CN109979134A - 逃生引导装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于在一指定区域引导逃生的逃生引导装置，包含处理模块、无人载具、检测模块、通信接口与投影组件。检测模块扫描无人载具周遭的多个物件，取得各物件所在的区块至无人载具的多个距离。通信接口用于接收逃生触发信号和该指定区域的一预设三维模型。处理模块接收逃生触发信号后，驱动无人载具于指定区域中移动，以决定人体影像于预设三维模型中的实时位置，依据预设三维模型及实时位置，产生人体影像离开指定区域的逃生动线及跟随逃生动线的指示影像。投影组件投射指示影像。

Description

逃生引导装置

技术领域

本发明涉及灾害避难，尤其是一种逃生引导装置。

背景技术

灾害不可预期地发生时，如火灾或地震，若灾害发生源的附近设有灾害检测模块和警报模块，则灾害检测模块可在其周围检测灾害发生源且警报模块可警示在其周围具有一灾害发生源，以疏散灾害发生源附近的民众。然而，若民众无法及时逃离灾害发生源的影响范围而受困于受灾现场时，仅能被动地等待救援。于此期间，即搜救人员和救灾设备到达受灾现场且在受困民众安全地逃离受灾现场之前，受困民众仍处于危险的处境。

纵使搜救人员和救灾设备到达受灾现场，搜救人员在受灾现场以一生命探测器，如声波、振动、光学、二氧化碳、红外线、雷达等生命探测器，确认受困民众的所在位置，接着才开始救援受困民众。然而，若受灾现场无足够的空间以使搜救人员携带救灾设备进入(如建筑物倒塌)，或受灾现场极有可能危害搜救人员的安全(如火灾现场)时，搜救人员可从救灾现场外部操作救灾机器人排除前述情况后，再前往救援受困民众。

发明内容

碍于目前的救灾机器人，无法从受灾现场撷取影像之后，建构受灾现场的三维空间模型，并从中辨识人体影像，据以规划一条人体影像和邻近安全空间的逃生动线和投影像逃生动线的移动方向。

鉴于上述问题，本发明的一实施例提供一种逃生引导装置，逃生引导装置包含处理模块、无人载具、检测模块、通信接口及投影组件。无人载具用于在指定区域中移动。检测模块设置于无人载具，用于扫描无人载具周遭的多个物件，取得各物件所在的区块至无人载具的多个距离。通信接口设置于该无人载具，用于接收逃生触发信号和该指定区域的预设三维模型。投影组件设置于该无人载具。其中，处理模块设置于无人载具，且电性连接无人载具、检测模块及投影组件，处理模块用于在接收逃生触发信号后，驱动无人载具于指定区域中移动，并根据前述距离，持续建构实时三维模型，接着比对预设三维模型与实时三维模型的差异，以辨识实时三维模型中的人体影像，并决定人体影像在预设三维模型中的实时位置，依据预设三维模型及实时位置，规划人体影像离开指定区域的逃生动线及跟随逃生动线的指示影像，以及投影组件用于投影指示影像。因此，当逃生引导装置接收逃生触发信号后，可自动产生指示影像引导人员及时逃离受灾现场。

在另一实施例中，一种逃生引导方法，用于在一指定区域引导逃生，逃生引导方法包含以下步骤：接收逃生触发信号，载入指定区域的预设三维模型，驱动无人载具于指定区域中移动；扫描无人载具周遭的多个物件，取得各物件所在的区块至无人载具的多个距离；根据前述距离，持续建构实时三维模型；比对预设三维模型与实时三维模型的差异，以辨识实时三维模型中的人体影像，并决定人体影像在预设三维模型中的实时位置；依据实时位置及预设三维模型，产生人体影像离开指定区域的逃生动线及跟随逃生动线的指示影像；以及投射指示影像。因此，当逃生引导装置接收逃生触发信号后，可自动产生指示影像引导人体影像及时逃离受灾现场。

以下在实施方式中详细叙述本发明的详细特征以及优点，其内容足以使任何本领域技术人员了解本发明的技术内容并据以实施，且根据本说明书所公开的内容、权利要求及附图，任何本领域技术人员可轻易地理解本发明相关的目的及优点。

