块22输出至后台服务器以及将所述全景图像数据返回给所述头盔部分的AR显示模块12进行显示。所述定位导航模块23用于获取当前位置信息，并将获取到的当前位置信息通过所述无线通信模块22发送至后台服务器。
如图3所示，所述头盔部分1的图像采集模块11包括置于头盔前部的第一可见光摄像头111、红外摄像头112以及置于头盔后部的第二可见光摄像头113，所述第一可见光摄像头111用于采集第一路可见光图像数据，所述红外摄像头112用于采集红外图像数据，所述第二可见光摄像头113用于采集第二路可见光图像数据。在情况紧急的火灾现场，消防人员在着火点有可能无法发现暗火，留下了火灾隐患。因此，在视频图像输入部分，头盔前部采用的是红外摄像头和可见光摄像头两种图像采集方式，这样在消防现场，既能通过可见光摄像头发现明火，也能通过红外摄像头发现人眼看不到的暗火，头盔后部采用可见光摄像头采集图像，可以实现火灾现场全景拍摄，为消防人员在现场彻底扑灭火情提供了极大的保障。
所述图像采集模块11还包括FPGA114、FIFO缓冲单元115和DDR2存储单元116，所述FPGA114用于驱动所述第一可见光摄像头111、红外摄像头112以及第二可见光摄像头113对应采集三路图像数据，并将所述采集到的三路图像数据通过FIFO缓冲单元11存储到所述DDR2存储单元116中。所述FPGA还用于控制将存储到所述DDR2存储单元116的三路图像数据发送至所述手持部分2的图像处理模块21中。本实施例通过FPGA114驱动摄像头采集三路图像，缓存在DDR2SDRAM中，然后由电缆传输到手持部分2的图像处理模块进行图像处理。可以理解的，头盔部分1和手持部分2设置对应的接口以传输图像数据信息和控制信息。
参考图4，所述图像处理模块21采用ARM处理器，包括DDR2数据存储单元211、图像去噪单元212、图像增强单元213、图像配准单元214、图像融合单元215以及图像拼接单元216，所述ARM处理器将接收到的三路图像数据缓存到DDR2数据存储单元211中，并基于OPENCV视觉库利用图像去噪单元212和图像增强单元213依次对所述DDR2数据存储单元211中读出的三路图像数据进行去噪增强处理，去噪增强处理后的第一路可见光图像数据和红外图像数据依次通过所述图像配准单元214和图像融合单元215进行配准融合后，通过所述图像拼接单元216与经过噪增强处理的第二路可见光图像数据进行拼接，得到所述全景图像数据。所述图像处理模块还包括数据编码压缩单元217，数据编码压缩单元217基于H.264编码库对所述全景图像数据进行压缩和编码处理，以得到便于通过所述无线通信模块22进行传输的图像数据。
在本实施例中，所述手持部分2的ARM处理器采用Samsung Exynos4412处理器，该处理器为四核CPU，Cortex-A9架构，其体积小、低功耗、低成本、高性能，能满足实时图像处理的要求。传输来的三路图像信息通过ARM调用内核中移植的Opencv视觉库，对三路图像进行去燥增强处理，然后再对头盔前部的两路图像进行配准融合得到图像在与头盔后部图像进行拼接得到全景图像信息，再进行数据融合与压缩以适于无线通信模块22传输至后台服务器。
其中，无线通信模块22如图5所示。利用内核上的应用程序如Skype等，利用无线网卡驱动，通过4G或者WIFI传输到后台服务器。
所述定位导航模块23包括GPS模块。所述手持部分2的ARM处理器通过接口接收所述GPS模块发送的定位信息，并将所述定位信息通过所述无线通信模块22发送到后台服务器。所述定位导航模块23还包括RFID电子标签，设置于火灾现场的多个RFID读取器用于将读取到的RFID电子标签信息发送给后台服务器，由后台服务器基于接收到的RFID电子标签信息计算得到RFID电子标签的位置。本实施例的定位导航模块23包括GPS和RFID定位，根据GPS定位可以迅速确认火灾现场，但在封闭环境中GPS容易受建筑物遮挡，影响定位精度。而采用RFID定位，由于有源RFID标签包含电源，可以给标签芯片的电源，使标签能产生积极的外部信号，标签上有很长的读取距离和大容量内存，可以存储更多的信息，故采用有源RFID定位。因为每个RFID标签都具有唯一的电子编码，根据头盔装置的电子标签，可以具体到每一个人，由图6的RFID定位原理可知，在火灾现场放置适当的阅读器根据每个消防员头盔装置的电子标签，可以准确的定位到每个消防员。后台服务器(指挥中心的监控系统)可以同时接收多路现场数据包括消防员的位置信息，并可以同任一队员进行实时语音通信，为消防人员作出正确的判断。
