针对消防队员的使用平视显示器和手势感测的增强视景的制作方法

本申请要求由swapnilgopalpatil等人于2017年7月26日提交且题为“enhancedvisionforfirefighterusingheadsupdisplayandgesturesensing”的印度临时专利申请序列号201711026558的优先权，该印度临时专利申请就像以其整体再现的那样通过引用而并入本文。

关于联邦政府资助的研究或研发的声明

不适用。

对缩微胶片附录的引用

不适用。

背景技术：

在有危险的环境中，第一响应者（诸如消防队员）经常佩戴罩体，例如具有scba。在这样的有危险的环境中，视景可能经常例如由于烟雾而模糊不清。这种视景减损可能使得消防队员操作困难（例如，由于消防队员可能在观看以定位火灾和/或需要帮助的人和/或其他消防队员/响应者人员方面有困难），并且可能甚至使得消防队员难以使用可以由消防队员携带或使用的各种仪器/设备（例如，由于设备的屏幕或控制例如由于烟雾而模糊不清）。

技术实现要素：

在实施例中，面罩实施例可能包括配置为向用户提供呼吸空气的呼吸空气系统；配置为保护用户的眼睛和面部的目镜；位于面罩的一部分上、配置为捕获邻近用户的数据的相机；位于目镜的内里上、配置为靠近用户面部向用户显示信息的近眼显示器；以及附连到目镜、配置为向近眼显示器供电并控制近眼显示器、从一个或多个设备接收信息、以及经由近眼显示器显示所接收的信息的电子模块。

在实施例中，近眼显示器（例如，供面罩使用）可能包括位于面罩的内里上并且配置为向用户提供信息的显示器；以及配置为接收信息并且经由显示器显示所接收的信息的电子模块，其中电子模块包括无线通信模块。

在实施例中，方法（例如，用于向佩戴面罩的用户显示信息）可能包括从由用户携带或者位于用户附近的一个或多个设备接收信息；经由位于面罩的内里上的近眼显示器显示所接收的信息；以及基于来自用户的输入在近眼显示器的多个显示之间切换。

附图说明

为了更全面理解本公开，现在参照结合随附各图和详细描述考虑的以下简要描述，其中相同附图标记表示相同部分。

图1图示了根据本公开的实施例的包括近眼显示器的呼吸器罩的正视图。

图2a图示了根据本公开的实施例的包括近眼显示器的呼吸器罩的另一正视图。

图2b图示了根据本公开的实施例的包括近眼显示器的呼吸器罩的内部视图。

图3a-3c图示了根据本公开的实施例的供包括近眼显示器的呼吸器罩使用的示例性的基于手势的控制。

具体实施方式

一开始就应当理解到，尽管在下文中说明一个或多个实施例的说明性实现，但是所公开的系统和方法可以使用任何数目的技术来实现，不管是当前已知的还是尚未存在的。本公开绝不应当限于以下说明的说明性实现、附图和技术，而是可以在随附权利要求连同其等同方案的整个范围内修改。

术语的以下简要定义应当贯穿本申请而适用：

术语“包括”意味着包括但不限于，并且应当以它在专利背景下典型使用的方式进行解读；

短语“在一个实施例中”、“根据一个实施例”等一般意味着跟随该短语的特定特征、结构或特性可以包括在本发明的至少一个实施例中，并且可以包括在本发明的多于一个实施例中（重要的是，这样的短语并不必然地是指相同的实施例）；

如果说明书将某一事情描述为“示例性的”或“示例”，那么它应当理解为是指非排他性示例；

当与数字一起使用时，术语“大约”或“大概”等可以意指该特定数字，或者可替换地，在特定数字附近的范围，如由本领域技术人员所理解到（例如，+/-10%）；以及

如果说明书陈述到组件或特征“可以”、“能够”、“可能”、“应当”、“将”、“优选地”、“可能地”、“典型地”、“可选地”、“例如”、“经常”或“也许”（或者其它这样的语言）被包括或者具有一特性，那么并不要求该特定组件或特征被包括或者具有该特性。这样的组件或特征可以可选地包括在一些实施例中，或者它可以被排除。

本公开的实施例包括用于在有危险的环境中工作时为第一响应者提供改进的视景的系统和方法。为了在有危险的环境中工作时进行保护，消防队员可以佩戴/携带配套呼吸装置（scba），所述配套呼吸装置（scba）还可以包括个人安全报警系统（pass）以便指示环境、用户和/或由用户携带的仪器的某些特性或状况。可能重要的是使用户能够看到由pass传达的状态信息，但是当在有危险的环境中工作（诸如救火）时，烟雾可能快速地降低用户的视景，基本上使消防“看不见”并且妨碍其有效执行、寻找火灾的所在地和/或定位受害者的能力。

