一种具有声控显示功能的智能骑行头盔的制作方法
【专利摘要】本发明提供的具有声控显示功能的智能骑行头盔，包括图像获取单元和虚像产生单元；图像获取单元用于获取需要显示的图像；虚像产生单元包括控制模块，投影模块以及设置在盔壳上位于挡风玻璃和人脸之间的能够覆盖人双眼的透光显示镜；控制模块用于处理获取的图像，并控制投影模块将图像在透光显示镜前方的任一位置形成虚像。该头盔能够在头盔前方的任何位置显示图像，满足不同人对视觉习惯的需求，解决现有技术缺乏一种显示方便，图片投影方式灵活，适用于不同人的智能头盔。
【专利说明】
一种具有声控显示功能的智能骑行头盔
技术领域
[0001 ]本发明涉及摩托车配件领域，尤其涉及智能骑行头盔领域。
【背景技术】
[0002] 头盔是用来保护头部的护具，是人们交通中不可或缺的工具，主要由盔壳、衬里和 悬挂系统等构成。由于从事各种活动使用要求不同，头盔的结构和式样很多。现有头盔的盔 壳都由强度较高的材料制成，如金属、工程塑料、凯芙拉纤维等等，通过它的变形来吸收大 部分冲击力。衬里材料具有吸汗、保暖、减震的功能，悬挂系统则是介于壳体与内衬之间的 部分，通常可以调节，以适应不同的佩戴者头型的差别。
[0003] 由于现有的头盔只具有保护头部的功能，随着人们生活水平的提高，越来越注重 骑行的便利，骑行者对陌生的旅程都是前期从网上了解，包括提前下载好的景点图片、住宿 酒店图片、饮食饭店图片或具体的路线图。这样，在骑行过程中，骑行者就可以对照这些图 片寻找到指定的酒店饭店，或者是按照具体的路线图找到目的地。一般情况下，骑行者需要 查看图片或路线图时，可能是停车查看后再继续行驶，或者是将手机固定在车前端，需要查 看时低头查看手机，这样，一方面，停车会造成时间浪费，耽误行程。另一方面，边骑行边低 头看手机，增加了骑行危险，不安全。为此，现有技术提出了可在头盔上显示图片的智能头 盔，如申请号为201510826452. X的申请提出的智能头盔，可将拍摄的影像通过眼前的穿透 式光学模块播放出来，但是该智能头盔的光机固定头盔前方的某一侧，一方面，显示范围太 小，不方便。另一方面，图片投影方式不够灵活，不同人的视觉习惯不同，因此不同的骑行者 习惯的图片投影位置大小都不一样。
【发明内容】
[0004] 针对现有技术中存在的上述不足，本发明专利目的在于怎么提供一种智能骑行头 盔，能够在头盔前方显示图像，且图像的位置大小可调节，满足不同人对视觉习惯的需求， 解决现有技术缺乏一种显示方便，图片投影方式灵活，适用于不同人的智能头盔。
[0005] 为解决上述技术问题，实现发明目的，本发明采用的技术方案如下：
[0006] -种具有声控显示功能的智能骑行头盔，由盔壳、衬里和悬挂系统构成，盔壳的正 前方位置上设有挡风玻璃，其特征在于，包括图像获取单元和虚像产生单元；图像获取单元 用于获取需要显示的图像;虚像产生单元包括控制模块，投影模块以及设置在盔壳上位于 挡风玻璃和人脸之间的能够覆盖人双眼的透光显示镜;控制模块用于处理获取的图像，并 控制投影模块将图像在透光显示镜前方的任一位置形成虚像。
[0007] 作为上述方案的进一步优化，所述透光显示镜整体为竖向设置的棱柱结构，且其 中一侧棱朝向人眼设置。
[0008] 作为上述方案的进一步优化，所述透光显示镜为由双数个相同的竖向设置的三棱 镜构成的两列多排的棱镜阵列，其中同列相邻的两个三棱镜中相邻底面正对设置，同排相 邻的两个三棱镜中相邻侧面正对设置。
[0009] 作为上述方案的进一步优化，所述三棱镜为4个，所述投影模块包括盔壳在左右两 侧上靠近透光显示镜的位置各设置有两个投影仪，其中4个投影仪分别与4个三棱镜对应， 且每个投影仪的入射光以同样的角度入射到对应的三棱镜中朝向人脸侧面上。