具体的，RFID电子标签为有源标签，标签内存储消防员编号及其基本信息，设置于手持部分(例如手持部分)2内。RFID读取器为固定式的多频读卡器，固定设置于火灾现场各个地方，读取RFID电子标签信息，与RFID电子标签通过射频方式进行非接触式双向通信交换数据以达到识别和定位的功能。RFID阅读器与RFID电子标签通过射频方式进行非接触式双向通信交换数据以达到识别和定位的功能。每个RFID读取器可通过WIFI与后台服务器进行数据通信，发送RFID电子电子标签内的消防员编号、基本信息与定位信息。
返回参考图1，所述头盔部分1或手持部分2还包括语音装置13，所述语音装置13通过无线通信模块22向后台服务器发送实时语音信息，以及所述语音装置13通过无线通信模块22接收所述后台服务器发送的实时语音信息。这样，后台服务器的指挥员可以同时接收多路现场数据包括消防员的位置信息，并可以同任一队员进行实时语音通信，为消防人员作出正确的判断。
参考图2和图7，本实施例的手持部分2的图像处理模块21还将处理完成的全景图像数据回传给头盔部分1的AR显示模块12。所述AR显示模块12包括AR眼镜驱动单元1141、第一LVDS接口1142、第二LVDS接口121、数据转化单元122以及AR眼镜123。所述FPGA114连接所述AR眼镜驱动单元1141，用于将所述手持部分返回的所述全景图像数据发送给所述AR眼镜驱动单元1141。所述AR眼镜驱动单元1141用于将所述全景图像数据进行处理以产生驱动图像信息，并通过所述第一LVDS接口1142发送给第二LVDS接口121，由所述数据转化单元122对第二LVDS接口121接收的驱动图像信息进行数据转化后通过所述AR眼镜123进行显示。因此，本实施例的消防AR头盔装置既可以通过无线通信模块的4G/WIFI将救灾现场信息实时传递到后台服务器的指挥中心，还能通过AR眼镜为消防员实时显示火灾周围环境信息。
另外，本实施例的手持部分2还配有电源模块和复位按键，电源模块可以对装置充电，供电和断电，复位按键可以使系统复位为初始状态。
综上所述，本发明实施例提供的一种消防AR头盔装置通过头盔部分的图像采集模块实时采集第一路可见光图像数据、第二路可见光图像数据以及一路红外图像数据，并将采集到的三路图像数据发送给手持部分的图像处理模块，手持部分的图像处理模块将第一路可见光图像数据和红外图像数据进行配准融合后与第二路可见光图像数据进行拼接，得到全景图像数据，并将全景图像数据通过无线通信模块输出至后台服务器以及将全景图像数据返回给所述头盔部分的AR显示模块进行显示，另外还通过定位导航模块用于获取当前位置信息，并将获取到的当前位置信息通过所述无线通信模块发送至后台服务器。因此，本发明实施例提供的消防AR头盔装置能够将火灾现场信息实时AR显示给头盔用户以及传输给后台服务器，从而提高消防处理的效率。在不增加负重的情况下，通过增强现实和无线通信技术，为实施火灾救援的消防队员实时提供行动数据，指导消防人员作出正确的行动和判断具有重要的研究意义。
需说明的是，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。另外，本发明提供的装置实施例附图中，模块之间的连接关系表示它们之间具有通信连接，具体可以实现为一条或多条通信总线或信号线。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。
