CN109407448A - 一种基于3d全息投影辅助交警站岗系统 - Google Patents
一种基于3d全息投影辅助交警站岗系统 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种基于3D全息投影辅助交警站岗系统，包括室内装置和交警执勤岗亭装置，其中室内装置包括计算机、麦克风、液晶显示屏、CCD摄像机、激光源、平面镜、第一扩束镜、第二扩束镜，交警执勤岗亭装置包括全息投影框、3D全息投影机、语音提示器、撑杆、摄像头、顶盖、控制器、钢化玻璃，通过摄像头采集路况信息发送到交通控制部门的房间内安装的液晶显示屏上供交警查看，由CCD摄像机采集交警的动作信息发送到交警执勤岗亭中的3D全息投影机，显示出交警的手势动作图像，同时室内的麦克风也将交警吹的口哨声音和说话的声音发送到交警执勤岗亭上的语音提示器来协同手势指挥过往车辆和行人。
Description
技术领域
本发明涉及辅助交警站岗领域，尤其涉及一种基于3D全息投影辅助交警站岗系统。
背景技术
随着城市交通状况的变化，交通拥堵现象经常发生，影响着人们的出行，这时需要交警在重点路口、重点路段实行全天值守。针对城市拥堵问题，可以在城市一些主要的、流量较大的路口设立交通岗亭。设立了交警执勤岗亭，在高峰时有交警值守，根据流量的变化适时采用人为调控，对缓解拥堵还是有积极作用的。通过交警在交警执勤岗亭内值守，可以及时发现纠正司机、骑车人和行人的违规行为。而交通岗亭通常设计在路口，使得在岗亭里的交警的生命存在一定的安全隐患。
现有技术中，城市中一些重点路口、车流量交大的路口设有交通岗亭，作为交警执勤的场所，在一些较为大型的交叉路口，交警执勤岗亭被设置在交叉路的中间位置或交叉路口的拐角处。而在路口又是交通事故多发地，司机稍有不慎便会把车辆撞上交警执勤岗亭，以及两车相撞时，车辆侧翻撞上交警执勤岗亭，严重威胁执勤交警的生命安全。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种基于3D全息投影辅助交警站岗系统，采用3D全息投影技术将交警执勤的动作成像在交警执勤岗亭中，同时通过摄像头采集路况信息发送到交通控制部门的房间内安装的液晶显示屏上，交警在通过观察液晶显示屏上的图像信息来摆动手势、吹响口哨、喊话，由CCD摄像机采集交警的动作信息发送到交警执勤岗亭中的3D全息投影机，显示出交警的手势动作图像，同时室内的麦克风也将交警吹的口哨声音和说话的声音发送到交警执勤岗亭上的语音提示器来协同手势指挥过往车辆和行人。无需交警亲自站到交警执勤岗亭即可完成对过往车辆和行人的指挥，减少对交警在执勤时存在的安全隐患。
为实现上述目的，本发明提供的一种基于3D全息投影辅助交警站岗系统是这样实现的：
一种基于3D全息投影辅助交警站岗系统，包括室内装置和交警执勤岗亭装置，其中室内装置包括计算机、麦克风、液晶显示屏、CCD摄像机、激光源、平面镜、第一扩束镜、第二扩束镜，室内四面墙壁上均设有相同的液晶显示屏，用于为交警提供相应路口的交通信息，墙壁一侧上还设有麦克风、CCD摄像机、平面镜、第二扩束镜，麦克风用于采集交警的语音和口哨声，CCD摄像机用于采集交警的指挥交通的动作信息，计算机设置在室内，用于处理CCD摄像机、麦克风采集到的信息、控制液晶显示屏显示、同时与3D全息投影机、控制器建立通信，激光源设置在墙壁另一侧下方，分束镜设置在激光源前上方，第一扩束镜设置在平面镜前方；交警执勤岗亭装置包括全息投影框、3D全息投影机、语音提示器、撑杆、摄像头、顶盖、控制器、钢化玻璃，由顶盖和钢化玻璃搭建为交通执勤岗亭，全息投影框设置在交警执勤岗亭中，3D全息投影机安装在全息投影框顶端，语音提示器安装在顶盖的四个面，分别向交警执勤岗亭四面的行车司机和行人发出指挥信息，在顶盖的上方设有撑杆，撑杆上装有四个相同的摄像头，用于采集该路段的交通信息，控制器安装在顶盖下方，用于控制语音提示器工作、接收并处理摄像头采集到的信息，并将该信息传输给计算机。
