CN109921818A - 一种智能多点实时三维交互头盔显示*** - Google Patents
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Abstract
一种智能多点实时三维交互头盔显示***，属于机器视觉分析技术领域，为了解决现有技术中智能头盔在无GPS信号环境中无法工作的问题，该***包括移动指挥中心单元和具备三维交互功能的多个智能头盔，多个智能头盔通过无线收发器与指挥中心单元进行通讯；移动指挥中心单元包含便携式主处理器、第一无线收发器、第一语音接收器和第一语音播报器；便携式主处理器分别与第一无线收发器、第一语音接收器和第一语音播报器相互连接，用于处理第一无线收发器传输的每个智能头盔的数据信息；第一语音接收器和第一语音播报器用于与每个智能头盔实时信息交互；该***能够在复杂的未知场景中实现全局三维地图的快速重建及实时获得其他智能头盔的位置。
Description
技术领域
本发明属于智能头盔技术领域，尤其涉及一种智能多点实时三维交互头盔显示***。
背景技术
在抢险救灾等紧急情况处理过程中，迫切需要在救灾现场实时获取复杂环境的完整三维地图并对救灾人员进行准确定位，将上述三维地图和定位信息及时传送给每个救灾人员并提供任务路线规划指示，实现上述功能的主要方法就是将三维地图及定位信息显示在救灾人员佩戴头盔上的增强现实显示器中并实时更新，上述装置对于确保救灾人员高效、安全、顺利地完成任务将具有非常重要的意义。
目前市场上大多数带定位功能头盔的开发都是基于与移动通信端的互联，并且移动通信设备主要依靠GPS进行工作，对于室内或遮挡严重的的环境GPS信号将无法使用。
中国实用新型专利，专利申请号“201621460811.0”，专利名称为“一种基于增强现实的智能导航头盔”，该头盔内嵌有GPS模块、中央处理器以及存储模块，GPS模块和存储模块分别于中央处理器电连接。使用者首次使用需要下载导航地图数据信息，将该数据信息存储于存储模块，使用者需在信息输入面板中设置路线，设置完成后，模块获取使用者当前的地理位置参数和街景参数，并实时定位出使用者的位置信息，并将获取得到的位置信息传输给中央处理器。中央处理器根据所述导航地图数据信息、使用者设置的线路和实时定位出的位置信息，生成导航信息，并将所述导航信息传输给所述头盔AR显示屏上。然而，在大多数抢险救援的现场，地图信息是未知的且GPS信号也将受到严重的干扰，该头盔将无法正常工作。
发明内容
本发明为了解决现有技术中救援人员使用的防护头盔不具备室内或遮挡严重的环境中定位的功能，也无法对头盔周围环境实时建立三维地图并分享使用的问题，提出的一种智能多点实时三维交互头盔显示***。
本发明的技术方案如下：
智能多点实时三维交互头盔显示***，其特征是，该***包括移动指挥中心单元和具备三维交互功能的多个智能头盔，多个智能头盔通过无线收发器与指挥中心单元进行通讯；所述移动指挥中心单元包含便携式主处理器、第一无线收发器、第一语音接收器和第一语音播报器；所述的便携式主处理器分别与第一无线收发器、第一语音接收器和第一语音播报器相互电连接，用于处理第一无线收发器传输的每个智能头盔的数据信息；所述的第一语音接收器和第一语音播报器用于与每个智能头盔实时交互信息。
所述的智能头盔，其包括：亲肤棉柔层、网布透气层、硬塑料、太阳能电池板、红外相机、AR显示屏、语音接收器、信息控制板、储能模块和语音播报器；以及所述硬塑料壳与所述网布透气层之间嵌有的无线收发器、GPS模块中央处理器、储存模块和SLAM模块；亲肤棉柔层、网布透气层和硬塑料层由内至外依次设置，所述的太阳能电池板固定在所述的硬塑料层正上方；所述的太阳能能电池板与所述的储能模块电连接；储能模块为该***供电；所述的红外相机用按扣固定在所述头盔的硬塑料外层的正前方，所述的红外相机与SLAM模块电连接；所述的AR显示屏用按扣固定在所述的硬塑料层正前方及红外相机的正下方；所述的语音接收器和语音播报器分别安装于所述的硬塑料壳和网布透气层之间分别靠近人体嘴巴和耳朵的部位；所述信息控制板设置在硬塑料层外侧壁上；智能头盔的所述的AR显示屏、语音接收器、信息控制板、语音播报器、无线收发器、GPS模块、储存模块及SLAM模块分别与中央处理器电连接。