为了帮助定位火灾的某些部分同时具有有限的视景，消防队员可以使用手持式热成像相机（tic）以便补充其通过烟雾填充的环境的视景。附加地，消防队员可以佩戴平视显示器（hud），所述平视显示器（hud）配置为提供诸如仪器状态、环境特性以及可听、可见提醒之类的信息以便理解pass的状态。

为了操作pass、tic和/或hud，可以要求用户提供物理反馈或动作，诸如握住tic、按压一个或多个按钮。然而，取决于由用户佩戴的保护仪器以及环境因素，与该仪器的物理交互可能是困难的。典型地，不存在用于使用pass、tic和/或hud的免提操作选项。一些tic可以可用于在头盔安装单元中的消防使用，其中显示器位于头盔外部，但是烟雾填充的环境可以遮挡或者使显示器的视野模糊不清（使得使用/操纵更加困难或不可能）。典型地，tic可以不配置为连接到pass，并且因此，tic数据可以不包括在经由hud传达给用户的信息中，诸如pass的状态或者健康。

通过将数字平视近眼显示器集成到scba的面罩中，本公开的实施例提供了用于向用户提供增强的视景（包括关于周围环境的信息）的免提解决方案。近眼显示器可以与用户携带/佩戴的其它设备连接，并且可以能够向用户提供信息，而不管由于环境所致的受损的可见度如何（例如，因为显示器位于罩体内，例如经由近眼显示器）。附加地，近眼显示器可以配置为接收和显示来自安装在面罩上的tic的信息。

为了允许近眼显示器和/或与近眼显示系统通信和/或由近眼显示系统控制的仪器/设备（例如，要由近眼显示器显示其信息的设备/仪器）的免提操作，相机（例如，具有相机的系统）（其可以是tic）可以利用手势感测进行配置，其中手势可以控制近眼显示器的图形显示。图形显示可以包括当前系统状态或健康，诸如，汽缸压力、电池状态、系统故障和/或其它诊断、以及用户生物统计、环境特性、以及可以从用户携带或佩戴的一个或多个设备传达至近眼显示器的任何其它信息。近眼显示器和手势感测可以允许与pass系统的双向通信，其中手势可以指示并且引起显示器在模式之间转换。手势感测可以相比其它免提选项为优选的，因为语音识别和通信在佩戴面罩时可能是困难的。近眼显示器可以包括与scba、pass、tic或者由用户携带或佩戴的任何其它设备/仪器的无线或有线连接。附加地，近眼显示器可以与环境内的设备（例如，没有由用户佩戴但是典型地处于用户附近（例如，在相同环境区域中）的设备）无线通信，所述环境内的设备诸如本地检测器设备、无人机设备等。在一些实施例中，近眼显示器可以与所述设备中的仅一个（诸如，没有连接到pass的热成像系统）一起使用。

近眼显示器可以装配在（例如，scba系统的）典型面罩或头盔内侧以便向用户提供不间断的通信。近眼显示器可以是电池操作的，并且配置为附连到面罩的一部分。近眼显示器可以由用户可调节以便改进舒适度和可见度。

现在参照图1，示出了呼吸器罩100的示例性实施例。罩体100可以包括呼吸空气系统103，所述呼吸空气系统可以包括密封件、过滤器、阀门、软管和/或空气供给。在一些实施例中，呼吸空气系统可以包括可操作为覆盖用户的鼻子和嘴部的口/鼻杯体102。杯体102可以附连到一个或多个套筒112，其中套筒112可以附连到杯体102上的吸入阀门（未示出）。套筒112可以过滤由用户呼吸的空气。杯体102还可以包括呼出阀门110，其中用户呼出的呼吸可以通过呼出阀门110排出。杯体102可以对用户面部密封以便确保用户通过杯体102呼吸。在其它实施例中，杯体102可以没有对用户面部密封，但是可以仅引导用户的呼吸。

在一些实施例中，罩体100可以包括可操作为保护用户眼睛和/或面部的目镜104（其还可以被称为面具或面罩）。在一些实施例中，目镜104和/或口/鼻杯体102可以附连到框架101，其中框架101可以由一个或多个头部绑带106抵靠用户面部保持。在一些实施例中，框架101可以对用户面部密封，防止空气进入罩体100内里。这可以允许用户仅通过（多个）吸入阀门和呼出阀门110呼吸，并且因此用户还可以呼吸穿过套筒112的经过滤的空气。