[0010] 作为上述方案的进一步优化，所述"控制模块处理获取的图像，并控制投影模块将 图像在透光显示镜前方的任一位置形成虚像"具体为:控制模块扫描图像得到像素点，并通 过像素点对图像进行缩放平移处理，并将处理后的图像按两行两列平分为四个区域，将每 个区域内的像素点的像素信息分别保存在对应的投影仪的存储空间中；投影仪在获取对应 存储空间中存储的像素点的像素信息后，在透光显示镜前方形成虚像。
[0011] 作为上述方案的进一步优化，控制模块扫描图像得到行数*列数为M*N个像素点；
[0012] 控制模块对图像进行缩放平移处理的步骤如下：
[0013 ] 1)计算从图像的像素点中选取的候选像素点的行数X和列数y: X = M/pi，y = N/P2， 其中预设的行缩放系数，p2为预设的列缩放系数；
[0014] 2)从图像的像素点中选出x*y个候选像素点，候选像素点的坐标为(Xl，n)，其中， Xi = l*pi，2*pi，......，x*pi;xiGM; i e [1，X] ;yj = l*p2,2*p2,......,y*P2；yjeΝ； j e [1, y]；
[0015] 3)对候选像素点的坐标进行缩放坐标变换;首先通过下式计算缩放坐标变换后候 选像素点的坐标:1/ =丨+1/2(1-1八)1)，7/ =」+1'1/2(1-1八)2)，其中，1/和7/分别为缩放坐标 变换后候选像素点的横坐标和纵坐标；
[0016] 4)对候选像素点的坐标进行平移坐标变换:通过下式计算平移坐标变换后像素点 的坐标:Xi〃 = x/+ Δ X，yj〃 = y/+ Δ y，Xi〃，yj〃分别为平移坐标变换后像素点的横坐标和纵 坐标；A X，Ay分别为预设的行平移系数和列平移系数；
[0017] 5)存储所有的候选像素点;将候选像素点(Xl，n)的像素信息，更新到( Xl〃，y/〇坐 标对应的存储区内。
[0018] 作为上述方案的进一步优化，所述控制模块"将处理后的图像按两行两列平分为 四个区域，将每个区域内的像素点的像素信息分别保存在对应的投影仪的存储空间中"的 步骤具体为:将处理后的图像中坐标处于〇彡xi〃<M/2，(Xyj〃<N/2范围内的像素点保存 在第一存储空间，将坐标处于1/2^^〃<1，0^^〃<~/2范围内的像素点保存在第二存储 空间，将坐标处于0彡 Xl〃<M/2，N/2彡5^〃<~范围内的像素点保存在第三存储空间，将坐标 处于M/2彡Xl〃<M，N/2彡y//<N范围内的像素点保存在第四存储空间；与透光显示镜中左 上方的三棱镜对应的投影仪投影第一存储空间中保存的像素点，与透光显示镜中左下方的 三棱镜对应的投影仪投影第二存储空间中保存的像素点，与透光显示镜中右上方的三棱镜 对应的投影仪投影第三存储空间中保存的像素点，与透光显示镜中右下方的三棱镜对应的 投影仪投影第四存储空间中保存的像素点。
[0019] 作为上述方案的进一步优化，所述控制模块中还预存有多种显示模式及其对应的 显示系数，显示系数包括行缩放系数，列缩放系数，行平移系数和列平移系数;控制模块还 用于接收识别穿戴者的语音信号后，判断获得当前穿戴者设置的显示模式及其对应的显示 系数，控制模块根据显示系数控制投影模块将图像在透光显示镜前方的任一位置形成虚 像。
[0020] 相比于现有技术，本发明具有如下优点：
[0021] 本发明提供的智能骑行头盔，能够在头盔前方的任何位置显示图像，不仅能够满 足不同人对视觉习惯的需求，同时对于摩托车骑行者而言，很有必要结合当前路况来改变 图像显示的位置或大小，例如爬坡的时候可能希望成像偏下一些，观察红路灯时希望成像 不要影响到骑行者的视觉等。该方法解决现有技术缺乏一种显示方便，图片投影方式灵活， 适用于不同人的智能头盔，同时还提供了声控功能，通过识别穿戴者的语音命令得到显示 系数，根据显示系数控制图像在头盔前方的任一位置形成虚像。
