CN112648973A - 一种消防机器人火源识别定位装置和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种消防机器人火源识别定位装置和方法，包括S1：获取待消防环境现场中温度最高点P；S2：通过双目摄像机分别对温度最高点P进行拍摄得到对应的投影点P1和P2；S3：建立三维空间坐标系，计算待消防环境现场中温度最高点P的位置。本发明通过消防机器人上的双目摄像机对目标图像(火源或高温点)的抓取，推导出目标图像与测试点的实际距离；再利用测距仪对目标图像进行距离测量，与热成像摄像机、双目像机相结合，从而获得目标图像准确的方位及距离信息，提高消防机器人识别定位火源精度。

Description

一种消防机器人火源识别定位装置和方法
技术领域
本发明涉及消防技术领域，特别涉及一种消防机器人火源识别定位装置和方法。
背景技术
发生火灾时，消防人员往往是第一时间出动救援，为人们的生命安全和财产安全带去了保障，但同时由于火灾引发的崩塌对救援造成阻碍，使得消防人员自身却有着相当大的危险性。因此随着技术的发展，消防机器人应运而生。
但火灾现场环境恶劣，浓烟密布，操作人员由于视野或环境影响，极可能出现无法瞄准的问题；即使消防人员发现并定位着火点，需遥控消防水炮进行打水定位，这中间需要较长的调试和定位耗时，对危及的恶劣环境和抢险现场来说非常不利。故如何实现消防机器人对火源的快速识别定位是快速救险的关键。
发明内容
针对现有技术中消防机器人识别定位火源精度较低的问题，本发明提出一种消防机器人火源识别定位装置和方法，通过双目摄像机和热成像定位火源的三维空间坐标，从而获得准确的方位及距离信息，提高消防机器人识别定位火源精度。
为了实现上述目的，本发明提供以下技术方案：
一种消防机器人火源识别定位装置，包括热成像、双目摄像机、测距仪和控制器，所述热成像、双目摄像机、测距仪和控制器均安装在消防机器人上。
优选的，所述热成像用于获取待消防环境现场中温度最高点；所述测距仪用于对最高温度点进行距离测量，获得准确的方位及距离信息；所述双目摄像机用于对温度最高点的图像进行抓取；控制器，用于根据温度最高点的图像、方位及距离信息计算出温度最高点的空间坐标。
优选的，所述双目摄像机包括左相机和右相机；所述测距仪为激光测距传感器。
本发明还提供一种消防机器人火源识别定位方法，具体包括以下步骤：
S1：获取待消防环境现场中温度最高点P；
S2：通过双目摄像机分别对温度最高点P进行拍摄得到对应的投影点P1和P2；
S3：建立三维空间坐标系，计算待消防环境现场中温度最高点P的位置。
优选的，所述S3包括：
以双目摄像机中左相机的光学中心位置为原点，建立三维空间坐标系，则温度最高点P的坐标为(X,Y,Z)、投影点P1的坐标为(X1,Y1)和投影点P2的坐标为(X2,Y2)，投影点P1和投影点P在Y轴方向的投影距离相等，即Y1＝Y2＝y；
则根据以下公式计算温度最高点P的位置：
Figure BDA0002850183340000021
公式(1)中，D表示左相机光学中心和右相机光学中心的水平距离，即点O1和O2的距离；
Figure BDA0002850183340000022
表示投影点P1和P2在X轴方向的投影相差距离；y表示投影点P1和P2在Y轴方向的投影距离；f表示左相机和右相机的焦距。
综上所述，由于采用了上述技术方案，与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：
本发明通过消防机器人上的双目摄像机对目标图像(火源或高温点)的抓取，推导出目标图像与测试点的实际距离；再利用测距仪对目标图像进行距离测量，与热成像摄像机、双目像机相结合，从而获得目标图像准确的方位及距离信息，提高消防机器人识别定位火源精度。
附图说明：
图1为根据本发明示例性实施例的一种消防机器人火源识别定位装置原理示意图。
图2为根据本发明示例性实施例的一种消防机器人火源识别定位方法示意图。
图3为根据本发明示例性实施例的一种消防机器人火源识别定位方法原理示意图。
具体实施方式
下面结合实施例及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
如图1所示，本发明提供一种消防机器人火源识别定位装置，包括热成像、双目摄像机、测距仪和控制器，热成像、双目摄像机、测距仪和控制器均安装在消防机器人上。例如双目摄像机包括左相机和右相机，分别作为消防机器人的“眼睛”；热成像和测距仪安装在消防机器人的顶部；控制器可安装在消防机器人的内部。
本实施例中，热成像，用于对视场范围内最高温度点进行抓取，为测距提供准确的测量方位；测距仪可采用激光测距传感器，用于利用激光对最高温度点进行距离测量，从而获得准确的方位及距离信息；双目摄像机，用于对最高温度点的图像(火源或高温点)进行抓取；控制器，用于根据最高温度点的图像、方位及距离信息计算出火源与消防机器人的实际距离。
参考图2和图3，本发明提供一种消防机器人火源识别定位方法，具体包括以下步骤：
S1：获取待消防环境现场中温度最高点P。
本实施例中，当消防机器人达到待消防环境现场后，可通过热成像获取火待消防环境现场中温度最高点P。
S2：通过双目摄像机分别对温度最高点P进行拍摄得到对应的投影点P1和P2。
本实施例中，双目摄像机包括左相机和右相机，左相机对温度最高点P进行拍摄得到对应的投影点P1，右相机对温度最高点P进行拍摄得到对应的投影点P2。
S3：建立三维空间坐标系，计算待消防环境现场中温度最高点P的位置。
本实施例中，如图3所示，以双目摄像机中左相机的光学中心位置(透镜中心)O1为原点，建立三维空间坐标系(O1-XYZ)，右相机的光学中心位置(透镜中心)为O2，温度最高点P的坐标为(X,Y,Z)。由于左相机和右相机在水平方向等高，即O1和O2均在X轴上，则投影点P1(X1,Y1)和P2(X2,Y2)在Y轴方向的投影距离相等，Y1＝Y2＝y。
由几何关系得可得：
Figure BDA0002850183340000051
投影点P1和P2在X轴方向的投影相差距离为Dx1x2＝x2-x1，结合公式(1)可计算出最高温度火源点P在三维空间坐标系下的三维坐标：
Figure BDA0002850183340000052
公式(2)中，点P的三维坐标为(X,Y,Z)；D表示左相机光学中心和右相机光学中心的水平距离，即点O1和O2的距离；
Figure BDA0002850183340000053
表示投影点P1和P2在X轴方向的投影相差距离；y表示投影点P1和P2在Y轴方向的投影距离；f表示左相机和右相机的焦距。温度最高点P与双目摄像机平面的距离为Z。
本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本发明的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。

