基于增強現實、空間掃描與手勢識別技術的智能安全帽的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及施工安全設備領域，尤其涉及一種基于增強現實、空間掃描與手勢識別技術的智能安全帽。
【背景技術】
[0002]隨著計算機硬件技術的飛速發展與信息技術的不斷進步，具有通信功能的電子設備性能越來越高而且非常普及，如智能手機、平板電腦等。這些移動終端因其強大的處理能力與便攜性、易用性越來越受到一線工程作業人員的青睞。但是在使用過程中仍有一些不足，與臺式機電腦屏幕相比，移動終端的屏幕較小，看起來不方便;使用時須用手持拿與操作，而且必須轉頭面向屏幕，影響正常工作等。
[0003]專利CN104522921A公布的“增強現實智能安全帽”，該發明在安全帽上加裝了電源、控制平臺系統、光機臂，其中光臂機上設置了視網膜成像投影儀將高清圖像輸出于視網膜上，此外還在光機臂上還設置了攝像頭與麥克風，麥克風可采集用戶的語音口令配合內置的語音識別模塊對控制平臺系統進行操作。由此可以達到解放施工人員雙手，便捷現場辦公的目的。
[0004]但是上述方案仍存在一定不足:一、其顯示系統較為簡單，只能進行單眼投射顯示，并且光機臂的存在也部分遮擋了佩戴者的視線。二、人機交互方式采用了語音控制方法。該方法雖可實現解放施工人員雙手目的，但是也限制了復雜人機交互的可能性(如對顯示的圖像進行平移、翻轉等操作)，不能勝任復雜三維模型的顯示與操作。
【發明內容】
[0005]本發明主要解決現有技術的智能安全帽只能進行單眼投射顯示、光機臂遮擋佩戴者視線以及人機交互受限制等技術問題，提出一種基于增強現實、空間掃描與手勢識別的智能安全帽，整合了目前增強現實與智能設備領域先進技術，并具安全帽功能，以提升施工現場人員工作效率與工作質量。
[0006]本發明提供了一種基于增強現實、空間掃描與手勢識別的智能安全帽，包括:安全帽主體(1)、帽前檐傳感器單元(2)、全息投影單元(3)和帽后檐微型計算機單元(4);
[0007]所述帽前檐傳感器單元(2)設置在安全帽主體(I)的前檐下部，包括有機玻璃罩(2-1)以及設置在有機玻璃罩(2-1)內部的電路板(2-2)，所述電路板(2-2)通過數據線與帽后檐微型計算機單元(4)連接;所述電路板(2-2)上搭載手勢識別裝置、空間掃描裝置以及3D攝像裝置；
[0008]所述全息投影單元(3)設置在帽前檐傳感器單元(2)下部，包括:護目鏡(3-1)和投影單元，所述投影單元包括兩個微型投影裝置(3-3)和兩塊投影屏(3-2);其中，兩塊投影屏(3-2)分別位于左、右眼的正前方，護目鏡(3-1)設置于投影屏(3-2)遠離安全帽主體(I)的一側，兩個微型投影裝置(3-3)設置于帽前檐傳感器區(2)內且在投影屏(3-2)遠離護目鏡(3-1)的一側；
[0009]所述帽后檐微型計算機單元(4)包括外殼(4-1)、微型計算機(4-2)和電池(4-3)，所述外殼(4-1)設置在安全帽主體(I)的后檐下部，所述微型計算機(4-2)和電池(4-3)設置在外殼(4-1)內部，所述微型計算機(4-2)和電池(4-3)電連接。
[0010]進一步的，所述電路板(2-2)上設置有光強傳感器，所述光強傳感器與微型計算機(4-2)數據連接，所述光強傳感器用于感知光線強度，并將光線強度傳遞到微型計算機(4-2)0
[0011 ]進一步的，所述護目鏡(3-1)采用高強度有機玻璃。
[0012]進一步的，所述外殼(4-1)采用ABS塑料。
[0013]進一步的，所述微型計算機(4-2)包括mobile CPU,mobile GPU、主板、RAM、存儲器、GPS模塊、WiFi模塊、無線藍牙模塊以及移動通信模塊中的一種或多種；
[0014]所述mobile CPU,mobile GPU、RAM、存儲器、GPS模塊、WiFi模塊、無線藍牙模塊以及移動通信模塊分別焊接在主板上；
[0015]所述mobile GPU、RAM、存儲器、GPS模塊、WiFi模塊、無線藍牙模塊以及移動通信模塊分別與mobile CPU數據連接。
[0016]進一步的，所述主板上設置有SIM卡插槽、TF卡插槽、耳機插口以及micro usb插口中的一種或多種。
[0017]進一步的，還包括音頻輸入輸出裝置(5);
[0018]所述音頻輸入輸出裝置(5)設置在安全帽主體(I)的側面，并與佩戴者耳部對應，所述音頻輸入輸出裝置(5)通過安全帽主體(I)內部的預留空隙內的數據線與微型計算機連接。
[0019]進一步的，所述音頻輸入輸出裝置(5)包括麥克風(5-2)和音響(5-1)。
[0020]進一步的，還包括設置在安全帽主體(I)側面的開關機按鈕(6)。
[0021]進一步的，還包括設置在安全帽主體(I)內部的九軸傳感器(7)。
[0022]本發明提供的一種基于增強現實、空間掃描與手勢識別的智能安全帽，整合了先進的三維全息投影增強現實技術、手勢識別技術與空間掃描等技術，具有強大的計算功能，還具有豐富的輸入輸出形式以及通信功能，可以協助提高工程施工人員的個人及協同工作效率，與現有技術相比，具有以下優點:
