CN211273242U - Ar消防面罩 - Google Patents
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Abstract
AR消防面罩，包括面罩外框，面罩外框外圈包裹透明面罩，透明面罩上设置有空气呼吸罐接口，透明面罩一侧设置有AR显示单元、红外摄像头和可见光摄像头，AR显示单元的视窗位于一只眼睛的正前方，红外摄像头和可见光摄像头主体包裹在壳体内，所述的图像处理单元将可见光摄像头拍摄到的图像进行回传后台服务器，将红外摄像头以及外部设备给出的信号进行分析交互后，在AR显示单元中显示的信息及图像。采用光波导式AR显示单元体积小，重量轻；AR显示单元的视窗位于眼睛正前方，读取信息不需要转移视线；本实用新型大幅提高消防员的救援效率和生命安全。
Description
技术领域
本实用新型属于消防救援设备技术领域，特别涉及AR消防面罩。
背景技术
现有消防面罩含有单一的透明面罩，用于保护消防员面部不受外界伤害，无其他显示设备。现有上述产品如需实现AR显示的功能，需要额外配备其它设备。
专利号201910341666.6中所述增强显示模块为OLED屏+自由曲面镜片的方式，其安装于头盔上。而增强显示模块需要与瞳孔保持固定的距离和角度才能正常工作，否则会引起脱焦或图像的畸变。其与头盔相连，由于头盔在实际的使用工况中无法保证与头部的稳定连接，会发生偏移或松动，故此方案无法保障AR增强显示模块的正常工作。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺陷，本实用新型的目的在于提供一种AR消防面罩，采用光波导式AR显示，单元体积小，重量轻；AR显示单元的视窗位于眼睛正前方，读取信息不需要转移视线；AR显示设备通过连接其他外部设备，为消防员显示被救援者的位置轮廓、消防员所处的位置信息、消防员生命体征、消防设备状态信息等，为指挥中心提供现场画面等功能，从而大幅提高消防员的救援效率和生命安全。
为了实现上述目的，本实用新型的技术方案为：
AR消防面罩，包括面罩外框1，面罩外框1外圈包裹透明面罩2，透明面罩2上设置有空气呼吸罐接口6，透明面罩2一侧设置有AR显示单元3、红外摄像头4和可见光摄像头5，AR显示单元3的视窗位于一只眼睛的正前方，红外摄像头4和可见光摄像头5主体包裹在壳体内，壳体内还集成有图像处理单位，所述的图像处理单元将可见光摄像头5拍摄到的图像进行回传后台服务器，将红外摄像头4以及外部设备给出的信号进行分析交互后，在AR显示单元3中显示信息及图像。
AR显示单元3采用光波导式AR显示单元。
所述的AR显示单元3与眼睛的固定距离为20±4mm。
本实用新型的有益效果是：
1、体积小，重量轻。传统AR显示单元多采用反射式自由曲面或棱镜式的光学方案。前者由多组光学机构组成，单元占用体积大，后者重量重，不利于与消防救援设备集成。本实用新型采用光波导式AR显示单元，较上述两种体积更小，重量更轻。
2、视窗位于眼睛正前方，读取信息更实时。光波导式AR显示单元放置于眼睛正前方，于眼睛固定距离约20mm。读取信息不需要转移视线。而现有技术中的反射式自由曲面或棱镜式AR显示单元放置于眼睛更前方或下方，读取信息时需转移视线，影响救援及逃生效率。
3、AR显示单元在实际使用时需与眼睛保持固定的视距和视角，否则眼睛看到的视窗会发生失焦、畸变、缺失等问题，从而无法正常稳定使用。本实用新型将AR显示单元3固定于消防面罩，利用其稳定贴合人脸的特点，巧妙的将其作为AR显示单元的固定支架。从而保障在大动作的救援活动中，AR显示单元3达到稳定使用状态。
4、提供轮廓提取信息，帮助消防员快速找到待救援者。本实用新型将红外相机、可见光相机、图像处理板、AR显示单元全部集成与消防面罩旁的壳体内，单一产品配合外接电源可直接工作，通过AR显示单元直接显示待救援者的位置轮廓信息。
本实用新型通过连接对应外置处理设备或指挥中心，将位置信息、地图、火场建筑图等信息显示于AR显示单元。
