[发明专利]一种用于建筑物内救援的智能头盔及其救援导航方法

说明书

技术领域

本发明属于消防疏散领域，具体提出的一种用于建筑物内救援的智能头盔及其救援导航方法。

背景技术

传统救援中所使用的头盔只存在保护功能和有限的辅助作用。在建筑救援时，建筑的结构复杂封闭，可视度差且不容易及时的到达救援地点。在现有技术中，实用新型专利“一种智能救援头盔”(专利号201621221926.4)介绍了一种拥有智能辅助功能的救援头盔。在该发明的实施例中，头盔装载有高清摄像头、红外夜视灯、热释电传感器、体温传感器、脉搏传感器、声光报警装置、GPS定位装置等。高清摄像头和红外夜视灯保证正常夜间的拍摄；热释传感器可检测监控范围内的活体；体温传感器、脉搏传感器和声光报警装置可以检测头盔佩戴人员的身体状况病报警；GPS装置可对头盔佩戴人员进行定位。

上述现有技术具有以下不足。首先，上述发明使用的高清摄像头只能进行拍摄，无法进行障碍物检测或者场景建模；其次，上述发明所使用的GPS定位装置只能用于开阔地形，而无法在建筑内实现准确定位。最后，上述发明没有装置指引救援人员到达救援地点。由于建筑内结构复杂，如果没有精确的定位和直观的导航，会延缓救援时间，导致人员伤亡。

发明内容

本发明的目的是为克服已有技术的不足之处，提出一种用于建筑物内救援的智能头盔及其救援导航方法。本发明能够为使用者在建筑物内提供准确的定位，在建筑物内救援时提供引导使得救援人员快速到达救援地点，有很强的实用价值。

本发明提出的一种用于建筑物内救援的智能头盔，其特征在于，包括：头盔、CPU处理器、存储单元、重力传感器、陀螺仪、水平加速度传感器、地磁传感器、普通摄像头、深度摄像头、麦克风和语音播放器各部件，为上述各部件供电的电池，以及全息镜片；其中，重力传感器、水平加速度传感器、地磁传感器和陀螺仪组成传感器系统；传感器系统与CPU处理器、存储单元相互连接组成单片系统；普通摄像头和深度摄像头组成摄像头系统；摄像头系统、语音播放器、全息镜片、麦克风分别与单片系统连接。

一种基于如上所述智能头盔的救援导航方法，其特征在于，包括准备阶段和救援导航阶段，包括以下步骤：

1)准备阶段；具体步骤如下：

1-1)建立建筑物的三维模型；具体步骤如下：

1-1-1)从建筑物建造时的建筑图纸获得建筑物CAD平面图；

1-1-2)使用三维建模软件，将建筑物CAD平面图的地面、墙体及其它细节生成三维图形，得到建筑物的初步三维模型；

1-1-3)将步骤1-1-2)得到的的初步三维模型导入头盔中的CPU处理器中，对初步三维模型的不同的部分赋予不同的材质，最终获得建筑物的三维模型；

1-2)标定关键点；具体步骤如下：

1-2-1)确定关键点；

根据步骤1-1)建立的建筑物的三维模型，以该建筑物的入口处为原点建立三维笛卡尔坐标系O_xyz，定义三维笛卡尔坐标系O_xyz的原点和建筑物内所有的岔路口、拐角处的三维坐标点为该建筑物的关键点；在该坐标系中对所有的关键点依次进行编号，形成关键点集合W，并将集合W中的每个关键点w_i的三维坐标初始化为(0,0,0)，其中i是该关键点的编号，1≤i≤N，N是建筑物内关键点的总个数；

1-2-2)采集关键点的标定信息，完成对所有关键点的标定；

采集的标定信息包括每个关键点的三维坐标和关键点位置的局部空间信息；从三维笛卡尔坐标系O_xyz的原点出发，按照关键点集合W中编号递增的顺序，使用者佩戴头盔依次前往三维模型中各关键点在建筑中的实际位置进行关键点的三维坐标和关键点位置的局部空间信息的采集；具体步骤如下

1-2-2-1)采集关键点的三维坐标；