附图说明

图1是本发明第一实施例的逃生引导装置的外观立体图。

图2是图1中逃生引导装置的第一实施例的硬件框图示意图。

图3是图1中逃生引导装置的第一实施例的流程图。

图4是本发明第二实施例的逃生引导装置的硬件框图示意图。

图5是图4中逃生引导装置的第二实施例的流程图。

附图标记说明：

1 逃生引导装置

10 无人载具

11 飞行动力单元

12 地面移动单元

20 影像撷取模块

30 检测模块

40 储存模块

50 处理模块

60 投影组件

70 通信接口

80 手动开关

90 扬声器

具体实施方式

图1是本发明第一实施例的逃生引导装置1的外观立体图，图2是逃生引导装置1的第一实施例的硬件框图示意图。

如图1及图2所示，逃生引导装置1用于在一指定区域引导逃生。逃生引导装置1包含无人载具10、检测模块30、处理模块50、投影组件60及通信接口70。无人载具10为承载有检测模块30、处理模块50、投影组件60及通信接口70等的物体。处理模块50控制无人载具10的移动，并且电性连接检测模块30、投影组件60及通信接口70。

如图1与图2所示，无人载具10由处理模块50控制，用于在指定区域中移动。无人载具10可为飞行载具(例如四轴飞行器)，也可以是地面载具，或者同时具备飞行能力以及地面移动能力的载具。

如图2所示，检测模块30设置于无人载具10，用于扫描无人载具10周遭的多个物件，取得各物件所在的区块至无人载具10的多个距离；这些多个距离的数据可用于建立各物件的三维模型。检测模块30可以是但不限于深度摄影相机(Stereo Camera)(例如飞行测距(Time of Flight，TOF)摄影相机)、或其他的光学、声学测距装置，只要可以检测距离的检测元件即可。

如图2所示，通信接口70设置于无人载具10，用于接收逃生触发信号与指定区域的一预设三维模型，并传送给处理模块50。通信接口70可以包含无线接口，例如全球行动通信系统(GSM)/通用封包无线服务(GPRS)、3G、4G、5G等行动通信技术，或者支援如Wi-Fi无线网络、蓝牙等区域性无线通信技术而与其他可连网的装置连线。通过该无线接口，通信接口70可以接收远程保存的预设三维模型，并将其传送给处理模块50。预设三维模型可以是指定区域中一个或多个建物结构图(如楼层平面图、立体结构图)的参数，例如，建物内的梁、柱、出入口等长度、高度或深度，再加上不属于建物结构的物件。预设三维模型可由远程接收并载入，并且在载入后依据指定区域的状态进行更新。

如图2所示，处理模块50设置于无人载具10，且电性连接无人载具10、检测模块30及通信接口70。处理模块50由通信接口70载入预设三维模型，据以设计路线以控制无人载具10于指定区域中移动，并以检测模块30执行扫描作业。

当处理模块50接收逃生触发信号之后，处理模块50驱动无人载具10开始于指定区域中移动，并且持续通过检测模块30取得各物件所在的区块至无人载具10的多个距离，以依据多个距离持续建构一实时三维模型。

接着，处理模块50比对预设三维模型与实时三维模型的差异，以便于找出在实时三维模型内存在，但在预设三维模型内不存在的差异物件。若差异物件是在指定区域中的人员，则处理模块50可辨识出人体影像。

当处理模块50辨识差异物件是人体影像时，即表示找到位于指定区域中的人员，处理模块50可决定人体影像于预设三维模型中的实时位置，亦即人员在指定区域中的实时位置。处理模块50再依据预设三维模型及实时位置，设计产生人体影像离开指定区域的一逃生动线。最后，处理模块50依据实时位置，产生跟随逃生动线的指示影像。

如图2所示，投影组件60位于无人载具10，并且电性连接于处理模块50。投影组件60投射指示影像，用于指示逃生动线的移动方向。投影组件60可以是但不限于一个或多个激光投影相机。更进一步来说，激光投影相机还可以调整投影像的方向、明暗、大小等投影像参数。举例来说，当处理模块50产生逃生动线及跟随逃生动线的指示影像时，激光投影相机可投射指示影像，例如：直行方向、转弯方向、停止移动等图像。