Claims (5)

1.一种消防机器人火源识别定位装置，其特征在于，包括热成像、双目摄像机、测距仪和控制器，所述热成像、双目摄像机、测距仪和控制器均安装在消防机器人上。
2.如权利要求1所述的一种消防机器人火源识别定位装置，其特征在于，所述热成像用于获取待消防环境现场中温度最高点；所述测距仪用于对最高温度点进行距离测量，获得准确的方位及距离信息；所述双目摄像机用于对温度最高点的图像进行抓取；控制器，用于根据温度最高点的图像、方位及距离信息计算出温度最高点的空间坐标。
3.如权利要求1所述的一种消防机器人火源识别定位装置，其特征在于，所述双目摄像机包括左相机和右相机；所述测距仪为激光测距传感器。
4.一种消防机器人火源识别定位方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
S1：获取待消防环境现场中温度最高点P；
S2：通过双目摄像机分别对温度最高点P进行拍摄得到对应的投影点P1和P2；
S3：建立三维空间坐标系，计算待消防环境现场中温度最高点P的位置。
5.如权利要求1所述的一种消防机器人火源识别定位方法，其特征在于，所述S3包括：
以双目摄像机中左相机的光学中心位置为原点，建立三维空间坐标系，则温度最高点P的坐标为(X,Y,Z)、投影点P1的坐标为(X1,Y1)和投影点P2的坐标为(X2,Y2)，投影点P1和投影点P在Y轴方向的投影距离相等，即Y1＝Y2＝y；
则根据以下公式计算温度最高点P的位置：
Figure FDA0002850183330000011
公式(1)中，D表示左相机光学中心和右相机光学中心的水平距离，即点O1和O2的距离；
Figure FDA0002850183330000021
表示投影点P1和P2在X轴方向的投影相差距离；y表示投影点P1和P2在Y轴方向的投影距离；f表示左相机和右相机的焦距。
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