【附图说明】
[0022] 图1为实施例中智能骑行头盔的结构示意图。
[0023] 图2为实施例中智能骑行头盔的虚像产生单元的结构示意图。
[0024]图3为实施例中智能骑行头盔的虚像产生单元的成像原理示意图。
[0025] 图4为本实施例中智能骑行头盔的结构框图。
【具体实施方式】
[0026] 下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。 [0027] 一种具有声控显示功能的智能骑行头盔，如图1-4所示，由盔壳、衬里和悬挂系统 构成，盔壳的正前方位置上设有挡风玻璃，包括图像获取单元和虚像产生单元;图像获取单 元用于获取需要显示的图像;虚像产生单元包括控制模块，投影模块以及设置在盔壳上位 于挡风玻璃和人脸之间的能够覆盖人双眼的透光显示镜;控制模块用于处理获取的图像， 并控制投影模块将图像在透光显示镜前方的任一位置形成虚像。
[0028]图像获取单兀(例如图4中的图像输入1)可以是从内存中读取图像，也可以是从手 机中读取图像。图像获取单元经图像输入接口将图像传输给控制器。透光显示镜（图4中的 显示模块)覆盖人双眼，一来可以在人的整个视觉范围内显示图像，二来穿戴者可以根据自 身的用眼习惯、视觉习惯，控制图像在人的整个视觉范围内的任意位置上产生虚像。该骑行 头盔，能够在头盔前方的任何位置显示图像，满足不同人对视觉习惯的需求，同时还提供了 声控功能，通过识别穿戴者的语音命令得到显示系数，根据显示系数控制图像在头盔前方 的任一位置形成虚像。
[0029]所述控制模块中还预存有多种显示模式及其对应的显示系数，显示系数包括行缩 放系数，列缩放系数，行平移系数和列平移系数;控制模块还用于接收识别穿戴者的语音信 号后，判断获得当前穿戴者设置的显示模式及其对应的显示系数，控制模块根据显示系数 控制投影模块将图像在透光显示镜前方的任一位置形成虚像。
[0030] 行缩放系数或列缩放系数分别用于说明图像在行或列上的缩放程度，行平移系数 或列平移系数分别用于说明图像在行或列上的平移程度。具体实施时，可以在头盔里嵌入 话筒和听筒（图4中的语音输出1)。其中具体显示模式可根据具体情况设定，既可以内部程 序设定，也可以通过穿戴者手动设定。例如语音命令包括有模式命令、缩放命令、平移命令 和显示命令。其中模式命令可以同时控制缩放系数(行缩放系数和列缩放系数)和平移系数 (行平移系数和列平移系数），缩放命令可以只控制缩放系数，平移命令可以只控制平移系 数，显示命令用于控制该智能头盔的显示功能的启动或关闭，图1中的2为开关按钮。
[0031] 系统电源可由摩托车车载电瓶及相关电源及变压模块提供，系统电源由摩托车有 线提供，相较于无线电源、或者嵌入电源的优点是供电稳定，持久。另外虚像产生单元可以 不用嵌入头盔里，设置在盔壳的外表面上，这样头盔也不会产生明显的发热现象，更适用于 摩托车骑行。
[0032] 该头盔可用于手机导航，例如摩托车车手可将手机导航、摄像头或其它语音图像 信息通过语音图像输入接口（图4中的语音输入1、语音输入2)输入到控制模块（图4中控制 器)处理后通过语音输出接口将语音发送到听筒，通过图像输出接口将图像发送到投影仪 投影到透光显示器上反射形成虚像。在进行语音处理时，也可以另外设有一处理语音信号 的语音处理模块，车手（即穿戴者)通过话筒将语音信息发送到语音处理模块识别后发送给 控制器器以实现对图像位置、大小显示的声控功能。后座车手戴上装有话筒听筒的头盔与 语音输入输出接口相连还可以与前座车手方便的进行通话。系统还包含存储模块，车手还 可以选择将需要的语音图像信息保存下来。