指示影像可以是一个简单的箭头，方向朝向逃生动线指引的方向，逃生动线可以是从人体影像于预设三维模型中的实时位置到离开预设三维模型路线，也就是人员可以离开指定场所的路线，逃生动线通常可以指向逃生梯位置或缓降梯。因此当人体影像(即人员)移动时，处理模块50可依据移动中的人体影像，控制无人载具10跟随，并且持续更新人体影像的实时位置，进而持续变更指示影像以符合逃生动线的行进方向，并经由投影组件60投影指示影像，以引导人员遵循逃生动线的行进方向移动。

另一实施例中，通信接口70也可以包含有线接口，于无人载具10停留在一底座充电时，同时以有线接口连接于底座，藉以从底座接收逃生触发信号。逃生触发信号可由指定区域的消防监控系统依据检测结果自动发出，也可以是由管理人员手动以保全管理系统发出逃生触发信号。

举例来说，当指定区域内的烟雾检测器被烟雾触发时，烟雾检测器可传送触发事件(如烟雾触发的信号及烟雾检测器周围的影音信息)至消防监控系统，接着消防监控系统就会判定灾害发生，而通过通信回路发出逃生触发信号；或消防监控系统将灾害警示信号以及相关信息(例如现场实时影像)传送至保全管理系统，由管理人员决定是否由保全管理系统手动发出逃生触发信号。

在另一实施例中，请再参阅图2，逃生引导装置1还包含影像撷取模块20，设置于无人载具10，以撷取无人载具10周围的实时影像。一实施例中影像撷取模块20可以为RGB相机。处理模块50可以通过通信接口70将人员的实时位置以及实时影像对外传送，以使救难人员可以掌握状况进行协助。也就是求救信息包含人员的实时位置以及可以看到人员周遭状况的实时影像。

在另一实施例中，请再参阅图2，逃生引导装置1进一步包含手动开关80。手动开关80电性连接于处理模块50，用以手动产生逃生触发信号。也就是说，既使处理模块50没有由外部接收到逃生触发信号，只要人员判断有灾害发生时，人员也可以自行启动逃生引导装置1。

在另一实施例中，请再参阅图2，逃生引导装置1还包含储存模块40，其设置于无人载具10，储存指定区域的预设三维模型。从而在无线信号不好的情况下，可直接从无人载具10所承载的储存模块40上读取出预设三维模型。

请参阅图2与图3所示，图3是逃生引导装置1的第一实施例的流程图，包含以下步骤。

首先，处理模块50通过通信接口70接收逃生触发信号，由储存模块40载入指定区域的预设三维模型，借此驱动一无人载具10于指定区域中移动，如步骤S110所示。

接着，以检测模块30扫描无人载具10周遭的多个物件，取得各物件所在的区块至无人载具10的多个距离，如步骤S120所示。

在持续取得多个距离之后，处理模块50根据多个距离，持续建构实时三维模型，如步骤S130所示。

在无人、无特定事件发生的状态下，实时三维模型会跟预设三维模型的某一部分相符合，因此可据以判断这个实时三维模型是在什么位置取得；若是大致跟预设三维模型的某一部分相符合，而有小部分差异时，差异的部分就有可能是人员或是新增的物件。

因此，处理模块50接着比对预设三维模型与实时三维模型的差异，以辨识实时三维模型中的人体影像，如步骤S140所示。若未发现人体影像，则处理模块50持续控制无人载具10移动，并以检测模块30持续扫描。

