举高喷射消防车及其成像系统的制作方法

本实用新型涉及消防设备技术领域，特别涉及一种举高喷射消防车及其成像系统。

背景技术：

举高喷射消防车是通过多节折叠伸缩臂架将电动遥控消防炮举升至高空从多个角度灵活地喷雾、喷水或者喷射泡沫，具有作业幅度宽、射程远、流量大、可远距离高空跨障碍灭火等优点，特别适用于高层楼宇、大体建筑及易爆、易辐射、高热等常规消防车和消防员无法接近场所的火灾扑救。

一般地，举高喷射消防车大多靠操作员肉眼直接观察操作，当对高处或隔物扑火时，无法观察前端实时火场，操作受到限制。为解决该问题，目前，市场出现的一些举高喷射消防车在臂架末端装有可见光或红外摄像头，用于对火场的实时监视并搜寻火源及被困对象。

通常，火场整体监视需要宽阔视场以获得大视野，而火源及被困对象搜寻则需要高分辨率以便于识别，故成像视场角(视场尺寸)、成像分辨率是衡量这类监控设备的重要性能指标。在传统的搜寻监视系统中，由于可见光/红外成像探测器像元数量和光机结构的制约，宽视场和高分辨率往往是矛盾的，例如，具有一定成像分辨率的红外摄像头，在获取宽视场图像时，分辨率会降低，然而在获取窄视场图像时，分辨率就比较高，因此，很难通过一次成像来兼顾宽视场整体火场监视和高分辨率目标识别搜寻的要求。

技术实现要素：

基于此，有必要针对举高喷射消防车现有视频监视设备存在的火场成像无法兼顾宽视场和高分辨率的问题，提供一种具有宽视场和高分辨率的举高喷射消防车及其成像系统。

一种举高喷射消防车的成像系统，包括扫描成像装置及控制装置；扫描成像装置包括能够采集预设视场尺寸的窄视场图像的成像探测器及位于该成像探测器成像光束路径上的旋转棱镜扫描机构，该旋转棱镜扫描机构包括两个楔角和材料均相同的圆形楔形棱镜及旋转驱动机构，该成像探测器与两个该圆形楔形棱镜共轴设置，该旋转驱动机构用于分别驱动两个该圆形楔形棱镜可绕共轴轴线独立旋转，以在两个该圆形楔形棱镜形成的锥状空间视角范围内调整该成像探测器采集的窄视场图像的成像视轴，从而获取多个预设成像视轴下的窄视场图像；控制装置包括上位机、棱镜回转控制器及图像处理器，该棱镜回转控制器分别与该上位机和该旋转驱动机构连接，以由该上位机控制该棱镜回转控制器，从而分别驱动该圆形楔形棱镜绕该共轴轴线旋转至预设方位角度；该图像处理器分别与该上位机和该成像探测器连接，该图像处理器用于对该成像探测器采集的窄视场图像进行图像处理；该上位机还用于将该图像处理器处理后的多个窄视场图像拼合成宽视场图像。

上述举高喷射消防车的成像系统，通过成像探测器可采集具有一定视场尺寸下的高分辨率的窄视场图像，在该成像探测器的成像光束路径上设置两个楔角和材料均相同的圆形楔形棱镜，以在两个圆形楔形棱镜形成的锥状空间视角范围内，调整成像探测器采集的窄视场图像的成像视轴；由控制装置的上位机控制棱镜回转控制器，从而控制旋转驱动机构以分别驱动两个圆形楔形棱镜旋转至预设方位角度，而成像探测器可采集多个分别具有预设成像视轴的窄视场图像，再由上位机将各窄视场图像拼合成宽视场图像。本实用新型的举高喷射消防车的成像系统，结构简单，实现了兼顾宽视场和高分辨率的举高喷射消防车监视设备要求。

在一个实施例中，上述上位机用于根据窄视场图像的预设视场尺寸，在两个上述圆形楔形棱镜形成的锥状空间视角范围内确定预设成像视轴的系列采样指向信息，以使多个预设成像视轴下的窄视场图像无盲区拼合；上述上位机还用于根据该预设成像视轴的系列采样指向信息，控制上述棱镜回转控制器，从而分别驱动上述圆形楔形棱镜绕上述共轴轴线旋转至对应的预设方位角度，进而获取多个对应的预设成像视轴下的窄视场图像。