[0023]1、本發明采用三維全息投影增強現實技術。屏幕范圍大，基本覆蓋人眼大部分可視范圍。相當于在佩戴者眼前實時懸掛一個巨型的透明屏幕，可顯示豐富的圖形文字信息。如在屏幕邊緣顯示當前時間、天氣等信息，或者運行的軟件的圖形界面，又如將二維平面圖形或三維模型投影在上面(如二維施工平面圖、三維建筑模型)。由于采用三維全息投影所以佩戴者可以看到立體的影像，空間感更強。另外，由于圖像是半透明“懸掛”于佩戴者眼前，所以不需要佩戴者做額外的動作即可隨時看見(智能手機或IPAD需要先拿在手里再喚醒屏幕，而且需要轉動頭部才能看到屏幕)。
[0024]2、本發明采用手勢識別系統可以方便的進行人機交互，佩戴者僅需要用手指點擊“懸掛”于眼前的屏幕上的相關功能控件即可。另外對于三維圖形的控制，佩戴者可以使用組合手勢進行縮放(如五指并攏移近或拉遠)、平移(如五指并攏手掌上下左右平動)、旋轉(如五指彎曲成“爪狀”以手腕為軸轉動)。該技術可使佩戴者采用最自然的方式進行復雜的指令操作，而無需額外的輸入設備。
[0025]3、本發明所采用的空間掃描技術實現了佩戴者周圍空間情況的實時建模。有了這些空間數據，佩戴者可以方便的應用簡單的手勢進行一些空間操作并存儲記錄，實現以前需要攜帶多個工具才能進行的操作。(如手指先后點取兩個墻面量取墻間的垂直距離或房間內凈高、點取兩個邊量梁、柱尺寸等，而以往需要帶尺、筆、梯子以及助手)
[0026]4、本發明搭載了 WiF1、藍牙、2G/3G/4G移動通信模塊，配合施工場地的信息處理中心可方便的實現服務器到人員和人員到人員的高速通信。各施工人員可從信息處理中心服務器上下載項目三維模型、二維圖紙以及施工管理與公告等信息，實時掌握項目的進度與狀態，也可以自己上傳必要的信息。另外各人員之間也可以進行實時音/視頻通信。結合定位系統以及三維模型信息可以方便的了解所有人員的位置與朝向(包括自己)，也可以進行工地內導航。所有的交互內容都可以實時顯示在全息投影屏上。節省了目前需要隨身帶圖紙、打電話交流等步驟。
【附圖說明】
[0027]圖1是本發明提供的基于增強現實、空間掃描與手勢識別技術的智能安全帽的結構示意圖；
[0028]圖2是本發明提供的基于增強現實、空間掃描與手勢識別技術的智能安全帽的左視圖；
[0029]圖3是本發明提供的基于增強現實、空間掃描與手勢識別技術的智能安全帽的爆炸圖；
[0030]圖4是手勢識別裝置的識別區域示意圖；
[0031 ]圖5是空間掃描裝置的掃描區域示意圖；
[0032]圖6是全息投影單元的示意圖。
[0033]附圖標記:1、安全帽主體;2、帽前檐傳感器單元;3、全息投影單元;4、帽后檐微型計算機單元;5、音頻輸入輸出裝置;6、開關機按鈕;7、九軸傳感器;1-1、外層帽體;1-2、內層帽體;2-1、有機玻璃罩;2-2、電路板;3-1、護目鏡;3-2、投影屏;3-3、微型投影裝置;4_1、夕卜殼;4-2、微型計算機;4-3、電池;5-1、音響;5-2、麥克風。
【具體實施方式】
[0034]為使本發明解決的技術問題、采用的技術方案和達到的技術效果更加清楚，下面結合附圖和實施例對本發明作進一步的詳細說明。可以理解的是，此處所描述的具體實施例僅僅用于解釋本發明，而非對本發明的限定。另外還需要說明的是，為了便于描述，附圖中僅示出了與本發明相關的部分而非全部內容。
[0035]圖1是本發明提供的基于增強現實、空間掃描與手勢識別技術的智能安全帽的結構示意圖。圖2是本發明提供的基于增強現實、空間掃描與手勢識別技術的智能安全帽的左視圖。圖3是本發明提供的基于增強現實、空間掃描與手勢識別技術的智能安全帽的爆炸圖。如圖1、2、3所示，本發明實施例提供的基于增強現實、空間掃描與手勢識別技術的智能安全帽包括:安全帽主體1、帽前檐傳感器單元2、全息投影單元3和帽后檐微型計算機單元4。
[0036]安全帽主體I由內層帽體1-2、外層帽體1-1組成，內層帽體1-2和外層帽體1-1相互獨立，在邊緣處由螺絲或卡扣實現連接。連接成整體的安全帽主體I內部留有部分間隙，為各電子設備與帽后檐的微型計算機單元之間的線路連接提供空間。
[0037]所述帽前檐傳感器單元2設置在安全帽主體I的前檐下部，包括透明的有機玻璃罩2-1以及設置在有機玻璃罩2-1內部的電路板2-2，所述電路板2-2通過數據線與帽后檐微型計算機單元4連接;所述電路板2-2內部搭載手勢識別裝置、光強傳感器、空間掃描裝置以及3D攝像裝置。其中所述光強傳感器與微型計算機連接，用以感知佩戴者所處環境中的光線強度，再轉變成電信號傳給微型計算機，進而實現動態調整全息投影的亮度。使投影的圖像亮度與所處環境的光強度協調。手勢識別裝置與空間掃描裝置都采用景深攝像頭實現，景深攝像頭由紅外線發射器與紅外線攝像頭組成，使用時紅外線發射器向鏡頭前的空間均勻的投射出紅外線，紅外攝像頭捕捉遇到物體反射的紅外線圖像，并據此