所述硬塑料层外侧壁上设有一个空槽，所述信息控制面板设置在空槽内。
本发明的有益效果：该***能够在复杂的抢险救灾现场等未知场景中，通过智能头盔搭载的红外相机来采集周围环境的三维数据，准确的定位出自身位置并迅速构建出该头盔附近的局部三维地图信息，并显示在头盔中的AR显示屏上；随后将其与智能头盔的准确位置信息一起发送给移动指挥中心单元进行三维地图数据融合，实现全局三维地图的快速重建；重建后的全局三维地图信息和各个智能头盔的位置信息会实时发送到各个智能头盔中；全局三维地图与头盔中的AR显示屏上显示的原有三维地图进行融合后可有效扩展原来的显示区域范围，各个智能头盔的位置在全局三维地图中也会被清晰标记，使每个头盔佩戴者都能及时了解现场的整体环境情况和其它队友及自身所在的准确位置；发生意外或者出现异常情况时，通过头盔的控制板可以发出危险警告和求救信息，便于附近的同伴快速准确地采取协调一致的救援行动。
同时，该***中指挥中心单元可以实时查看抢险救援现场全局三维地图信息及各个智能头盔的实时位置信息，根据任务的需要自动生成路线规划和相应的指示信息，并实时发送到执行此任务的所有救灾人员佩戴的智能头盔中的AR显示屏上，在执行任务的过程中实时动态更新，使抢险救援方案得以高效准确地快速实施。
附图说明
图1为本发明的一种智能多点实时三维交互头盔显示***方案原理框图。
图2为本发明的一种智能多点实时三维交互头盔结构示意图。
1-亲肤棉柔层；2-网布透气层；3-硬塑料层；4-太阳能电池板；5-红外相机；6-AR显示屏；7-语音接收器；8-空槽；9-信息控制板；10-储能模块；11-语音播报器；所述硬塑料壳3与所述网布透气层2之间内嵌有：12-无线收发器；13-GPS模块；14-中央处理器；15-储存模块；16-SLAM模块。
图3为本发明所述智能头盔内部器件电连接示意图。
图4为本发明的一种智能多点实时三维交互头盔显示***工作流程图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的技术方案做出具体说明。
如图1所示，智能多点实时三维交互头盔显示***，该***包括移动指挥中心单元和具备三维交互功能的多个智能头盔，多个智能头盔通过无线收发器进行通讯。
移动指挥中心单元包含便携式主处理器、无线收发器、语音接收器和语音播报器；所述的便携式主处理器分别与无线收发器、语音接收器和语音播报器相互连接，用于处理无线收发器传输的每个智能头盔传输的数据信息；所述的语音接收器和语音播报器用于与智能头盔实时信息交互。
如图2所示，智能头盔，其包括：亲肤棉柔层1、网布透气层2、硬塑料3、太阳能电池板4、红外相机5、AR显示屏6、语音接收器7、信息控制板9、储能模块10和语音播报器11；以及所述硬塑料壳3与所述网布透气层2之间嵌有的无线收发器12、GPS模块13中央处理器14、储存模块15和SLAM模块16；
亲肤棉柔层1、网布透气层2和硬塑料层3由内至外依次设置，所述的太阳能电池板4固定在所述的硬塑料层3正上方；所述的太阳能能电池板4与所述的储能模块10电连接。
所述的红外相机5用按扣固定在所述头盔的硬塑料外层3的正前方，所述的红外相机5与SLAM模块16电连接。
所述的AR显示屏6用按扣固定在所述的硬塑料层3正前方及红外相机5的正下方。
所述的语音接收器7和语音播报器11分别安装于所述的硬塑料壳3和网布透气层2之间靠近人体嘴巴和耳朵的部位。
所述硬塑料层3外侧壁上设有一个空槽8，所述空槽8内设有信息控制面板9，在所述空槽8的开口处设有用于打开或盖合的空槽盖板。
