計算出反射物體表面的點云數據，進而通過三角網格重構算法獲得鏡頭前一定范圍內的空間模型。手勢識別裝置采用近距離景深攝像頭實現，用以捕捉佩戴者面前小范圍內(如圖4，距離范圍O-1m)的手部動作三維模型并傳遞給微型計算機，經處理后對特定的手勢做出響應實現對軟件系統的操作。使用時，佩戴者將手放在眼前做點擊、滑動等手勢即可。空間掃描裝置采用遠距離景深攝像頭實現，用以對佩戴者面前較大范圍內(如圖5，距離范圍1-1Om)的空間進行實時建模，并將掃描的三維模型存于微型計算機的存儲設備中。空間掃描功能需要佩戴者通過語音或者手勢來開啟，開啟后佩戴者需要正面面對著需要掃描的物體并使其在可掃描范圍內(如圖5)。30攝像裝置由兩個并排獨立的高清攝像頭組成，間距與人眼距離近似。攝像時兩個攝像頭分別錄下存在一定視差的圖像保存成3D格式的視頻至安全帽搭載的存儲器中或通過無線網絡實時傳輸至其他終端。
[0038]所述全息投影單元3設置在帽前檐傳感器單元2下部，用以實現增強現實的功能，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設置在投影屏3-2遠離護目鏡3-1的一側(如圖6)，其主體位于帽前檐傳感器區2內，微型投影裝置3-3的出射方向朝向投影屏3-2;兩塊投影屏3-2設置于佩戴者眼睛正前方，與眼睛較近，每個眼睛前一個，由支座連接在安全帽主體I上。護目鏡3-1朝外設置，并與投影屏相對應，護目鏡3-1采用高強度有機玻璃自動變色鏡片，以防止施工現場光線明暗變化較大對全息投影效果的影響和防止鏡片破碎傷害佩戴者。兩個微型投影裝置3-3隱藏在帽檐里，不遮擋佩戴者視線。每個微型投影裝置3-3負責向其對應的投影屏3-2投射圖像。微型投影裝置3-3由微型投影儀與透鏡組組成，能夠將顯示的圖像投影至投影屏上。佩戴者雙眼各自只能看到一個投影屏3-2上的圖像，在顯示三維全息圖像時，兩個投影屏3-2上的圖像存在一定視角差，這樣佩戴者的大腦可根據兩眼的不同內容在腦中呈現出三維立體圖像。
[0039]另外，本實施例的智能安全帽還設置音頻輸入輸出裝置5，所述音頻輸入輸出裝置5包括麥克風5-2和音響5-1。安全帽主體I側面設置開關機按鈕6。具體的，麥克風5-2設置于兩個微型投影裝置3-3之間，方便錄制佩戴者的語音，音響5-1設置于安全帽主體I兩側佩戴者耳部正上方，麥克風5-2與小音響5-1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單元4連接。所有電子設配的開關統一由開關機按鈕6控制，開關機按鈕6設置于安全帽主體I右側小音響5-1外殼上。在安全帽主體I內部設置九軸傳感器7。具體的，九軸傳感器7設置在安全帽主體I內層帽體1-2、外層帽體1-1的空隙中。在安全帽主體的特征位置布置九軸傳感器7，用于空間定位與獲得佩戴者的頭部姿態，九軸傳感器7與微型計算機單元4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，可以根據捕捉的加速度、角速度計算佩戴者的頭部姿態與進行慣性定位，進而實時計算投影屏上的圖像使虛擬圖像與佩戴者眼中真實物體的空間變化相協調。
[0040]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。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2G/3G/4G移動通信模塊。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;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mobi Ie CPU數據連接。所述主板上設置有SM卡插槽、TF卡插槽、耳機插口以及micro usb插口，插槽位于帽后檐內部，開口向下。前述的三維全息投影系統、空間掃描系統、定位系統、手勢識別系統、音頻輸入輸出系統都通過數據線與主板相連，數據線布置于安全帽主體I里面。其中，本實施例的外殼4-1可以采用高強耐沖擊材料，如ABS(aery1nitrile-butadiene-styrene copolymer)塑料，防止對內部電子元件的破壞。電池
4-3采用高容量可充電鋰電池，設置于主板4-2與外殼4-1之間的夾層處。