在一个实施例中，上述成像系统还包括显示装置，该显示装置用于显示上述窄视场图像和/或显示上述宽视场图像。

在一个实施例中，上述扫描成像装置还包括长焦镜头，该长焦镜头装设于上述成像探测器；或上述扫描成像装置还包括变焦镜头，该变焦镜头装设于上述成像探测器。

在一个实施例中，上述旋转棱镜扫描机构还包括与上述棱镜回转控制器连接的位置传感器，该位置传感器用于检测获取两个上述圆形楔形棱镜的位置信息。

在一个实施例中，上述扫描成像装置还包括密闭外壳，上述旋转棱镜扫描机构及上述成像探测器放置于该密闭外壳；其中，该密封外壳的一侧具有透明窗，该透明窗、两个上述圆形楔形棱镜及上述成像探测器间隔排布且共轴设置。

在一个实施例中，上述旋转驱动机构为环形力矩电机。

在一个实施例中，上述成像探测器为红外摄像头。

在一个实施例中，上述上位机包括存储器，该存储器用于存储上述窄视场图像和/或上述宽视场图像。

一种举高喷射消防车，包括车身本体、与该车身本体连接臂架组件及上述的举高喷射消防车的成像系统；该臂架组件包括多节可折叠伸缩的臂架，该举高喷射消防车还包括消防炮，该消防炮装设于末节的该臂架上，上述扫描成像装置装设于该消防炮顶部。

上述举高喷射消防车，通过将扫描成像装置装设于消防炮顶部，能更加靠近火场以便近距离观察，且成像探测器可采集具有一定视场尺寸下的高分辨率的窄视场图像，在该成像探测器的成像光束路径上设置两个楔角和材料均相同的圆形楔形棱镜，以在两个圆形楔形棱镜形成的锥状空间视角范围内，调整成像探测器采集的窄视场图像的成像视轴；由控制装置的上位机控制棱镜回转控制器，从而控制旋转驱动机构以分别驱动两个圆形楔形棱镜旋转至预设方位角度，而成像探测器可采集多个分别具有预设成像视轴的窄视场图像，再由上位机将各窄视场图像拼合成宽视场图像。本实用新型的举高喷射消防车的成像系统1，结构简单，实现了兼顾宽视场和高分辨率的举高喷射消防车监视设备要求。

附图说明

图1为本实用新型一实施例的举高喷射消防车的成像系统的示意图；

图2为本实用新型一实施例的举高喷射消防车的成像系统的两个楔形棱镜形成的锥状空间视角范围示意图；

图3为本实用新型一实施例的举高喷射消防车的成像系统的旋转棱镜扫描机构的示意图；

图4为本实用新型一实施例的成像视轴的系列采样点设置示意图；

图5为本实用新型一实施例的举高喷射消防车的示意图。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的较佳的实施例。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本实用新型的公开内容的理解更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“或/及”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

如图1所示，为本实用新型一实施例的一种举高喷射消防车的成像系统100，包括扫描成像装置及控制装置。扫描成像装置包括成像探测器11及位于成像探测器11成像光束路径上的旋转棱镜扫描机构12，成像探测器11用于采集预设视场尺寸的窄视场图像40，旋转棱镜扫描机构12用于调整成像探测器11采集的窄视场图像40的成像视轴41，从而获取多个预设成像视轴41下的窄视场图像40；控制装置包括上位机21、棱镜回转控制器22及图像处理器23，棱镜回转控制器22分别与上位机21和旋转棱镜扫描机构12连接，图像处理器23分别与上位机21和成像探测器11连接，图像处理器23用于对成像探测器11采集的窄视场图像40进行图像处理；上位机11还用于将图像处理器23处理后的多个窄视场图像40拼合成宽视场图像50。

应当理解地是，本实用新型定义的预设视场尺寸的窄视场图像40，当成像探测器11一定时，其中的预设视场尺寸与所需的成像分辨率相应。外部设备可对成像探测器11的成像视场尺寸进行设定，设定后的视场尺寸可对应确定窄视场图像40的分辨率。本实用新型定义的预设视场尺寸的窄视场图像40应具有高分辨率的图像，在上位机将多个窄视场图像40进行拼合成宽视场图像50后，宽视场图像50的分辨率与窄视场图像40的分辨率一致。

如图2和图3所示，进一步地，旋转棱镜扫描机构12包括旋转驱动机构121及两个楔角相同的圆形楔形棱镜122，成像探测器11与两个圆形楔形棱镜122共轴设置，旋转驱动机构121用于分别驱动两个圆形楔形棱镜122可绕共轴轴线独立旋转，以在两个圆形楔形棱镜122形成的锥状空间视角范围113内调整成像探测器11采集的窄视场图像40的成像视轴41，从而获取多个预设成像视轴41下的窄视场图像40。