本发明的激光源用于提供光源，分束镜用于将激光源发射来的光分为两路，第一路光射向平面镜，第二路光作为参考光经第二扩束镜扩展后射向CCD摄像机，平面镜用于反射分束镜发送来的第一路光，并将第一路光经第一扩束镜后扩展照射在交警身上，照射到交警身上的光再反射到CCD摄像机中。
本发明的四个摄像头安装的角度能完成相应交警执勤岗亭处360度区域内交通信息的拍摄，并将采集到的信息发送给控制器，由控制器处理后发送给计算机，由计算机控制液晶显示屏显示摄像头采集到的交通信息，便于室内的交警查看，并做出相应的指挥。
本发明的控制器将四个摄像头采集到的图像拼接为一个画面发送给计算机后，计算机控制四块液晶显示屏显示相同的信息。
本发明在室内墙壁的四面均设有相同的液晶显示屏的目的在于：交警转身指挥交警执勤岗亭另一面的交通时，可以在墙壁另一侧观察相应的交通信息。
本发明的麦克风与语音提示器的关系为：由计算机分析CCD摄像机采集到交警指挥的方向，计算机将麦克风采集到的声音进行处理后与交警指挥方向相对应，将该信息传输给控制器，由控制器控制交警指挥方向的语音提示器再现交警的语音和吹口哨的声音。
本发明采用钢化玻璃作为交警执勤岗亭的墙壁，能使附近的行车司机和行人能看清楚经过3D全息投影后的交警图像。
本发明的3D全息投影机再现交警的光波信息技术方案为：
第一步：利用干涉原理记录物体光波信息。先由CCD摄像机接收分束镜出来的参考光和交警身上的反射光的干涉条纹场，由CCD摄像机的图像采集卡将采集到的数字全息图传输到计算机记录下来，利用菲涅尔衍射原理在计算机中模拟光学衍射过程，实现全息图的数字再现，再利用数字图像基本原理再现的全息图进行进一步处理，去除数字干扰，得到清晰的全息图像。
第二步：利用衍射原理再现物体光波信息。将计算机中处理后的全息图像传输给3D全息投影机，通过3D全息投影机将图像投射到全息投影框中，使进入全息投影框中的光产生衍射后再现交警的整个图像。
本发明利用3D全息投影辅助交警站岗的方案为：由摄像头采集交警执勤岗亭附近的交通信息，经控制器处理后发送给计算机，计算机控制液晶显示屏显示交警执勤岗亭附近的交通信息，通过观察液晶显示屏显示的画面信息，交警对做出对应指挥交通的动作，由CCD摄像机采集这一动作图像信息并发送给计算机处理为清晰的全息图像，计算机将处理好的全息图像发送给3D全息投影机，由3D全息投影机将图像投射到全息投影框中再现交警的整个图像，该图像随着交警的动作变换而变化，同时麦克风采集交警的语音和口哨声音传送给计算机，由计算机发送给控制器，控制器控制交警执勤岗亭上对应的语音提示器再现交警的指令。
由于本发明采用采用3D全息投影技术将交警执勤的动作成像在交警执勤岗亭中辅助交警站岗的结构，从而可以得到以下有益效果：
1.通过摄像头采集路况信息发送到交通控制部门的房间内安装的液晶显示屏上，便于交警查看该交警执勤岗亭附近的交通信息。
2.通过CCD摄像机采集交警的动作信息发送到交警执勤岗亭中的3D全息投影机，再现出交警的手势动作图像，同时室内的麦克风也将交警吹的口哨声音和说话的声音发送到交警执勤岗亭上的语音提示器来协同手势指挥过往车辆和行人。无需交警亲自站到交警执勤岗亭即可完成对过往车辆和行人的指挥，减少对交警在执勤时存在的安全隐患。
附图说明
图1为本发明一种基于3D全息投影辅助交警站岗系统的室内安装结构示意图；