[0033] 所述透光显示镜整体为竖向设置的棱柱结构，且其中一侧棱朝向人眼设置。所述 透光显不镜为由双数个相同的竖向设置的三棱镜构成的两列多排的棱镜阵列，其中同列相 邻的两个三棱镜中相邻底面正对设置，同排相邻的两个三棱镜中相邻侧面正对设置。基于 棱镜光学成像原理，这样保证了图像在透光显示镜内发生方射后，能够在透光显示镜正前 方形成虚像。如图2所示，投影仪光源入射到棱镜阵列上时进行反射，并在眼睛正前方形成 投影仪成虚像叠加层，和现实图像叠加。其中，相邻的三棱镜之间可以存在间隙，只要棱镜 阵列覆盖人双眼就行。
[0034] 在综合考虑了成像效果和投影仪设置方便的问题，所述三棱镜为4个，位置分别为 位于透光显示镜的左上方、左下方、右上方和右下方。所述投影模块包括盔壳在左右两侧上 靠近透光显示镜的位置各设置有两个投影仪1，其中4个投影仪分别与4个三棱镜对应，且每 个投影仪1的入射光以同样的角度入射到对应的三棱镜中朝向人脸侧面上。图4中机械输入 部分指通过硬件调节显示模块(如投影仪)的焦距，例如，图1中3为调节投影仪焦距的按钮。 以实现几个投影仪图像的无缝重合。例如:设置在盔壳左侧上的两个投影仪分别与透光显 示镜的左上方和左下方的三棱镜对应，设置在盔壳右侧上的两个投影仪分别与透光显示镜 的右上方和右下方的三棱镜对应。投影仪的入射光与三棱镜中朝向人脸侧面上的夹角最好 为30度，这样能保证被三棱镜反射的光线是水平朝向人脸射出的。本发明透光显示镜通过 多个投影仪以一定倾角将图像投影到等数量棱镜组成的阵列上反射形成虚像叠加到现实 图像上，以减小棱镜厚度，增大显示画面面积。
[0035]为了实现在头盔前方任意位置显示图像，我们考虑将图像缩放平移后，将图像显 示时每个投影仪投影的部分分别保存，这样几个投影仪同时投影时，并能形成完整的虚像 了。所述"控制模块处理获取的图像，并控制投影模块将图像在透光显示镜前方的任一位置 形成虚像"具体为：控制模块扫描图像得到像素点，并通过像素点对图像进行缩放平移处 理，并将处理后的图像按两行两列平分为四个区域，将每个区域内的像素点的像素信息分 别保存在对应的投影仪的存储空间中；投影仪在获取对应存储空间中存储的像素点的像素 信息后，在透光显示镜前方形成虚像。
[0036]控制模块扫描图像得到行数*列数为M*N个像素点；
[0037]控制模块对图像进行缩放平移处理的步骤如下：该缩放平移处理的构思是，首先 获取有效的候选像素点及其原始位置，然后计算得到缩放平移处理后该候选像素点的最终 位置，最后将该候选像素点的像素信息保存到最终位置的存储区，就完成了缩放平移功能。 [0038] 1)计算从图像的像素点中选取的候选像素点的行数X和列数y: X = M/pi，y = N/P2， 其中pi为预设的行缩放系数，P2为预设的列缩放系数;例如M= 1200，N= 1600，该图像的识别 精度由控制模块和读取到的图像精度综合考虑。
[0039] 2)从图像的像素点中选出x*y个候选像素点，候选像素点的坐标为(Xl，n)，其中， Xi = l*pi，2*pi，......，x*pi;xiGM; i e [1，X] ;yj = l*p2,2*p2,......,y*P2；yjeΝ； j e [1, y];例如，Pi = 2，p2 = l时，xi = 2,4,......, 1200；yj = l ,2,......, 1600;xi取600个点，隔一 像素点个选一个像素点，yj取800个点。