在一些实施例中，罩体100可以包括附连到罩体100的电子模块120。在所示出的实施例中，模块120可以附连到罩体100的目镜104。罩体100还可以包括位于目镜104的内里上的近眼显示器130。电子模块120可以位于目镜104（或罩体）的内里或者目镜104（或罩体）的外面上。电子模块120可以（例如，电气地、有线地、无线地和/或可通信地）连接到近眼显示器130以便向近眼显示器130提供通信和/或电力。

罩体100还可以包括相机140，所述相机140可以包括红外（ir）相机或者热成像相机（tic）。相机140可以配置为经由有线或无线连接向近眼显示器130提供信息（例如，可通信地耦合到近眼显示器130）。电子模块120可以包括配置为在近眼显示器130与其它设备之间提供通信的无线通信模块，所述其它设备诸如相机140（例如，使得相机140与近眼显示器130之间的通信耦合可以是通过电子模块120），或者由用户携带或佩戴的任何其它设备。在一些实施例中，相机140可以装备有手势感测，其中所感测的手势可以控制近眼显示器130的显示（例如，允许用户使用手势（例如，第一手势）在不同设备/仪器之间切换/滚动）和/或使用手势（例如，使用第二手势）选择若干个设备/仪器中的一个以用于在近眼显示器上显示（例如，该所选设备的信息的显示）。在一些实施例中，相机140（例如，tic）、电子模块120和近眼显示器130可以一起工作以用于手势控制（例如，作为系统的部分）。例如，相机140可以检测用户手部运动，电子模块120可以分析来自相机140的数据以便确定所检测的手部运动/手势是否与指示预设定的控制的预限定的手势匹配，并且近眼显示器130可以依照控制进行操作（例如，当检测到匹配/匹配发生时）。

图2a-2b图示了包括相机140、电子模块120和近眼显示器130的示例性面罩100的附加视图。图2a图示了罩体100的正视图，并且图2b图示了罩体100的后视图/内部视图。在一些实施例中，罩体100可以连接到软管或其它空气供给，并且罩体100可以包括排出阀门110。

图3a-3c图示了用于近眼显示器130（如上文所示）的手势控制的显示的示例。手势控制的显示300可以包括多个“显示”，其还可以被称为屏幕或菜单。显示可以包括但不限于温度302、气体传感器读数304、无人机视景相机306、重要器官（或用户生物统计）308、热视景310（其可以由tic提供）、平视显示312（其可以包括来自pass的信息）和/或导航314（例如，用于选择和显示来自可能与系统通信的各种设备的信息）。本文描述的显示仅是示例，其中其它信息（例如，附加的和/或可替换的信息）可以包括在可用于近眼显示器的系统中。在一些实施例中，电子模块可以配置为从相机接收手势信息并且相应地控制近眼显示器的显示。

图3b和3c图示了可以用于控制近眼显示器的手势的示例。相机前方的用户手部的移动可以指示不同动作。例如，前后移动，诸如挥动或刷动320，可以指示用户想要在显示之间移动（例如，在与不同设备相关联的显示之间移动，如图3a中）。作为另一示例，拇指翘起322移动可以指示用户想要选择当前选项（例如，在显示之间移（如图3a中）之后，以便从多个设备中选择特定设备）。附加地，用户手部的其它移动可以与近眼显示器上的动作相关。因而，用户可能挥动/刷动其手部（例如，在某一范围或位置或空间窗口内）以便在可用的显示之间移动或旋转（例如，其中每一个显示与来自可通信地耦合到系统和/或可用于提供信息以便在系统中显示的多个设备中的特定设备相关联），并且可能给出拇指翘起手部手势（例如，在空间窗口内）以便选择当前或者活跃的显示。然后，近眼显示器可能显示与所选显示相关联的信息和/或从与所选显示相关联的对应设备接收的信息。

一些实施例还可以包括一种方法（其例如可能由本文描述的种类的面罩系统执行/施行），包括以下步骤中的一个或多个：通过相机（例如，热成像相机）检测罩体的用户/佩戴者的手部运动/手势（例如，其中tic/相机配置为检测用户/佩戴者的手部运动/手势（例如，在用户前方的指定空间窗口内））；从相机（例如，tic）向电子模块（其典型地包括配置为评估这样的数据并且与tic通信的处理器）传送图像/运动/手势数据；通过（例如，与tic通信的）电子模块评估图像/运动/手势数据以便确定是否检测到一个或多个预确定的控制运动/手势（例如，通过与预设定的控制图像/运动/手势标准进行比较）；响应于确定图像/运动/手势数据对应于控制图像/运动/手势标准，通过电子模块基于所检测的控制数据而向近眼显示器传送显示图像信息；通过（例如，在罩体内的）近眼显示器对显示图像信息进行显示，其中控制图像/运动/手势标准包括至少两个不同的图像/运动/手势标准（例如，对应于（a）在显示（其可能各自涉及可以接收和显示来自其的数据的不同设备/仪器）之间切换/滚动以及（b）选择显示（例如，与不同设备中的一个相关联）——例如，利用手部挥动/刷动以及拇指翘起）；以及通过电子模块和近眼显示器（例如，与各种设备/仪器相关联并且可操作或配置为与系统通信）基于第一预设定的手部运动/手势而在显示之间滚动/切换以及基于第二预设定的手部运动/手势进行选择。

