[发明专利]基于3D全息投影的数据采集和分析装置

摘要

本发明涉及一种基于3D全息投影的数据采集和分析装置，包括3D全息投影仪、SOC芯片、DSP协处理器和多个数据采集设备，所述多个数据采集设备分别位于冰场的各个检测点，用于采集对应检测点的冰层数据，所述DSP协处理器用于接收多个冰层数据并进行分析，所述SOC芯片用于接收所述DSP协处理器的分析结果，并基于所述分析结果构造冰场的3D投影图，所述3D全息投影仪用于接收所述3D投影图并在冰场上方对所述3D投影图进行全息投影。通过本发明，能够帮助冰场管理方及时了解能够进行安全滑冰的区域，有效避免冰场事故发生。

主权项

一种基于3D全息投影的数据采集和分析装置，包括：3D全息投影仪、SOC芯片、DSP协处理器和多个数据采集设备，所述多个数据采集设备分别位于冰场的各个检测点，用于采集对应检测点的冰层数据，所述DSP协处理器分别与所述多个数据采集设备连接，用于接收多个冰层数据并进行分析，所述SOC芯片与所述DSP协处理器连接，用于接收所述DSP协处理器的分析结果，并基于所述分析结果构造冰场的3D投影图，所述3D全息投影仪与所述SOC芯片连接，用于接收所述3D投影图并在冰场上方对所述3D投影图进行全息投影；检测点的冰层数据包括检测点所在位置的冰层厚度以及检测点所在位置的最大冰层裂缝宽度；3D全息投影仪用于接收所述3D投影图并在冰场上方对所述3D投影图进行全息投影包括：3D全息投影仪的全息投影范围与冰场的各个检测点组成的区域完全吻合；FLASH存储器，与DSP协处理器连接，用于预先存储第一预设权衡值、第二预设权衡值、裂缝宽度权重和冰层厚度权重；每一个数据采集设备包括冰层裂缝检测器和超声波检测器，冰层裂缝检测器用于检测对应检测点所在位置的最大冰层裂缝宽度，超声波检测器用于检测对应检测点所在位置的冰层厚度；其特征在于，所述超声波检测器包括超声波接收单元、超声波发射单元和AT89C51单片机，所述超声波发射单元用于向对应检测点所在位置的冰层发射超声波，所述超声波接收单元用于接收来自平台下方的第一反射超声波和第二反射超声波，所述AT89C51单片机分别与所述超声波接收单元和所述超声波发射单元连接，用于基于接收到所述第一反射超声波的第一时间、接收到所述第二反射超声波的第二时间以及超声波在冰层内的传播速度确定对应检测点所在位置的冰层厚度；所述冰层裂缝检测器包括CMOS图像传感单元、预处理单元、裂缝识别单元和裂缝测量单元，所述CMOS图像传感单元用于采集冰层图像，所述预处理单元与所述CMOS图像传感单元连接，用于对所述冰层图像依次进行边缘增强处理、图像平滑处理和直方图均衡处理以输出均衡图像，所述裂缝识别单元与所述预处理单元连接，用于对所述均衡图像依次进行高斯滤波处理、3像素×3像素窗口的中值滤波处理以及裂缝目标识别处理以输出裂缝子图像，所述裂缝测量单元与所述裂缝识别单元连接，用于基于所述裂缝子图像确定最大裂缝宽度并作为对应检测点所在位置的最大冰层裂缝宽度输出；所述DSP协处理器分别与所述冰层裂缝检测器和所述超声波检测器连接，用于基于裂缝宽度权重、冰层厚度权重、对应检测点所在位置的最大冰层裂缝宽度和对应检测点所在位置的冰层厚度确定对应检测点所在位置的破冰权衡值；其中，所述DSP协处理器基于裂缝宽度权重、冰层厚度权重、对应检测点所在位置的最大冰层裂缝宽度和对应检测点所在位置的冰层厚度确定对应检测点所在位置的破冰权衡值包括：将裂缝宽度权重与对应检测点所在位置的最大冰层裂缝宽度相乘获取第一乘积，将冰层厚度权重和对应检测点所在位置的冰层厚度相乘获取第二乘积，将第一乘积与第二乘积相加以获得对应检测点所在位置的破冰权衡值；其中，所述SOC芯片基于所述分析结果构造冰场的3D投影图包括：所述SOC芯片基于每一个检测点所在位置以及对应的破冰权衡值构造冰场的3D投影图；所述DSP协处理器在对应检测点所在位置的破冰权衡值大于等于第一预设权衡值且小于第二预设权衡值时，将对应检测点所在位置的破冰权衡值标记为橙色，在对应检测点所在位置的破冰权衡值大于等于第二预设权衡值时，将对应检测点所在位置的破冰权衡值标记为红色，在对应检测点所在位置的破冰权衡值小于第一预设权衡值时，将对应检测点所在位置的破冰权衡值标记为蓝色；所述SOC芯片基于每一个检测点所在位置以及对应的破冰权衡值构造冰场的3D投影图包括：所述SOC芯片构造的冰场的3D投影图显示每一个检测点所在位置对应的破冰权衡值的数值和颜色；其中，所述装置还包括：投影校正设备，与所述3D全息投影仪连接，用于对所述3D全息投影仪的投影区域进行校正，以保证所述3D全息投影仪的全息投影范围与冰场的各个检测点组成的区域完全吻合。