如图3所示，智能头盔的AR显示屏6、语音接收器7、信息控制板9、语音播报器11、无线收发器12、GPS模块13、储存模块15及SLAM模块16分别于中央处理器14电连接；所述的红外相机5与所述的SLAM模块16电连接；所述的太阳能电池板4与所述的储能模块10电连接；所述的储能模块10为***供电。
如图4所示，智能多点实时三维交互头盔显示***工作流，首先，使用者操作信息控制板，启动智能头盔；之后，依据工作场景的需要进行模式选择；如果是室外的开阔场景，该智能头盔通过搭载的GPS模块完成自身的定位，通过AR显示器显示其定位信息。如果是室内的遮挡场景，该智能头盔通过前侧搭载的红外相机获取图像数据，根据相邻图像之间转换关系估算红外相机的运动，以此来获取智能头盔在未知环境中的位置信息。进一步，智能头盔的中央处理器根据每个时刻的红外相机的位置，计算出各像素对应的空间点的位置，构建出未知环境的局部三维地图信息。进一步，将局部三维地图发送到移动指挥中心单元进行特征提取与匹配，将有重叠区域的局部三维地图进行融合，将融合后的地图与没有重合区域的局部三维地图进行拼接，得到全局三维地图及各个智能头盔的位置信息，并将其发送到每一名使用者智能头盔上携带的AR显示屏中。进一步，发生意外或者出现异常情况时，通过智能头盔的控制板可以向移动指挥中心和其他智能头盔发出危险警告和求救信息。最后，使用者根据移动指挥中心单元指示及头盔AR显示屏的提示完成协同前进、救援或者撤退的路线规划，安全高效的完成抢险救援任务。
Claims (3)
1.智能多点实时三维交互头盔显示***，其特征是，该***包括移动指挥中心单元和具备三维交互功能的多个智能头盔，多个智能头盔通过无线收发器与指挥中心单元进行通讯；
所述移动指挥中心单元包含便携式主处理器、第一无线收发器、第一语音接收器和第一语音播报器；所述的便携式主处理器分别与第一无线收发器、第一语音接收器和第一语音播报器相互连接，用于处理第一无线收发器传输的每个智能头盔的数据信息；所述的第一语音接收器和第一语音播报器用于与每个智能头盔实时信息交互。
2.根据权利要求1所述的智能多点实时三维交互头盔显示***，其特征在于，所述的智能头盔，其包括：亲肤棉柔层(1)、网布透气层(2)、硬塑料(3)、太阳能电池板(4)、红外相机(5)、AR显示屏(6)、语音接收器(7)、信息控制板(9)、储能模块(10)和语音播报器(11)；以及所述硬塑料壳(3)与所述网布透气层(2)之间嵌有的无线收发器(12)、GPS模块(13)中央处理器(14)、储存模块(15)和SLAM模块(16)；
亲肤棉柔层(1)、网布透气层(2)和硬塑料层(3)由内至外依次设置，所述的太阳能电池板(4)固定在所述的硬塑料层(3)正上方；所述的太阳能能电池板(4)与所述的储能模块(10)电连接；储能模块(10)为该***供电；
所述的红外相机(5)用按扣固定在所述头盔的硬塑料外层(3)的正前方，所述的红外相机(5)与SLAM模块(16)电连接；
所述的AR显示屏(6)用按扣固定在所述的硬塑料层3正前方及红外相机(5)的正下方；
所述的语音接收器(7)和语音播报器(11)分别安装于所述的硬塑料壳(3)和网布透气层2之间分别靠近人体嘴巴和耳朵的部位；
所述信息控制板(9)设置在硬塑料层3外侧壁上；
智能头盔的所述的AR显示屏(6)、语音接收器(7)、信息控制板(9)、语音播报器(11)、无线收发器(12)、GPS模块(13)、储存模块(15)及SLAM模块(16)分别与中央处理器(14)电连接。
3.根据权利要求1所述的智能多点实时三维交互头盔显示***，其特征在于，所述硬塑料层(3)外侧壁上设有一个空槽(8)，所述信息控制面板(9)设置在空槽(8)内。
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