在一些实施例中，方法可以包括将多个设备可通信地耦合到电子模块（例如，无线地）使得电子模块可以从设备中的每一个（例如，选择性地（例如，在不同信道上））或每个（例如，同时地（例如使用单个信道））接收信息/数据（使得在一些实施例中，电子模块决定从哪个设备接收（例如，切换至与该设备相关联的信道）并且然后向显示器传送该信息，并且在其它实施例中，电子模块可能不断地从所有（或至少多个）设备（其可能全部在单个信道上传送）接收信息并且然后在内部决定要向显示器发送哪个信息）；提供与每一个设备相关联的显示以用于滚动目的；提供与所选设备相关联的显示以用于来自所选设备的实际所接收的数据/信息的显示。在一些实施例中，系统还包括配置为与多个设备通信的pass，并且电子模块通过pass与设备中的一个或多个通信。在一些实施例中，设备中的一个是配置为从与用户/tic不同的视角/有利点/角度（例如，向电子模块）传送图像数据（例如，热图像）的无人机。在一些实施例中，方法还包括将tic、电子模块和近眼显示器附连到预存在的scba罩体（例如，将tic和电子模块安装在罩体上并且将近眼显示器安装在罩体内（例如，在面罩/目镜的内里上））；从电子模块向设备中的一个或多个传送数据，其中电子模块包括无线接收器/收发器；和/或使用热成像（例如，tic）检测用户手部运动/手势（例如，在烟雾环境内，因此控制机制将不受烟雾影响）。

已经在本文中描述了各种设备和方法，示例性实施例或方面可以包括但不限于：

在第一实施例中，面罩可以包括配置为向用户提供呼吸空气的呼吸空气系统；配置为保护用户的眼睛和面部的目镜；位于面罩的一部分上的相机；位于目镜的内里上的近眼显示器；以及附连到目镜、配置为向近眼显示器供电并控制近眼显示器、从一个或多个设备接收信息以及经由近眼显示器显示所接收的信息的电子模块。

第二实施例可以包括第一实施例的面罩，其中近眼显示器配置为由用户可调节。

第三实施例可以包括第一或第二实施例的面罩，其中相机包括热成像相机。

第四实施例可以包括第一到第三实施例中任一项的面罩，其中相机包括红外相机。

第五实施例可以包括第一到第四实施例中任一项的面罩，其中相机配置为检测来自用户的手势控制，并且向电子模块传达手势控制。

第六实施例可以包括第一到第五实施例中任一项的面罩，其中电子模块配置为从相机接收手势控制信息，并且基于所接收的手势控制信息来控制显示。

第七实施例可以包括第一到第六实施例中任一项的面罩，其中电子模块配置为从配套呼吸装置、个人安全报警系统、热成像相机、生物统计监测仪、气体检测器、一个或多个环境传感器、导航系统、基于无人机的相机系统以及其它类似设备接收信息。

第八实施例可以包括第一到第七实施例中任一项的面罩，其中呼吸空气系统包括以下中的一个或多个：过滤器、有动力的空气净化系统、汽缸和/或其它容器。

第九实施例可以包括第一到第八实施例中任一项的面罩，其中电子模块配置为从所述一个多个设备接收视频数据，并且经由近眼显示器显示视频数据。

在第十实施例中，供面罩使用的近眼显示器可以包括位于面罩的内里上并且配置为向用户提供信息的显示器；以及配置为接收信息并且经由显示器显示所接收的信息的电子模块，其中电子模块包括无线通信模块。

第十一实施例可以包括第十实施例的近眼显示器，其中电子模块配置为从相机接收手势控制信息，并且基于所接收的手势控制信息控制显示。

第十二实施例可以包括第十或第十一实施例的近眼显示器，其中电子模块配置为从配套呼吸装置、个人安全报警系统、热成像相机、生物统计监测仪、气体检测器、一个或多个环境传感器、导航系统、基于无人机的相机系统以及其它类似设备接收信息。

