[发明专利]一种集成3D识别的帽子及帽子的3D识别方法

权利要求书

1.一种集成3D识别的帽子，包括帽子本体，其特征在于，所述帽子本体包括帽子内衬和帽体顶罩，还包括连接固定所帽子内衬和帽体顶罩的帽圈；所述帽子本体还包括帽舌；

在所述帽子内衬与帽体顶罩之间的夹层里安装固定了头戴电脑，以及分别与头戴电脑连接的TOF3D识别装置的TOF主控模块和TOF处理模块、视差3D识别装置的视差法主控模块和视差法处理模块、运动跟踪传感器和电源管理模块；所述帽子的显示器延伸至帽舌下方；

所述头戴电脑包含微处理器、存储器、总线接口、3D动作手势特征库、地图和环境3D模型库、物联网应用节点标注库；

所述TOF3D识别装置用于采集前方环境的3D深度图，包括TOF主控模块，以及分别连接在所述TOF主控模块上的TOF处理模块、红外发射单元、TOF相机和摄像头；

所述视差3D识别装置用于得到图像中的3D动作特征，包括视差法主控模块，以及分别连接在所述视差法主控模块上的视差法处理模块、左红外摄像头、右红外摄像头和红外LED灯；

所述头戴电脑接收TOF3D识别装置采集前方环境的3D深度图的数据，GPS定位模块定位的全球地理坐标位置的GPS数据，和运动跟踪传感器计算出的运动轨迹和内嵌场坐标、地磁指南数据、重力场倾角数据；所述头戴电脑接收TOF3D识别装置根据这三组数据构建三维模型，将地理坐标标注到地图和环境3D模型库里，并且通过视点移动后的新位置，将新的三维模型依照空间法则拟合和拼贴；

所述头戴电脑根据地图和环境3D模型库，基于地球坐标系静止的虚拟显示且与现实场景嵌合，虚拟环境视野随头部移动而移动，通过人机手势指令和物联网应用节点标注库对视野中的物件标注，并对物联网应用界面进行操作。

2.根据权利要求1所述的一种集成3D识别的帽子，其特征在于：所述运动跟踪传感器包含三轴陀螺仪、三轴加速仪、三轴磁强仪。

3.根据权利要求1所述的一种集成3D识别的帽子，其特征在于：所述帽体顶罩顶上安装固定有无线网络模块和所述GPS定位模块，所述无线网络模块和GPS定位模块分别连接到头戴电脑上。

4.一种帽子的3D识别方法，具体包括以下步骤：

步骤A、将拍摄的外部环境的实时深度图和3D视频图像发送到头戴电脑中的地图和环境3D模型库；

步骤B、将GPS定位模块的全球地理坐标位置的GPS数据传输给地图和环境3D模型库；将运动跟踪传感器计算出的运动轨迹和内嵌场坐标、地磁指南数据、重力场倾角数据传给地图和环境3D模型库；

步骤C、地图和环境3D模型库提取视频图像的三维模型，并提取视点坐标、方位和倾角；判断拍摄的外部环境有没有已注册模型，如果无，通过提取GPS数据和内嵌场坐标注册三维模型到地图和环境的3D模型库；如果有，进入到步骤D；

步骤D、提取已有注册模型的坐标和模型，并判断拍摄的外部环境的三维模型和已有注册的模型是否可以拟合，如果否，标注不拟合浮法坐标，提取图形的GPS数据的内嵌场坐标，并将拍摄的三维模型注册到三维模型到地图和环境的3D模型库;如果是，进入到步骤E；

步骤E、将拍摄的部环境的三维模型拼贴并注册到地图和环境的3D模型库中，然后通过综合坐标复验存储到拍摄环境库，并通过显示器进行显示。

5.根据权利要求4所述的一种帽子的3D识别方法，其特征在于，所述步骤A中头戴电脑采集深度图的方法，包括以下步骤：

A1、帽子的TOF主控模块驱动彩色摄像头、TOF相机和红外发射单元进行工作；

A2、所述彩色摄像头在驱动下拍摄到与TOF相机同观测点和方向的高清视频；

A3、所述红外发射单元在驱动下发出持续调制信号的红外光，发出的红外光经过物体反射回来被TOF相机拾取计量得到深度图；

A4、所述TOF相机将得到的深度图发送给所述TOF处理模块；所述TOF处理模块将深度图通过抑制异常点和噪声滤波得到去除噪声和无关背景的图；

A5、所述TOF处理模块再结合彩色摄像头得到图像进行优化滤波提高深度图解析度；

A6、所述TOF处理模块将实时深度图、彩色视频输出到所述头戴电脑。