附图说明
图1是本实用新型的主视图。
图2是本实用新型的侧视图。
图3为图像处理单元信号交互示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型做详细叙述。
参照图1，AR消防面罩，包括面罩外框1，面罩外框1外圈包裹透明面罩2，透明面罩2上设置有空气呼吸罐接口6，透明面罩2一侧设置有AR显示单元3、红外摄像头4和可见光摄像头5，AR显示单元3的视窗位于一只眼睛的正前方，红外摄像头4和可见光摄像头5主体包裹在壳体内，壳体内还集成有图像处理单位，壳体侧面中间设有红外摄像头开关7，壳体侧面下方设有相机外置接口8。所述的图像处理单元将可见光摄像头5拍摄到的图像进行回传后台服务器，将红外摄像头4以及外部设备给出的信号进行分析交互后，在AR显示单元3中显示信息及图像，外部设备给出的信号来源于现有消防大系统包括的：室内定位系统、生命特征采集系统、消防设备状态采集系统，图像传输系统、数据传输系统以及后台服务器。AR显示单元3由电源供电。
AR显示单元3采用光波导式AR显示单元。
所述的AR显示单元3与眼睛的固定距离为20±4mm。
所述的图像处理单元具体为：图像处理单元将红外摄像头4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为红外相机的光心坐标，fx与fy为红外相机的焦距，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显示单元3上进行显示轮廓视频。
本实用新型的工作原理为：
可见光摄像头5拍摄到的图像回传至后台，红外摄像头开关7开启后，红外摄像头开始工作，结合拍摄到的图像，经图像处理单元分析后，向AR显示单元3提供所显示的信息及图像。3AR显示单元通过8相机外置接口与外部设备连接，实现信息及图像的交互。
本实用新型应用于消防救援领域，结合红外图像采集、分析，室内外定位分析，多传感器数据采集、分析，图像传输至指挥中心等多种技术手段，通过AR显示单元，可将分析结果在第一时间快速准确地显示于消防员眼前。从而帮助消防员在第一时间做出快速判断，准确找到被救援者的位置，制定出合理的救援及逃生方案。同时各种设备状态信息、消防员的生命体征信息的监测显示，能大幅提升消防员在火场中的生命安全。
Claims (3)
1.AR消防面罩，包括面罩外框(1)，面罩外框(1)外圈包裹透明面罩(2)，透明面罩(2)上设置有空气呼吸罐接口(6)，其特征在于，透明面罩(2)一侧设置有AR显示单元(3)、红外摄像头(4)和可见光摄像头(5)，AR显示单元(3)的视窗位于一只眼睛的正前方，红外摄像头(4)和可见光摄像头(5)主体包裹在壳体内，壳体内还集成有图像处理单元，所述的图像处理单元将可见光摄像头(5)拍摄到的图像进行回传后台服务器，将红外摄像头(4)以及外部设备给出的信号进行分析交互后，在AR显示单元(3)中显示的信息及图像。
2.根据权利要求1所述的AR消防面罩，其特征在于，AR显示单元(3)采用光波导式AR显示单元。
3.根据权利要求1所述的AR消防面罩，其特征在于，所述的AR显示单元(3)与眼睛的固定距离为20±4mm。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114306971A (zh) * | 2022-01-10 | 2022-04-12 | 应急管理部上海消防研究所 | 红外无线传输消防ar面罩及其应用方法 |
| CN115177882A (zh) * | 2022-07-07 | 2022-10-14 | 安徽中航显示技术有限公司 | 多光谱可视化空呼面罩 |
| CN115227998A (zh) * | 2022-06-18 | 2022-10-25 | 张硕 | 一种红外增强现实呼吸器面罩和方法 |
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