[0040] 3)对候选像素点的坐标进行缩放坐标变换;首先通过下式计算缩放坐标变换后候 选像素点的坐标:1/ =丨+1/2(1-1八)1)，7/ =」+1'1/2(1-1八)2)，其中，1/和7/分别为缩放坐标 变换后候选像素点的横坐标和纵坐标;采用先缩放后平移的方式是因为缩放的计算比平移 复杂些，耗时也长些，通过减少需要进行缩放处理的像素点的数量，先缩放后得到少数量的 候选像素点，再对少数量的候选像素点进行平移计算，减小了缩放平移处理的计算量和耗 时。另外，如果采用先平移后缩放，则缩放系数就会改变平移系数，使得平移系数不准确，不 好评估平移程度。
[0041] 4)对候选像素点的坐标进行平移坐标变换:通过下式计算平移坐标变换后像素点 的坐标:Xi〃 = x/+ Δ X，yj〃 = y/+ Δ y，Xi〃，yj〃分别为平移坐标变换后像素点的横坐标和纵 坐标；A X，Ay分别为预设的行平移系数和列平移系数；
[0042] 5)存储所有的候选像素点;将候选像素点(Xl，n)的像素信息，更新到(Xl〃，y/〇坐 标对应的存储区内。
[0043]控制模块在最开始可以先进行初始化，在透光显示镜的正前方显示虚像，当穿戴 者需要调节时，才手动或语言控制调节。
[0044]所述控制模块"将处理后的图像按两行两列平分为四个区域，将每个区域内的像 素点的像素信息分别保存在对应的投影仪的存储空间中"的步骤具体为:将处理后的图像 中坐标处于0<Xl〃<M/2,0彡y//<N/2范围内的像素点保存在第一存储空间（虚像中的左 上方部分），将坐标处于M/2彡 Xl〃<M，0彡y//<N/2范围内的像素点保存在第二存储空间 (虚像中的左下方部分），将坐标处于0彡 Χι〃<Μ/2，Ν/2<5?〃<Ν范围内的像素点保存在第 三存储空间（虚像中的右上方部分），将坐标处于M/2$ Xl〃<M，N/2<y//<N范围内的像素 点保存在第四存储空间(虚像中的右下方部分）；与透光显示镜中左上方的三棱镜对应的投 影仪投影第一存储空间中保存的像素点，与透光显示镜中左下方的三棱镜对应的投影仪投 影第二存储空间中保存的像素点，与透光显示镜中右上方的三棱镜对应的投影仪投影第三 存储空间中保存的像素点，与透光显示镜中右下方的三棱镜对应的投影仪投影第四存储空 间中保存的像素点。
[0045]将处理后的图像的像素点平分呈四个区域进行显示，一方面能够保证产生的虚像 能够实现无缝拼接，成像刚好相交。另一方面，四个投影仪成像的焦距相同，使得形成的图 像不会发生变形或扭曲。最后一个方面，成像更加接近原图，还原性更好。
[0046]最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较 佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技 术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本 发明的权利要求范围当中。
【主权项】
1. 一种具有声控显示功能的智能骑行头盎，由盎壳、衬里和悬挂系统构成，盎壳的正前 方位置上设有挡风玻璃，其特征在于，包括图像获取单元和虚像产生单元；图像获取单元用 于获取需要显示的图像;虚像产生单元包括控制模块，投影模块W及设置在盎壳上位于挡 风玻璃和人脸之间的能够覆盖人双眼的透光显示镜;控制模块用于处理获取的图像，并控 制投影模块将图像在透光显示镜前方的任一位置形成虚像。2. 如权利要求1所述的具有声控显示功能的智能骑行头盎，其特征在于，所述透光显示 镜整体为竖向设置的棱柱结构，且其中一侧棱朝向人眼设置。3. 如权利要求2所述的具有声控显示功能的智能骑行头盎，其特征在于，所述透光显示 镜为由双数个相同的竖向设置的Ξ棱镜构成的两列多排的棱镜阵列，其中同列相邻的两个 Ξ棱镜中相邻底面正对设置，同排相邻的两个Ξ棱镜中相邻侧面正对设置。4. 