基于增强现实、空间扫描与手势识别技术的智能安全帽制造技术

本发明专利技术涉及施工安全设备领域，提供一种基于增强现实、空间扫描与手势识别技术的智能安全帽，包括：安全帽主体、帽前檐传感器单元、全息投影单元和帽后檐微型计算机单元；所述帽前檐传感器单元设置在安全帽主体的前檐下部，包括有机玻璃罩以及设置在有机玻璃罩内部的电路板，所述电路板通过数据线与帽后檐微型计算机单元连接；所述电路板上搭载手势识别系统的传感器、空间扫描系统的深度摄像头以及3D摄像头；所述全息投影单元设置在帽前檐传感器单元下部，包括：护目镜和投影单元，所述投影单元包括两个微型投影装置和两块投影屏；所述帽后檐微型计算机单元包括外壳、微型计算机和电池。本发明专利技术能够提升施工现场人员工作效率与工作质量。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及施工安全设备领域，尤其涉及一种基于增强现实、空间扫描与手势识别技术的智能安全帽。
技术介绍
随着计算机硬件技术的飞速发展与信息技术的不断进步，具有通信功能的电子设备性能越来越高而且非常普及，如智能手机、平板电脑等。这些移动终端因其强大的处理能力与便携性、易用性越来越受到一线工程作业人员的青睐。但是在使用过程中仍有一些不足，与台式机电脑屏幕相比，移动终端的屏幕较小，看起来不方便；使用时须用手持拿与操作，而且必须转头面向屏幕，影响正常工作等。专利CN104522921A公布的“增强现实智能安全帽”，该专利技术在安全帽上加装了电源、控制平台系统、光机臂，其中光臂机上设置了视网膜成像投影仪将高清图像输出于视网膜上，此外还在光机臂上还设置了摄像头与麦克风，麦克风可采集用户的语音口令配合内置的语音识别模块对控制平台系统进行操作。由此可以达到解放施工人员双手，便捷现场办公的目的。但是上述方案仍存在一定不足：一、其显示系统较为简单，只能进行单眼投射显示，并且光机臂的存在也部分遮挡了佩戴者的视线。二、人机交互方式采用了语音控制方法。该方法虽可实现解放施工人员双手目的，但是也限制了复杂人机交互的可能性(如对显示的图像进行平移、翻转等操作)，不能胜任复杂三维模型的显示与操作。
技术实现思路
本专利技术主要解决现有技术的智能安全帽只能进行单眼投射显示、光机臂遮挡佩戴者视线以及人机交互受限制等技术问题，提出一种基于增强现实、空间扫描与手势识别的智能安全帽，整合了目前增强现实与智能设备领域先进技术，并具安全帽功能，以提升施工现场人员工作效率与工作质量。本专利技术提供了一种基于增强现实、空间扫描与手势识别的智能安全帽，包括：安全帽主体(1)、帽前檐传感器单元(2)、全息投影单元(3)和帽后檐微型计算机单元(4)；所述帽前檐传感器单元(2)设置在安全帽主体(1)的前檐下部，包括有机玻璃罩(2-1)以及设置在有机玻璃罩(2-1)内部的电路板(2-2)，所述电路板(2-2)通过数据线与帽后檐微型计算机单元(4)连接；所述电路板(2-2)上搭载手势识别装置、空间扫描装置以及3D摄像装置；所述全息投影单元(3)设置在帽前檐传感器单元(2)下部，包括：护目镜(3-1)和投影单元，所述投影单元包括两个微型投影装置(3-3)和两块投影屏(3-2)；其中，两块投影屏(3-2)分别位于左、右眼的正前方，护目镜(3-1)设置于投影屏(3-2)远离安全帽主体(1)的一侧，两个微型投影装置(3-3)设置于帽前檐传感器区(2)内且在投影屏(3-2)远离护目镜(3-1)的一侧；所述帽后檐微型计算机单元(4)包括外壳(4-1)、微型计算机(4-2)和电池(4-3)，所述外壳(4-1)设置在安全帽主体(1)的后檐下部，所述微型计算机(4-2)和电池(4-3)设置在外壳(4-1)内部，所述微型计算机(4-2)和电池(4-3)电连接。