应当理解地是，成像探测器11、两个圆形楔形棱镜122共轴设置，其中的共轴应理解为成像探测器11的视轴垂直通过两个圆形楔形棱镜122的中心，以使采集的窄视场图像40成像完整。

更进一步地，上位机21控制棱镜回转控制器22，从而分别驱动圆形楔形棱镜122绕共轴轴线旋转至预设方位角度。

应当理解地是，本实用新型定义的锥状空间视角范围113是由两个圆形楔形棱镜122的楔角和材料确定，当两个圆形楔形棱镜122旋转至一定方位角度时，对应地在该锥状空间视角范围113内调整成像探测器11采集的窄视场图像40的成像视轴41，从而可得到在该锥状空间视角范围113下的成像视轴41下的窄视场图像40。本实用新型定义的预设方位角度及预设成像视轴41均包括多个，每一预设方位角度与每一预设成像视轴41相对应，通过圆形楔形棱镜122旋转至多个预设方位角度，成像探测器11采集对应的多个预设成像视轴41下的窄视场图像40，上位机21将其拼合成宽视场图像50。

在一个实施例中，上述控制装置内部机构连接关系以及控制装置与扫描成像装置的连接关系都是采用传输导线进行连接，在一个实施方式中，该传输导线可以为屏蔽电缆，其有利于信息传送且不受外界干扰。

进一步地，图像处理器22对窄视场图像40进行图像处理，包括对采集的窄视场图像40进行模数转换、解码、数字化等，形成数字化图像。

上述举高喷射消防车的成像系统100，通过成像探测器11可采集具有一定视场尺寸下的高分辨率的窄视场图像40，在该成像探测器11的成像光束路径上设置两个楔角和材料均相同的圆形楔形棱镜122，以在两个圆形楔形棱镜122形成的锥状空间视角范围113内，调整成像探测器11采集的窄视场图像40的成像视轴41；由控制装置的上位机21控制棱镜回转控制器22，从而控制旋转驱动机构121以分别驱动两个圆形楔形棱镜122旋转至预设方位角度，而成像探测器11可采集多个分别具有预设成像视轴41的窄视场图像40，再由上位机21将各窄视场图像40拼合成宽视场图像50。本实用新型的举高喷射消防车的成像系统100，结构简单，实现了兼顾宽视场和高分辨率的举高喷射消防车监视设备要求。

如图4所示，在一个实施例中，上位机21用于根据窄视场图像40的预设视场尺寸，在两个圆形楔形棱镜122形成的锥状空间视角范围113内，确定预设成像视轴41的系列采样指向信息，以使多个预设成像视轴41的窄视场图像40无盲区拼合；上位机21还用于根据预设成像视轴41的系列采样指向信息，控制棱镜回转控制器22，从而分别驱动圆形楔形棱镜122绕共轴轴线旋转至对应的预设方位角度，进而获取多个对应的预设成像视轴41下的窄视场图像40。设定预设成像视轴41的系列采样指向信息可以使圆形楔形棱镜122绕共轴按一定顺序对应的旋转至预设方位角度，以获取对应的预设成像视轴41下的窄视场图像40，这些窄视场图像40能够完整地拼合成宽视场图像50而不出现盲区，以获得完整的火场范围情况。

在一个实施例中，在成像探测器11前装设长焦镜头，长焦镜头可设定成像探测器11成像的视场尺寸，从而确定成像分辨率。具体地，长焦镜头的焦距长，视场角小，同样尺寸被摄主体在底片上成像大，所以在同一距离上能拍出比标准镜头更大的影象，且适合于拍摄远处的对象。由于它的景深范围比标准镜头小，也因此可以更有效地虚化背景突出对焦主体，而且被摄主体与成像探测器11一般相距比较远，在人像的透视方面出现的变形较小，拍出的主体更生动，有利于观察火情和营救对象情况。在其他实施例中，也可在成像探测器11前装设变焦镜头，变焦镜头可以对成像探测器11成像的视场尺寸进行适应性调整，以获得所需的成像分辨率。具体地，变焦镜头可在一定范围内变换焦距，从而得到不同宽窄的视场角，且变焦镜头在不改变拍摄距离的情况下，可以通过改变焦距来改变拍摄范围，从而可以依据火场情况来变换焦距以改变成像探测器11成像的视场尺寸。

在一个实施例中，成像探测器11为红外摄像头。当发生火情时，火场因物质燃烧会产生烟雾、放出热量，同时也会产生红外辐射，红外辐射带来的红外光能快速得被红外摄像头拍摄，获得红外图像，此热红外图像不是人眼能看到的目标可见光图像，根据红外摄像头获取的窄视场图像40能够快速地判断火情和营救对象情况。进一步地，根据红外摄像头的特性，圆形楔形棱镜122的材料应当为红外透光材料。