通过以上的实施方式的描述，所属领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可借助软件加必需的通用硬件的方式来实现，当然也可以通过专用硬件包括专用集成电路、专用CPU、专用存储器、专用元器件等来实现。一般情况下，凡由计算机程序完成的功能都可以很容易地用相应的硬件来实现，而且，用来实现同一功能的具体硬件结构也可以是多种多样的，例如模拟电路、数字电路或专用电路等。但是，对本发明而言更多情况下软件程序实现是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在可读取的存储介质中，如计算机的软盘，U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种消防AR头盔装置，其特征在于，包括相互连接的头盔部分和手持部分，所述头盔部分包括图像采集模块和AR显示模块，所述手持部分包括图像处理模块、无线通信模块和定位导航模块；
所述图像采集模块用于实时采集第一路可见光图像数据、第二路可见光图像数据以及一路红外图像数据，并将采集到的三路图像数据发送给所述图像处理模块；所述图像处理模块用于将所述第一路可见光图像数据和红外图像数据进行配准融合后与所述第二路可见光图像数据进行拼接，得到全景图像数据，并将所述全景图像数据通过所述无线通信模块输出至后台服务器以及将所述全景图像数据返回给所述头盔部分的AR显示模块进行显示；所述定位导航模块用于获取当前位置信息，并将获取到的当前位置信息通过所述无线通信模块发送至后台服务器；
所述头盔部分或手持部分还包括语音装置，所述语音装置通过无线通信模块向后台服务器发送实时语音信息，以及所述语音装置通过无线通信模块接收所述后台服务器发送的实时语音信息；所述定位导航模块包括GPS模块。
2.如权利要求1所述的消防AR头盔装置，其特征在于，所述图像采集模块包括置于头盔前部的第一可见光摄像头、红外摄像头以及置于头盔后部的第二可见光摄像头，所述第一可见光摄像头用于采集第一路可见光图像数据，所述红外摄像头用于采集红外图像数据，所述第二可见光摄像头用于采集第二路可见光图像数据。
3.如权利要求2所述的消防AR头盔装置，其特征在于，所述图像采集模块还包括FPGA、FIFO缓冲单元和DDR2存储单元，所述FPGA用于驱动所述第一可见光摄像头、红外摄像头以及第二可见光摄像头对应采集三路图像数据，并将所述采集到的三路图像数据通过FIFO缓冲单元存储到所述DDR2存储单元中，所述FPGA还用于控制将存储到所述DDR2存储单元的三路图像数据发送至所述手持部分的图像处理模块中。
4.如权利要求3所述的消防AR头盔装置，其特征在于，所述图像处理模块采用ARM处理器，包括DDR2数据存储单元、图像去噪单元、图像增强单元、图像配准单元、图像融合单元以及图像拼接单元，所述ARM处理器将接收到的三路图像数据缓存到DDR2数据存储单元中，并基于OPENCV视觉库利用图像去噪单元和图像增强单元依次对所述DDR2数据存储单元中读出的三路图像数据进行去噪增强处理，去噪增强处理后的第一路可见光图像数据和红外图像数据依次通过所述图像配准单元和图像融合单元进行配准融合后，通过所述图像拼接单元与经过噪增强处理的第二路可见光图像数据进行拼接，得到所述全景图像数据。
5.如权利要求1所述的消防AR头盔装置，其特征在于，所述图像处理模块还包括数据编码压缩单元，基于H.264编码库对所述全景图像数据进行压缩和编码处理，以得到便于通过所述无线通信模块进行传输的图像数据。
6.如权利要求1或5所述的消防AR头盔装置，其特征在于，所述无线通信模块包括4G通信模块或WIFI模块。
7.如权利要求1或5所述的消防AR头盔装置，其特征在于，所述定位导航模块还包括RFID电子标签，设置于火灾现场的多个RFID读取器用于将读取到的RFID电子标签信息发送给后台服务器，由后台服务器基于接收到的RFID电子标签信息计算得到RFID电子标签的位置。
8.如权利要求3或4所述的消防AR头盔装置，其特征在于，所述AR显示模块包括AR眼镜驱动单元、第一LVDS接口、第二LVDS接口、数据转化单元和AR眼镜，所述AR眼镜驱动单元通过第一LVDS接口与所述AR眼镜上的第二LVDS接口连接，所述AR眼镜驱动单元用于将返回的所述全景图像数据进行处理以产生驱动图像信息并通过所述第一LVDS接口发送给第二LVDS接口，由所述数据转化单元对第二LVDS接口接收的驱动图像信息进行数据转化后通过所述AR眼镜进行显示。
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