进一步的，所述电路板(2-2)上设置有光强传感器，所述光强传感器与微型计算机(4-2)数据连接，所述光强传感器用于感知光线强度，并将光线强度传递到微型计算机(4-2)。进一步的，所述护目镜(3-1)采用高强度有机玻璃。进一步的，所述外壳(4-1)采用ABS塑料。进一步的，所述微型计算机(4-2)包括mobileCPU、mobileGPU、主板、RAM、存储器、GPS模块、WiFi模块、无线蓝牙模块以及移动通信模块中的一种或多种；所述mobileCPU、mobileGPU、RAM、存储器、GPS模块、WiFi模块、无线蓝牙模块以及移动通信模块分别焊接在主板上；所述mobileGPU、RAM、存储器、GPS模块、WiFi模块、无线蓝牙模块以及移动通信模块分别与mobileCPU数据连接。进一步的，所述主板上设置有SIM卡插槽、TF卡插槽、耳机插口以及microusb插口中的一种或多种。进一步的，还包括音频输入输出装置(5)；所述音频输入输出装置(5)设置在安全帽主体(1)的侧面，并与佩戴者耳部对应，所述音频输入输出装置(5)通过安全帽主体(1)内部的预留空隙内的数据线与微型计算机连接。进一步的，所述音频输入输出装置(5)包括麦克风(5-2)和音响(5-1)。进一步的，还包括设置在安全帽主体(1)侧面的开关机按钮(6)。进一步的，还包括设置在安全帽主体(1)内部的九轴传感器(7)。本专利技术提供的一种基于增强现实、空间扫描与手势识别的智能安全帽，整合了先进的三维全息投影增强现实技术、手势识别技术与空间扫描等技术，具有强大的计算功能，还具有丰富的输入输出形式以及通信功能，可以协助提高工程施工人员的个人及协同工作效率，与现有技术相比，具有以下优点：1、本专利技术采用三维全息投影增强现实技术。屏幕范围大，基本覆盖人眼大部分可视范围。相当于在佩戴者眼前实时悬挂一个巨型的透明屏幕，可显示丰富的图形文字信息。如在屏幕边缘显示当前时间、天气等信息，或者运行的软件的图形界面，又如将二维平面图形或三维模型投影在上面(如二维施工平面图、三维建筑模型)。由于采用三维全息投影所以佩戴者可以看到立体的影像，空间感更强。另外，由于图像是半透明“悬挂”于佩戴者眼前，所以不需要佩戴者做额外的动作即可随时看见(智能手机或IPAD需要先拿在手里再唤醒屏幕，而且需要转动头部才能看到屏幕)。2、本专利技术采用手势识别系统可以方便的进行人机交互，佩戴者仅需要用手指点击“悬挂”于眼前的屏幕上的相关功能控件即可。另外对于三维图形的控制，佩戴者可以使用组合手势进行缩放(如五指并拢移近或拉远)、平移(如五指并拢手掌上下左右平动)、旋转(如五指弯曲成“爪状”以手腕为轴转动)。该技术可使佩戴者采用最自然的方式进行复杂的指令操作，而无需额外的输入设备。3、本专利技术所采用的空间扫描技术实现了佩戴者周围空间情况的实时建模。有了这些空间数据，佩戴者可以方便的应用简单的手势进行一些空间操作并存储记录，实现以前需要携带多个工具才能进行的操作。(如手指先后点取两个墙面量取墙间的垂直距离或房间内净高、点取两个边量梁、柱尺寸等，而以往需要带尺、笔、梯子以及助手)4、本专利技术搭载了WiFi、蓝牙、2G/3G/4G移动通信模块，配合施工场地的信息处理中心可方便的实现服务器到人员和人员到人员的高速通信。