请再次参阅图1，在一个实施例中，扫描成像装置还包括密闭外壳13，旋转棱镜扫描机构12及成像探测器11放置于密闭外壳13；密封外壳13的一侧具有透明窗，透明窗、旋转棱镜扫描机构11及成像探测器11间隔排布且共轴设置。密封外壳13有能够阻隔外部背景光及防水防尘的作用，保证成像探测器11的拍摄质量。可以理解地，当透明窗、旋转棱镜扫描机构12及成像探测器11共轴设置时，能保证成像无遮挡，且每次成像探测器11能完整的成像从而采集窄视场图像40。

应当理解地是，上述透明窗、旋转棱镜扫描机构12及成像探测器11共轴设置，成像探测器11视轴垂直通过两圆形楔形棱镜122中心和透明窗中心，如若成像探测器11为红外摄像头，也可以理解为，红外摄像头中心、两圆形楔形棱镜122中心、透明窗中心都位于同一直线。

请再次参阅图3，在一个实施例中，旋转驱动机构121为环形力矩电机。具体地，两个圆形楔形棱镜122分别嵌入于两个环形力矩电机的内圆中空结构中，以使圆形楔形棱镜122能够跟随环形力矩电机旋转。环形力矩电机结构简单，能直接带动圆形楔形棱镜122绕轴旋转，且能不阻挡成像探测器11通过圆形楔形棱镜122的成像，保证窄视场图像40成像完整。

在一个实施例中，旋转棱镜扫描机构12还包括与上位机21连接的位置传感器123，位置传感器123用于检测获取两个圆形楔形棱镜122的位置信息。

应当理解地是，上述位置信息为两个圆形楔形棱镜122旋转角度和/或方位的信息，或其他与两个圆形楔形棱镜122现处位置相关信息。

进一步地，当两个圆形楔形棱镜122旋转至预设方位角度后，位置传感器123检测获取两个圆形楔形棱镜122的位置信息并传送至上位机，上位机对该位置信息进行分析，判断该两个圆形楔形棱镜122的位置是否正确，若不正确，可发送指令至棱镜回转控制器23，进行调整补偿该预设方位角度，从而控制两个圆形楔形棱镜122旋转，到达正确的预设方位角度的位置。

请再次参阅图1，在一个实施例中，成像系统100还包括显示装置30，显示装置30用于显示窄视场图像40和/或显示宽视场图像50。

在一个实施例中，显示装置30包括切换按钮，切换显示宽视场图像50与窄视场图像40。显示器30的切换功能可以在观察宽视场图像50时，一旦发现某处异常或营救对象时，切换至对应的窄视场图像40，可以更加清楚地观察情况，以便实施下一步营救。此切换功能能利于适应火场情况，提高灭火和营救的速度。

在一个实施例中，通过显示器30较为紧凑地将各窄视场图像40或宽视场图像50依次进行播放后，也可以呈现视频动态显示。

在一个实施例中，上位机21还可以包括用于存储窄视场图像40和/或宽视场图像50的存储器。设置存储器能为之后起火原因、火灾战评提供参考资料。

如图4所示，基于上述举高喷射消防车的成像系统100，本实用新型还提供一种举高喷射消防车200，包括车身本体210、与车身本体210连接臂架组件220及上述的举高喷射消防车的成像系统100。

臂架组件220包括多节可折叠伸缩的臂架，举高喷射消防车200还包括消防炮230，消防炮230装设于末节的臂架上，扫描成像装置装设于消防炮230顶部。

上述举高喷射消防车200，通过将扫描成像装置装设于消防炮230顶部，能更加靠近火场以便近距离观察，且通过成像探测器11可采集具有一定视场尺寸下的高分辨率的窄视场图像40，在该成像探测器11的成像光束路径上设置两个楔角和材料均相同的圆形楔形棱镜122，以在两个圆形楔形棱镜122形成的锥状空间视角范围113内，调整成像探测器11采集的窄视场图像40的成像视轴41；由控制装置的上位机21控制棱镜回转控制器22，从而控制旋转驱动机构121以分别驱动两个圆形楔形棱镜122旋转至预设方位角度，而成像探测器11可采集多个分别具有预设成像视轴41的窄视场图像40，再由上位机21将各窄视场图像40拼合成宽视场图像50。本实用新型的举高喷射消防车的成像系统100，结构简单，实现了兼顾宽视场和高分辨率的举高喷射消防车监视设备要求。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。