第十三实施例可以包括第十到第十二实施例中任一项的近眼显示器，其中近眼显示器配置为由用户可调节。

第十四实施例可以包括第十到第十三实施例中任一项的近眼显示器，其中电子模块配置为从所述一个或多个设备接收视频数据，并且经由近眼显示器显示视频数据。

在第十五实施例中，一种用于向佩戴面罩的用户显示信息的方法可以包括从由用户携带或者位于用户附近的一个或多个设备接收信息；经由位于面罩的内里上的近眼显示器显示所接收的信息；以及基于来自用户的输入在近眼显示器的多个显示之间切换。

第十六实施例可以包括第十五实施例的方法，其中接收信息包括从一个或多个设备无线地接收信息。

第十七实施例可以包括第十五或第十六实施例的方法，还包括从位于面罩上的相机接收手势控制，以及基于所接收的手势控制来控制近眼显示器。

第十八实施例可以包括第十五到第十七实施例中任一项的方法，其中所述一个或多个设备包括配套呼吸装置、个人安全报警系统、热成像相机、生物统计监测仪、气体检测器、一个或多个环境传感器、导航系统、基于无人机的相机系统以及其它类似设备。

第十九实施例可以包括第十五到第十八实施例中任一项的方法，还包括经由面罩向用户提供呼吸空气。

第二十实施例可以包括第十五到第十九实施例中任一项的方法，还包括从所述一个或多个设备接收视频数据，以及经由近眼显示器显示视频数据。

尽管已经在上文示出和描述了依照本文公开的原理的各种实施例，但是可以由本领域技术人员做出其修改，而不脱离本公开的精神和教导。本文描述的实施例仅是代表性的并且不意图为限制性的。许多变化、组合和修改是可能的并且处于本公开的范围内。源自于组合、集成和/或省略（多个）实施例的特征的可替换实施例也处于本公开的范围内。相应地，保护范围不受以上阐述的描述所限制，而是由遵循该范围的权利要求（包括权利要求的主题的所有等同方案）来限定。每一个权利要求作为进一步的公开而并入到说明书中，并且权利要求是（多个）本发明的（多个）实施例。此外，以上描述的任何优点和特征可以涉及具体实施例，但是不应该将这样颁布的权利要求的应用限于达成以上优点中的任一个或全部或者具有以上特征中的任一个或全部的过程和结构。

附加地，本文使用的章节标题被提供用于与37c.f.r.1.77之下的建议相一致或者以其它方式提供组织线索。这些标题不应该限制或者表征在可以从本公开颁布的任何权利要求中阐述的（多个）发明。具体地并且作为示例，尽管标题可能是指“技术领域”，但是权利要求不应当受在该标题之下选取以描述所谓的技术领域的语言所限制。另外，在“背景技术”中的技术的描述不应当解读为对以下的承认：某种技术是本公开中的任何（多个）发明的现有技术。“发明内容”也不应视为限制在所颁布的权利要求中阐述的（多个）发明的特性。此外，在本公开中对单数形式的“发明”的任何引用不应当用于主张本公开中仅存在单个新颖性点。可以根据从本公开颁布的多个权利要求的限制阐述多个发明，并且这样的权利要求相应地限定由此保护的（多个）发明及其等同方案。在所有实例中，权利要求的范围应该根据其自身的优点鉴于本公开进行考虑，但是不应当受本文阐述的标题的约束。

诸如“包括”、“包含”和“具有”之类的较宽术语的使用应当理解为向诸如“由…构成”、“基本上由…构成”和“基本上包括”之类的较窄术语提供支持。关于实施例的任何元件的术语“可选地”、“可以”、“可能”、“可能地”等的使用意味着并不要求该元件，或者可替换地，要求该元件，两种可替换方案都处于（多个）实施例的范围内。而且，提供对示例的引用仅仅用于说明性目的，并且不意图为排他性的。

尽管已经在本公开中提供了若干个实施例，但是应当理解到，所公开的系统和方法可以体现为许多其它的具体形式，而不脱离本公开的精神或范围。当前示例要被视为说明性而非约束性的，并且本发明不限于本文给出的细节。例如，各种元件或组件可以在另一系统中组合或集成，或者某些特征可以被省略或没有实现。

而且，在各种实施例中描述和说明为分立或分离的技术、系统、子系统和方法可以与其它系统、模块、技术或方法组合或集成，而不脱离本公开的范围。示出或讨论为与彼此直接地耦合或通信的其它物品可以通过某种接口、设备或中间组件间接地耦合或通信，不管是电气地、机械地还是以其它方式。本领域技术人员可设想到并且可以做出改变、替换和更改的其它示例，而不脱离本文公开的精神和范围。