如权利要求3所述的具有声控显示功能的智能骑行头盎，其特征在于，所述Ξ棱镜为 4个，所述投影模块包括盎壳在左右两侧上靠近透光显示镜的位置各设置有两个投影仪，其 中4个投影仪分别与4个Ξ棱镜对应，且每个投影仪的入射光W同样的角度入射到对应的Ξ 棱镜中朝向人脸侧面上。5. 如权利要求4所述的具有声控显示功能的智能骑行头盎，其特征在于，所述"控制模 块处理获取的图像，并控制投影模块将图像在透光显示镜前方的任一位置形成虚像"具体 为:控制模块扫描图像得到像素点，并通过像素点对图像进行缩放平移处理，并将处理后的 图像按两行两列平分为四个区域，将每个区域内的像素点的像素信息分别保存在对应的投 影仪的存储空间中；投影仪在获取对应存储空间中存储的像素点的像素信息后，在透光显 示镜前方形成虚像。6. 如权利要求5所述的具有声控显示功能的智能骑行头盎，其特征在于，控制模块扫描 图像得到行数*列数为M*N个像素点； 控制模块对图像进行缩放平移处理的步骤如下： 1) 计算从图像的像素点中选取的候选像素点的行数X和列数y:x=M/pi，y = N/p2,其中 P1为预设的行缩放系数，P2为预设的列缩放系数； 2) 从图像的像素点中选出x*y个候选像素点，候选像素点的坐标为(xi，yj)，其中，xi = l*pi,2*pi,......,x*pi;xieM;i e [1 ,χ] ;yj = l*p2,2*p2,......,y*P2；yjeN； je [l ,y]； 3) 对候选像素点的坐标进行缩放坐标变换;首先通过下式计算缩放坐标变换后候选像 素点的坐标：x/ = z' + M/2^-1/巧)，_)，/=7' + ΑΓ/2(1-1/如，其中，χ/和y/分别为缩放坐标 变换后候选像素点的横坐标和纵坐标； 4) 对候选像素点的坐标进行平移坐标变换:通过下式计算平移坐标变换后像素点的坐 标:= x/+ A X，y// = y/+ Δ y，χ//，y//分别为平移坐标变换后像素点的横坐标和纵坐 标；Αχ, Ay分别为预设的行平移系数和列平移系数； 5) 存储所有的候选像素点;将候选像素点(xi，y訓勺像素信息，更新到(X八y/0坐标对 应的存储区内。7. 如权利要求6所述的具有声控显示功能的智能骑行头盎，其特征在于，所述控制模块 "将处理后的图像按两行两列平分为四个区域，将每个区域内的像素点的像素信息分别保 存在对应的投影仪的存储空间中"的步骤具体为:将处理后的图像中坐标处于〇《x//<M/ 2,〇《y//<N/2范围内的像素点保存在第一存储空间，将坐标处于M/2《x//<M，0《y//< N/2范围内的像素点保存在第二存储空间，将坐标处于0《x//<M/2，N/2《y//<N范围内的 像素点保存在第Ξ存储空间，将坐标处于M/2《xi//<M，N/2《y//<N范围内的像素点保存 在第四存储空间；与透光显示镜中左上方的Ξ棱镜对应的投影仪投影第一存储空间中保存 的像素点，与透光显示镜中左下方的Ξ棱镜对应的投影仪投影第二存储空间中保存的像素 点，与透光显示镜中右上方的Ξ棱镜对应的投影仪投影第Ξ存储空间中保存的像素点，与 透光显示镜中右下方的Ξ棱镜对应的投影仪投影第四存储空间中保存的像素点。8.如权利要求1所述的具有声控显示功能的智能骑行头盎，其特征在于，所述控制模块 中还预存有多种显示模式及其对应的显示系数，显示系数包括行缩放系数，列缩放系数，行 平移系数和列平移系数;控制模块还用于接收识别穿戴者的语音信号后，判断获得当前穿 戴者设置的显示模式及其对应的显示系数，控制模块根据显示系数控制投影模块将图像在 透光显示镜前方的任一位置形成虚像。
【文档编号】A42B3/04GK106072966SQ201610430702
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年6月16日
【发明人】王牛, 方钰
【申请人】重庆大学