若发现人体影像，处理模块50决定人体影像于预设三维模型中的实时位置，如步骤S150所示。

接着，处理模块50依据实时位置及预设三维模型，产生人体影像离开指定区域的一逃生动线及跟随逃生动线的指示影像，如步骤S160。

最后，处理模块50控制投影组件60投射指示影像，如步骤S170。

之后，处理模块50会控制无人载具10跟随人体影像，如步骤S180所示，并持续更新人体影像的实时位置并且更新逃生动线，而改变指示影像的内容。

请参阅图4所示，为本发明第二实施例所公开的一种逃生引导装置1的硬件框图示意图。第二实施例大致与前述实施例相同，不同之处在于，逃生引导装置1还包括扬声器90。

如图4所示，扬声器90设置于无人载具10且电性连接于处理模块50。处理模块50组产生跟随逃生动线的声音指示，扬声器90用于发出该声音指示。例如，处理模块50判断人体影像的实时位置接近下一个岔路口或到达下一个岔路口时，处理模块50以投影组件60投影的逃生动线指向右转，并且将需要右转的逃生动线转换为声音指示，扬声器90可拨放声音指示，即人体影像可以听到距离岔路口任意数值的公尺，或者听到在岔路口要右转的声音指示，以跟随逃生动线。

在另一实施例中，请再参阅图4，无人载具10还包含飞行动力单元11与地面移动单元12。飞行动力单元11与地面移动单元12可分别以飞行方式以及地面移动方式驱动无人载具10进行移动。举例来说，无人载具10可以是但不限于四旋翼无人飞机，其具有飞行动力单元11和地面移动单元12。飞行动力单元11可以是螺旋桨组件(包含螺旋桨与驱动件)或喷射引擎组件(包含涡轮组件)，以驱动逃生引导装置1在空中飞行。地面移动单元12可以是动力组件，如车轮组件(包含驱动件与传动组件)，并经由动力组件驱动多轮子转动以带动逃生引导装置1在陆地上移动。

处理模块50用于选择地控制飞行动力单元11及地面移动单元12其中之一以驱动无人载具10移动。通常在无人载具10移动时，处理模块50是优先控制飞行动力单元11驱动无人载具10。在飞行过程中，处理模块50会持续分析检测模块30以及影像撷取模块20撷取到的数据，判断无人载具10的飞行路径是否被阻断；例如，因为灾害事件的掉落物挡住飞行路径，或是飞行路径上充满浓烟，导致检测模块30以及影像撷取模块20无法作用，此时处理模块50就会控制飞行动力单元11让无人载具10将落到地面，并切换为以地面移动单元12驱动无人载具10。

请参阅图4与图5所示，图5是逃生引导装置1的第二实施例的流程图。第二实施例的流程主要是依据第一实施例所公开者增加步骤，以下仅就不同处说明，相同的步骤部分不再赘述。

如图5所示，在步骤S150或是S180之后，处理模块50会持续判断人员是否还能移动。其中，处理模块50会持续监控人体影像的移动状态，如步骤S181所示。若人体影像于一时间门槛值内未移动时，处理模块50通过通信接口70传送求救信息，如步骤S182所示。

求救信息包含人体影像于预设三维模型中的实时位置，以指示救难人员协助救援受困或是失去行动能力的人员。

如图5所示，于步骤S150判断人体影像于预设三维模型中的实时位置，处理模块50也会同时比对预设三维模型与实时三维模型的差异，并辨识出不属于人体影像的障碍物，如步骤S151所示，若有，例如倒塌的物件或陈列的物件形成的障碍物，甚至是灾害源形成的障碍物(如大火、浓烟)，则处理模块更新步骤S160的逃生动线，而使逃生动线不通过障碍物，避免障碍物阻碍人员逃生，如步骤S152所示。

若，处理模块50无法产生不通过障碍物的逃生动线，致使处理模块50无法更新逃生动线时，如步骤S153，则以通信接口70发出求救信息，如步骤S182所示，如前所述，求救信息包含人体影像于预设三维模型中的实时位置，也可以包含影像撷取模块20所撷取的无人载具10周遭的实时影像。

在判断人体影像的实时位置时，处理模块50若判断人体影像已经离开预设三维模型的范围，亦即被引导的人员已经离开所述指定区域，则处理模块50控制无人载具10重返指定区域，由步骤S120开始重新寻找其他人员(亦即辨识人体影像)。

在平时没有接收逃生触发信号时，处理模块50也可以依据一排程，定期控制无人载具10在指定区域内移动取得实时三维模型，以更新预设三维模型，使得预设三维模型更符合指定区域的实际状况。

