[發明專利]一種具有變視角雙目結構的消防炮系統及方法

在審

• 申請號: 202110401789.1
• 申請日: 2021-04-14
• 公開（公告）號: CN113041537A
• 公開（公告）日: 2021-06-29
• 發明（設計）人: 李偉;潘祿;劉秀梅;朱勁松;張帥帥;李貝貝;趙戈
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學
• 主分類號: A62C31/00
• 分類號: A62C31/00;A62C31/28
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 王美章

本發明公開了一種具有變視角雙目結構的視覺消防炮系統及方法，系統包括消防炮，所述消防炮的底部設有用于檢測及調整消防炮水平與俯仰角度的消防炮角度調整機構；還包括：變視角雙目視覺系統，設置在消防炮的后方，用于識別當前視角的火場圖像，并發送信號給控制器，所述控制器計算變視角雙目視覺系統旋轉后的消防炮坐標，進而計算火場相對于消防炮的空間位置，以及消防炮對準火場所需的水平與俯仰旋轉角度，控制器發送指令控制消防炮轉動，消防炮噴射滅火劑。本發明解決了現有基于雙目視覺定位的智能化消防炮視角單一，難以識別定位視場以外的火場的問題。

技術領域：

本發明涉及一種具有變視角雙目結構的智能消防炮系統及方法，屬于消防領域。

背景技術：

近年來，隨著消防產品強制性認證等政策的取消，智能消防設備的層出不窮，尤其是以視覺為主的智能化消防炮，研究眾多。以視覺為主的智能化消防炮可在無人參與的情況實進行發現火場、定位火場等滅火動作，提高了滅火效率，降低了人為參與滅火場景造成的事故發生率。

申請號CN201811062299.8的專利提出了一種基于火源定位識別的消防機器人控制方法，利用已標定的雙目紅外攝像頭對火源進行識別與定位，然后計算消防炮的俯仰角，該專利構建了紅外雙目系統，但是紅外相機的視角范圍是有限的，當目標火場不在當前紅外雙目系統的視角范圍時，如何進行識別定位，該專利并未給出方法。

申請號201310473133.6的專利公開了一種旋轉可調式雙目視覺的目標識別定位裝置及其在農業果實采摘機械的應用，該專利通過將雙目攝像機安裝在可旋轉底座上的實現多自由度的運動，同時也給出了其在農業果實采摘上的應用，但是該專利并未詳細說明旋轉可調雙目攝像機是如何定位的。

申請號CN201610622640.5的專利公開了一種擴展雙目相機定位范圍的方法和裝置，可判斷目標是否超出雙目相機視場，控制底座帶動雙目相機的鏡頭旋轉，使雙目相機的視場一直覆蓋待定位目標，同時該專利也給出了旋轉后坐標系轉化的方法，該專利主要公開了雙目相機旋轉后的目標定位方法，但是當水平旋轉時，并不能按照該專利的所提出了坐標系轉換方法進行計算。

由此可見，現有基于雙目視覺技術的消防炮存在以下不足：

第一.在滅火場景中，由于安全距離的限制，火場往往與滅火設備的距離往往較大，而現有雙目視覺系統在大距離定位情況下，由于光學原理限制，其成像畫面較小，拍攝的火災場景有限；因此,雙目視覺系統視角范圍固定，面對滅火場景，火場有可能會超出對當前的雙目視覺系統的視場范圍，針對超出視場范圍，如何對火場進行識別與定位，研究相對較少。

第二.現有旋轉雙目視覺系統的研究重點多側重于視角變換后，目標的空間坐標是如何變化的以及標定參數的優化，而如何根據變換后的坐標進行控制等的研究相對較少。

發明內容

針對以上問題：本文提出了一種具有變視角雙目結構的智能消防炮系統及方法，該系統具有變視角雙目視覺系統，可在多視角主動發現火場、定位火場，提高了識別與定位火場的范圍；同時，該系統可根據變視角后的雙目視覺系統的定位結果控制消防炮噴射滅火劑，提高了消防炮的滅火效率。

為了實現上述技術目的，本發明采用如下的技術方案：

一種具有變視角雙目結構的智能消防炮系統，包括：

消防炮，用于噴射滅火劑，所述消防炮的底部設有用于檢測及調整消防炮水平與俯仰角度的消防炮角度調整機構；

還包括：變視角雙目視覺系統，設置在消防炮的后方，用于識別當前視角的火場圖像，所述變視角雙目視覺系統以一定角速度循環作水平方向360°旋轉與俯仰方向360°旋轉，直至檢測到火災發生，所述變視角雙目視覺系統停止轉動，并發送信號給控制器，所述控制器計算變視角雙目視覺系統旋轉后的消防炮坐標，進而計算火場相對于消防炮的空間位置，以及消防炮對準火場所需的水平與俯仰旋轉角度，控制器發送指令控制消防炮轉動，消防炮噴射滅火劑。