图2为本发明一种基于3D全息投影辅助交警站岗系统的交警执勤岗亭的结构示意图；
图3为本发明一种基于3D全息投影辅助交警站岗系统的激光源的光路图；
图4为本发明一种基于3D全息投影辅助交警站岗系统的工作原理图。
主要元件符号说明。
具体实施方式
下面结合实施例并对照附图对本发明作进一步详细说明。
请参阅图1至4，所示为本发明中的一种基于3D全息投影辅助交警站岗系统，包括室内装置1和交警执勤岗亭装置2。
如图1所示，所述的室内装置1包括计算机3、麦克风4、液晶显示屏5、CCD摄像机6、激光源7、分束镜19、平面镜8、第一扩束镜9、第二扩束镜10，室内四面墙壁上均设有相同的液晶显示屏5，用于为交警提供相应路口的交通信息，墙壁一侧上还设有麦克风4、CCD摄像机6、平面镜8、第二扩束镜10，麦克风4用于采集交警的语音和口哨声，并通过计算机3将采集到的语音和口哨声发送给控制器17，控制器控17制语音提示器13发出相应的声音，C CD摄像机6用于采集交警的指挥交通的动作信息，并将采集到的信息传输给计算机3，计算机4设置在室内，用于处理CCD摄像机6、麦克风4采集到的信息、控制液晶显示屏5显示、同时与3D全息投影机12、控制器17建立通信，激光源7设置在墙壁另一侧下方，分束镜19设置在激光源7前上方，第一扩束镜9设置在平面镜前方。
如图2所示，所述的交警执勤岗亭装置2包括全息投影框11、3D全息投影机12、语音提示器13、撑杆14、摄像头15、顶盖16、控制器17、钢化玻璃18，由顶盖16和钢化玻璃18搭建为交通执勤岗亭，顶盖16采用不锈钢板，有效的防止雨水进入到交通执勤岗亭内，全息投影框11设置在交警执勤岗亭中，3D全息投影机12安装在全息投影框11顶端，语音提示器13安装在顶盖16的四个面，分别向交警执勤岗亭四面的行车司机和行人发出指挥信息，在顶盖16的上方设有撑杆14，撑杆14上装有四个相同的摄像头15，用于采集该路段的交通信息，控制器17安装在顶盖16下方，用于控制语音提示器13工作、接收并处理摄像头15采集到的信息，并将该信息传输给计算机3。
如图3所示，所述的激光源7用于提供光源，分束镜19用于将激光源7发射来的光分为两路，第一路光射向平面镜8，第二路光作为参考光经第二扩束镜10扩展后射向CCD摄像机6，平面镜8用于反射分束镜19发送来的第一路光，并将第一路光经第一扩束镜9后扩展照射在交警身上，照射到交警身上的光再反射到CCD摄像机6中，由第一扩束镜9扩展后的光束能照射到交警全身。
所述的四个摄像头15安装的角度能完成相应交警执勤岗亭处360度区域内交通信息的拍摄，并将采集到的信息发送给控制器17，由控制器17处理后发送给计算机3，由计算机3控制液晶显示屏5显示摄像头15采集到的交通信息，便于室内的交警查看，并做出相应的指挥。
所述的控制器17将四个摄像头15采集到的图像拼接为一个画面发送给计算机3后，计算机3控制四块液晶显示屏显5示相同的信息。
所述的在室内墙壁的四面均设有相同的液晶显示屏5的目的在于：交警转身指挥交警执勤岗亭另一面的交通时，可以在墙壁另一侧观察相应的交通信息。
所述的麦克风4与语音提示器13的关系为：由计算机3分析CCD摄像机6采集到交警指挥的方向，计算机3将麦克风4采集到的声音进行处理后与交警指挥方向相对应，将该信息传输给控制器17，由控制器17控制交警指挥方向的语音提示器13再现交警的语音和吹口哨的声音。
所述的采用钢化玻璃18作为交警执勤岗亭的墙壁，能使附近的行车司机和行人能看清楚经过3D全息投影后的交警图像。
所述基于3D全息投影辅助交警站岗系统的光波处理步骤为：
