[发明专利]一种集成3D识别的帽子及帽子的3D识别方法

说明书

技术领域

本发明的技术涉及帽子所在的领域，同时涉及电脑、3D识别和增强现实等多领域的技术，是一种可穿戴式增强现实系统，特别指一种集成红外3D识别的帽子及帽子的识别方法。

背景技术

帽子是戴在头上覆盖部分或全部头皮和头发的功能性或装饰用的用品，除了功能性的作用：例如保护头部、保暖、防尘、防污、防晒、约束头发等等外，在过去历史上还代表着富贵贫贱、地位、职业、性别等等，而多元化的现代很多帽子已经淡去它的象征性和功能性。

在步入物联网、网络大数据时代的今天，一种增强现实的随身输入输出设备迫不及待。而对于现有的增强现实产品和随身智能设备中，如：显示头盔、眼镜显示器、智能手机、和便携移动通讯设备中，没有一种设备能够随身穿戴并且在增强现实环境中实现随身环境3D建模和物联网地图标注及裸手操控。

人们历来习惯佩戴的有帽舌的帽子，外观符合普适价值心理，即拥有人体自平衡抗震优势又拥有绝佳的视听感官集合，因此将穿戴式智能设备的功能和帽子结合的产品将是一种技术方向，但是，现在不存在这样的电子设备。

因此，现有技术存在缺陷，有待于进一步改进和发展。

发明内容

（一）    发明目的：为解决上述现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种红外3D识别将环境建模和手势识别结合到具有头戴电脑、无线网络和显示器的帽子中，以方便人们通过随身穿戴的帽子对环境建模、对物联网地图标注和裸手操控，实现增强现实中直观形象的人机互动。

（二）    技术方案：

一种集成3D识别的帽子，包括帽子本体，其中，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。

所述的一种集成3D识别的帽子，其中：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。

所述的一种集成3D识别的帽子，其中：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。

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；