通过以上所公开的一或多个实施例所述的逃生引导装置及相应的方法，可以从受灾现场撷取影像，建构受灾现场的三维空间模型，并从中辨识人体影像，据以规划一条人体影像和邻近安全空间的逃生动线和投影像逃生动线的移动方向。

Claims (10)

1.一种逃生引导装置，用于在一指定区域引导逃生，其特征在于，该逃生引导装置包含：

处理模块；

无人载具，用于在该指定区域中移动；

检测模块，设置于该无人载具，用于扫描该无人载具周遭的多个物件，取得各该物件所在的区块至该无人载具的多个距离；

一通信接口，设置于该无人载具，用于接收逃生触发信号和该指定区域的预设三维模型；以及

投影组件，设置于该无人载具；

其中，该处理模块设置于该无人载具，且电性连接该无人载具、该检测模块及该投影组件；该处理模块用于在接收该逃生触发信号后，驱动该无人载具于该指定区域中移动，并根据该多个距离，以持续建构实时三维模型，接着比对该预设三维模型与该实时三维模型的差异，以辨识该实时三维模型中的人体影像，并决定该人体影像于该预设三维模型中的实时位置，依据该预设三维模型及该实时位置，产生该人体影像离开该指定区域的逃生动线及跟随该逃生动线的指示影像；该投影组件用于投射该指示影像。

2.如权利要求1所述的逃生引导装置，其特征在于，还包含手动开关，电性连接该处理模块，用以手动产生该逃生触发信号。

3.如权利要求1所述的逃生引导装置，其特征在于，还包含影像撷取模块，设置于该无人载具且电性连接于该处理模块，用以撷取该无人载具周遭的实时影像，且该求救信息还包含该实时影像。

4.如权利要求1所述的逃生引导装置，其特征在于，该无人载具具有飞行动力单元以及地面移动单元，设置于该无人载具且分别电性连接于该处理模块，该处理模块用于选择地控制该飞行动力单元及该地面移动单元其中之一以驱动该无人载具移动。

5.如权利要求1所述的逃生引导装置，其特征在于，还包含扬声器，设置于该无人载具且电性连接于该处理模块，用于发出该处理模块产生的跟随该逃生动线的声音指示。

6.如权利要求1所述的逃生引导装置，其特征在于，还包含储存模块，设置于该无人载具且电性连接于该处理模块，用于储存该指定区域的该预设三维模型。

7.如权利要求1所述的逃生引导装置，其特征在于，该处理模块用于辨识该人体影像于一时间门槛值内未移动时或者于无法产生不通过该障碍物的该逃生动线时，该处理模块以该通信接口传送求救信息，该求救信息包含该人体影像于该预设三维模型中的实时位置；和/或，该处理模块用于比对该预设三维模型与该实时三维模型的差异，并辨识出不属于该人体影像的障碍物时，该处理模块更新该逃生动线而使该逃生动线不通过该障碍物；和/或，该处理模块用于根据排程定期控制该无人载具在该指定区域内移动而取得该实时三维模型，以更新该预设三维模型。

8.一种逃生引导方法，用于在一指定区域引导逃生，其特征在于，该逃生引导方法包含以下步骤：

接收逃生触发信号，载入该指定区域的预设三维模型，驱动无人载具于该指定区域中移动；

扫描该无人载具周遭的多个物件，取得各该物件所在的区块至该无人载具的多个距离；

根据该多个距离，持续建构实时三维模型；

比对该预设三维模型与该实时三维模型的差异，以辨识该多个物件中存在的人体影像，并决定该人体影像于该预设三维模型中的实时位置；

依据该实时位置及该预设三维模型，产生该人体影像离开该指定区域的逃生动线及跟随该逃生动线的指示影像；以及

投射该指示影像。

9.如权利要求8所述的逃生引导方法，其特征在于，该人体影像于一时间门槛值内未移动时，或者，于无法产生不通过该障碍物的该逃生动线时，传送求救信息，该求救信息包含该人体影像于该预设三维模型中的实时位置。

10.如权利要求8所述的逃生引导方法，其特征在于，当比对该预设三维模型与该实时三维模型的差异，并辨识出不属于该人体影像的障碍物时，更新该逃生动线而使该逃生动线避开该障碍物。