各施工人员可从信息处理中心服务器上下载项目三维模型、二维图纸以及施工管理与公告等信息，实时掌握项目的进度与状本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于增强现实、空间扫描与手势识别技术的智能安全帽，其特征在于，包括：安全帽主体(1)、帽前檐传感器单元(2)、全息投影单元(3)和帽后檐微型计算机单元(4)；所述帽前檐传感器单元(2)设置在安全帽主体(1)的前檐下部，包括有机玻璃罩(2‑1)以及设置在有机玻璃罩(2‑1)内部的电路板(2‑2)，所述电路板(2‑2)通过数据线与帽后檐微型计算机单元(4)连接；所述电路板(2‑2)上搭载手势识别装置、空间扫描装置以及3D摄像装置；所述全息投影单元(3)设置在帽前檐传感器单元(2)下部，包括：护目镜(3‑1)和投影单元，所述投影单元包括两个微型投影装置(3‑3)和两块投影屏(3‑2)；其中，两块投影屏(3‑2)分别位于左、右眼的正前方，护目镜(3‑1)设置于投影屏(3‑2)远离安全帽主体(1)的一侧，两个微型投影装置(3‑3)设置于帽前檐传感器区(2)内且在投影屏(3‑2)远离护目镜(3‑1)的一侧；所述帽后檐微型计算机单元(4)包括外壳(4‑1)、微型计算机(4‑2)和电池(4‑3)，所述外壳(4‑1)设置在安全帽主体(1)的后檐下部，所述微型计算机(4‑2)和电池(4‑3)设置在外壳(4‑1)内部，所述微型计算机(4‑2)和电池(4‑3)电连接。...

【技术特征摘要】
1.一种基于增强现实、空间扫描与手势识别技术的智能安全帽，其特征在
于，包括：安全帽主体(1)、帽前檐传感器单元(2)、全息投影单元(3)和
帽后檐微型计算机单元(4)；
所述帽前檐传感器单元(2)设置在安全帽主体(1)的前檐下部，包括有
机玻璃罩(2-1)以及设置在有机玻璃罩(2-1)内部的电路板(2-2)，所述电
路板(2-2)通过数据线与帽后檐微型计算机单元(4)连接；所述电路板(2-2)
上搭载手势识别装置、空间扫描装置以及3D摄像装置；
所述全息投影单元(3)设置在帽前檐传感器单元(2)下部，包括：护目
镜(3-1)和投影单元，所述投影单元包括两个微型投影装置(3-3)和两块投
影屏(3-2)；其中，两块投影屏(3-2)分别位于左、右眼的正前方，护目镜
(3-1)设置于投影屏(3-2)远离安全帽主体(1)的一侧，两个微型投影装置
(3-3)设置于帽前檐传感器区(2)内且在投影屏(3-2)远离护目镜(3-1)
的一侧；
所述帽后檐微型计算机单元(4)包括外壳(4-1)、微型计算机(4-2)和
电池(4-3)，所述外壳(4-1)设置在安全帽主体(1)的后檐下部，所述微型
计算机(4-2)和电池(4-3)设置在外壳(4-1)内部，所述微型计算机(4-2)
和电池(4-3)电连接。
2.根据权利要求1所述的基于增强现实、空间扫描与手势识别技术的智能
安全帽，其特征在于，所述电路板(2-2)上设置有光强传感器，所述光强传感
器与微型计算机(4-2)数据连接，所述光强传感器用于感知光线强度，并将光
线强度传递到微型计算机(4-2)。
3.根据权利要求1所述的基于增强现实、空间扫描与手势识别技术的智能
安全帽，其特征在于，所述护目镜(3-1)采用高强度有机玻璃。
4.根据权利要求1所述的基基于增强现实、空间扫描与...

【专利技术属性】
技术研发人员：金钊，陈勇，
申请(专利权)人：中国建筑东北设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：辽宁;21