第一步：利用干涉原理记录物体光波信息。先由CCD摄像机6接收分束镜19出来的参考光和交警身上的反射光的干涉条纹场，即交警在第一路光的照射下形成漫射式的物光束，第二路光作为参考光束射到全息底片上，和物光束叠加产生干涉，把交警光波上各点的位相和振幅转换成在空间上变化的强度，从而利用干涉条纹间的反差和间隔将物体光波的全部信息记录下来。记录着干涉条纹的底片经过显影、定影等处理程序后，便成为一张全息图，或称全息照片，由CCD摄像机6的图像采集卡将采集到的数字全息图传输到计算机3记录下来，利用菲涅尔衍射原理在计算机3中模拟光学衍射过程，实现全息图的数字再现，再利用数字图像基本原理再现的全息图进行进一步处理，去除数字干扰，得到清晰的全息图像。
第二步：利用衍射原理再现物体光波信息。将计算机3中处理后的全息图像传输给3D全息投影机12，通过3D全息投影机12将图像投射到全息投影框11中，使进入全息投影框11中的光产生衍射后再现交警的整个图像。这是成象过程：全息图犹如一个复杂的光栅，在相干激光照射下，一张线性记录的正弦型全息图的衍射光波一般可给出两个象，即原始象和共轭象。再现的图像立体感强，具有真实的视觉效应。全息图的每一部分都记录了物体上各点的光信息，故原则上它的每一部分都能再现原物的整个图像，通过多次曝光还可以在同一张底片上记录多个不同的图像，而且能互不干扰地分别显示出来。
所述的利用3D全息投影辅助交警站岗系统的工作步骤为：由摄像头15采集交警执勤岗亭附近的交通信息，经控制器17处理后发送给计算机3，计算机3控制液晶显示屏5显示交警执勤岗亭附近的交通信息，通过观察液晶显示屏5显示的画面信息，交警对做出对应指挥交通的动作，由CCD摄像机6采集这一动作图像信息并发送给计算机3处理为清晰的全息图像，计算机3将处理好的全息图像发送给3D全息投影机12，由3D全息投影机12将图像投射到全息投影框11中再现交警的整个图像，该图像随着交警的动作变换而变化，同时麦克风4采集交警的语音和口哨声音传送给计算机3，由计算机3发送给控制器17，控制器17控制交警执勤岗亭上对应的语音提示器13再现交警的指令。
本发明的工作原理与工作过程如下：
如图4所示，由摄像头15采集交警执勤岗亭附近的交通信息，经控制器17处理后发送给计算机3，计算机3控制液晶显示屏5显示交警执勤岗亭附近的交通信息，通过观察液晶显示屏5显示的画面信息，交警对做出对应指挥交通的动作，由CCD摄像机6采集这一动作图像信息并发送给计算机3处理为清晰的全息图像，计算机3将处理好的全息图像发送给3D全息投影机12，由3D全息投影机12将图像投射到全息投影框11中再现交警的整个图像，该图像随着交警的动作变换而变化，同时麦克风4采集交警的语音和口哨声音传送给计算机3，由计算机3发送给控制器17，控制器17控制交警执勤岗亭上对应的语音提示器13再现交警的指令。无需交警亲自站到交警执勤岗亭即可完成对过往车辆和行人的指挥，减少对交警在执勤时存在的安全隐患。
Claims (7)
1.一种基于3D全息投影辅助交警站岗系统，其特征在于：包括室内装置和交警执勤岗亭装置，其中室内装置包括计算机、麦克风、液晶显示屏、CCD摄像机、激光源、平面镜、第一扩束镜、第二扩束镜，室内四面墙壁上均设有相同的液晶显示屏，用于为交警提供相应路口的交通信息，墙壁一侧上还设有麦克风、CCD摄像机、平面镜、第二扩束镜，麦克风用于采集交警的语音和口哨声，CCD摄像机用于采集交警的指挥交通的动作信息，计算机设置在室内，用于处理CCD摄像机、麦克风采集到的信息、控制液晶显示屏显示、同时与3D全息投影机、控制器建立通信，激光源设置在墙壁另一侧下方，分束镜设置在激光源前上方，第一扩束镜设置在平面镜前方；交警执勤岗亭装置包括全息投影框、3D全息投影机、语音提示器、撑杆、摄像头、顶盖、控制器、钢化玻璃，由顶盖和钢化玻璃搭建为交通执勤岗亭，全息投影框设置在交警执勤岗亭中，3D全息投影机安装在全息投影框顶端，语音提示器安装在顶盖的四个面，分别向交警执勤岗亭四面的行车司机和行人发出指挥信息，在顶盖的上方设有撑杆，撑杆上装有四个相同的摄像头，用于采集该路段的交通信息，控制器安装在顶盖下方，用于控制语音提示器工作、接收并处理摄像头采集到的信息，并将该信息传输给计算机。