[0041]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，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技術。三維全息投影的增強現實技術:可以實現雙目、大視角、立體的視覺效果，進而可以呈現復雜的內容展示，文字、圖片、視頻、實時三維虛擬圖像等。配合上透明的投影屏，可使佩戴者的視野無遮擋。空間掃描技術:可以實現佩戴者周圍環境的實時建模，為佩戴者的工作提供便利。手勢識別技術:提供更自然與豐富的人機交互方法，佩戴者可以通過簡單的手勢動作實現復雜的命令輸入(如對顯示的圖像進行平移、翻轉等操作)。本發明的智能安全帽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。
[0042]最后應說明的是:以上各實施例僅用以說明本發明的技術方案，而非對其限制;盡管參照前述各實施例對本發明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解:其對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分或者全部技術特征進行等同替換，并不使相應技術方案的本質脫離本發明各實施例技術方案的范圍。
【主權項】
1.一種基于增強現實、空間掃描與手勢識別技術的智能安全帽，其特征在于，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); 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； 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Ο-?) 的一側； 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。2.根據權利要求1所述的基于增強現實、空間掃描與手勢識別技術的智能安全帽，其特征在于，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)。3.根據權利要求1所述的基于增強現實、空間掃描與手勢識別技術的智能安全帽，其特征在于，所述護目鏡(3-1)采用高強度有機玻璃。4.根據權利要求1所述的基基于增強現實、空間掃描與手勢識別技術的智能安全帽，其特征在于，所述外殼(4-1)采用ABS塑料。5.根據權利要求1所述的基于增強現實、空間掃描與手勢識別技術的智能安全帽，其特征在于，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； 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； 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。6.根據權利要求5所述的基于增強現實、空間掃描與手勢識別技術的智能安全帽，其特征在于，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。7.根據權利要求1所述的基于增強現實、空間掃描與手勢識別技術的智能安全帽，其特征在于，還包括音頻輸入輸出裝置(5); 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。8.根據權利要求7所述的基于增強現實、空間掃描與手勢識別技術的智能安全帽，其特征在于，所述音頻輸入輸出裝置(5)包括麥克風(5-2)和音響(5-1)。9.根據權利要求1所述的基于增強現實、空間掃描與手勢識別技術的智能安全帽，其特征在于，還包括設置在安全帽主體(I)側面的開關機按鈕(6)。10.根據權利要求1所述的基于增強現實、空間掃描與手勢識別技術的智能安全帽，其特征在于，還包括設置在安全帽主體(I)內部的九軸傳感器(7)。
【專利摘要】本發明涉及施工安全設備領域，提供一種基于增強現實、空間掃描與手勢識別技術的智能安全帽，包括：安全帽主體、帽前檐傳感器單元、全息投影單元和帽后檐微型計算機單元；所述帽前檐傳感器單元設置在安全帽主體的前檐下部，包括有機玻璃罩以及設置在有機玻璃罩內部的電路板，所述電路板通過數據線與帽后檐微型計算機單元連接；所述電路板上搭載手勢識別系統的傳感器、空間掃描系統的深度攝像頭以及3D攝像頭；所述全息投影單元設置在帽前檐傳感器單元下部，包括：護目鏡和投影單元，所述投影單元包括兩個微型投影裝置和兩塊投影屏；所述帽后檐微型計算機單元包括外殼、微型計算機和電池。本發明能夠提升施工現場人員工作效率與工作質量。
【IPC分類】A42B1/24
【公開號】CN105639818
【申請號】
【發明人】金釗, 陳勇
【申請人】中國建筑東北設計研究院有限公司
【公開日】2016年6月8日
【申請日】2016年4月11日