[发明专利]火场地图动态重构及危险品边缘检测的消防面罩

权利要求书

1.一种火场地图动态重构及危险品检测的消防面罩，包括面罩本体，面罩本体为可容纳头部的腔室，后端为防火披肩，其特征在于，面罩本体上安装有电源模块，以及均与电源模块连接的数据采集模块、危险品检测模块、数据传输模块、主控制器和自组网定位通讯模块，主控制器包括数据分析模块、危险品识别模块，数据采集模块通过数据传输模块与主控制器中的数据分析模块连接，危险品检测模块与主控制器中的危险品识别模块连接，数据分析模块和危险品识别模块均经过自组网定位通讯模块与外部的控制中心通信，外部的控制中心对每个火场地图动态重构及危险品检测的消防面罩上传的数据进行存储，形成数据库；数据采集模块包括图像采集单元、温度采集单元和气体采集单元，数据分析模块包括场景重构单元、温度分析单元和气体分析单元，温度分析单元和气体分析单元均与场景重构单元连接，图像采集单元与场景重构单元连接，温度采集单元与温度分析单元连接，气体采集单元与气体分析单元连接；温度分析单元分析得到的火源位置标注在场景重构单元重构的三维重构地图中的相应位置，气体分析单元分析得到的气体浓度信息标注在场景重构单元重构的三维重构地图中的相应位置；危险品识别模块采用3D点云标注的方法将所识别的危险品位置标注在由场景重构单元重构的三维重构地图中的相应位置；图像采集单元包括红外摄像头和RGB-D摄像头，场景重构单元包括实时定位子单元和场景重构子单元，实时定位子单元和场景重构子单元连接，场景重构单元采用EX-SLAM方法对火场地图进行动态重构；EX-SLAM方法基于SLAM框架，包括特征跟踪、局部建图、闭环和全局BA优化，通过词袋模型的位置识别模块加速特征匹配，以及包含地图点、互视图、关键帧、生成树的地图模块进行建图，实现地图重用、回环检测以及重新定位；特征跟踪、局部建图、闭环为三个并行线程，全局BA优化为一个独立线程，具体为：将当前消防面罩的RGB-D摄像头采集的图像进行ORB特征提取与匹配，利用PROSAC算法剔除匹配误差，初始化位姿，跟踪重建的局部地图，优化位姿，确定新关键帧，基于新关键帧对地图点进行剔除和/或增加，进行局部BA优化，剔除关键帧，再调取外部控制中心的数据库中的每一个关键帧进行闭环检测和闭环矫正，当检测到闭环关键帧，向外部控制中心发送请求，外部控制中心将数据库中存储的与当前消防面罩所在位置的定位相同的三维重构地图发送给当前的消防面罩，最后进行全局BA优化，更新火场的三维重构地图，并将火场中的房间及通道信息采用3D点云标注的方法标注在三维重构地图中的相应位置；

火 场地图动态重构及危险品检测的消防面罩还包括显示模块、语音播报模块和照明灯，电源模块分别与显示模块、语音播报模块和照明灯连接进行供电，照明灯安装在消防面罩上部，场景重构单元与显示模块连接，显示三维重构地图，温度分析单元和气体分析单元均与语音播报模块连接；危险品识别模块分别与显示模块和语音播报模块连接；当温度分析单元中的分析到温度超过阈值，则语音播报模块发出报警提醒信号，当气体分析单元分析到火场中气体的成分及浓度异常时，语音播报模块发出报警提醒信号，当危险品识别模块识别到危险品时，语音播报模块发出报警提醒信号；显示模块和语音播报模块均与自组网定位通讯模块连接，自组网定位通讯模块与外部的控制中心通信连接，显示模块安装在面罩本体对应于人脸的位置；

自组网定位通讯模块包括定位单元、通讯单元和无线传输单元，定位单元通过无线传输单元与外部控制中心连接，显示模块通过无线传输单元与外部控制中心连接，语音播报模块通过通讯单元与外部控制中心连接，自组网定位通讯模块基于外部的基站进行工作，无线传输单元基于超宽带技术，将显示模块中由场景重构单元重构的三维重构地图传输到外部控制中心的面板中，外部控制中心通过无线传输单元接收定位单元中的位置信息，在显示模块中场景重构单元重构的三维重构地图的相应位置进行实时标注出每个消防人员的位置，形成火场布置图，并显示在外部控制中心的面板上；外部控制中心通过语音播报模块对戴有消防面罩的消防人员进行指挥。

2.根据权利要求1所述的火场地图动态重构及危险品检测的消防面罩，其特征在于，危险品检测模块采用光纤探测器，危险品识别模块存储有光纤探测器探测液化气罐后所产生的光强和光相位的数据变化信息，在火场中，危险品识别模块将危险品检测模块探测的信息与储存的光纤探测器探测液化气罐后所产生的光强和光相位的数据变化信息进行对比，判断火场中是否存在液化气罐。