2.根据权利要求1所述的基于3D全息投影辅助交警站岗系统，其特征在于：激光源用于提供光源，分束镜用于将激光源发射来的光分为两路，第一路光射向平面镜；第二路光作为参考光经第二扩束镜扩展后射向CCD摄像机；平面镜用于反射分束镜发送来的第一路光，并将第一路光经第一扩束镜后扩展照射在交警身上，照射到交警身上的光再反射到CCD摄像机中，由第一扩束镜扩展后的光束能照射到交警全身。
3.根据权利要求1所述的基于3D全息投影辅助交警站岗系统，其特征在于：四个摄像头安装的角度能完成相应交警执勤岗亭处360度区域内交通信息的拍摄，并将采集到的信息发送给控制器，由控制器处理后发送给计算机，由计算机控制液晶显示屏显示摄像头采集到的交通信息，便于室内的交警查看，并做出相应的指挥。
4.根据权利要求1所述的基于3D全息投影辅助交警站岗系统，其特征在于：控制器将四个摄像头采集到的图像拼接为一个画面发送给计算机后，计算机控制四块液晶显示屏显示相同的信息。
5.根据权利要求1所述的基于3D全息投影辅助交警站岗系统，其特征在于：麦克风与语音提示器的关系为：由计算机分析CCD摄像机采集到交警指挥的方向，计算机将麦克风采集到的声音进行处理后与交警指挥方向相对应，将该信息传输给控制器，由控制器控制交警指挥方向的语音提示器再现交警的语音和吹口哨的声音。
6.根据权利要求1所述的基于3D全息投影辅助交警站岗系统，其特征在于：所述基于3D全息投影辅助交警站岗系统的光波处理步骤为：
第一步：先由CCD摄像机接收分束镜出来的参考光和交警身上的反射光的干涉条纹场，即交警在第一路光的照射下形成漫射式的物光束，第二路光作为参考光束射到全息底片上，和物光束叠加产生干涉，把交警光波上各点的位相和振幅转换成在空间上变化的强度，从而利用干涉条纹间的反差和间隔将物体光波的全部信息记录下来，记录着干涉条纹的底片经过显影、定影等处理程序后，便成为一张数字全息图，由CCD摄像机的图像采集卡将采集到的数字全息图传输到计算机记录下来，利用菲涅尔衍射原理在计算机中模拟光学衍射过程，实现全息图的数字再现，再利用数字图像基本原理再现的全息图进行进一步处理，去除数字干扰，得到清晰的全息图像；
第二步：将计算机中处理后的全息图像传输给3D全息投影机，通过3D全息投影机将图像投射到全息投影框中，使进入全息投影框中的光产生衍射后再现交警的整个图像。
7.根据权利要求1所述的基于3D全息投影辅助交警站岗系统，其特征在于：所述3D全息投影辅助交警站岗系统的工作步骤为：由摄像头采集交警执勤岗亭附近的交通信息，经控制器处理后发送给计算机，计算机控制液晶显示屏显示交警执勤岗亭附近的交通信息，通过观察液晶显示屏显示的画面信息，交警对做出对应指挥交通的动作，由CCD摄像机采集这一动作图像信息并发送给计算机处理为清晰的全息图像，计算机将处理好的全息图像发送给3D全息投影机，由3D全息投影机将图像投射到全息投影框中再现交警的整个图像，该图像随着交警的动作变换而变化，同时麦克风采集交警的语音和口哨声音传送给计算机，由计算机发送给控制器，控制器控制交警执勤岗亭上对应的语音提示器再现交警的指令。
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