本发明涉及交通安全领域，具体涉及一种基于图像识别的智能安全头盔。

技术背景

众所周知,头盔对于电动车驾驶人来说,就相当于机动车驾驶员所系的安全带,是人遇到危险后的最后一道防线,其重要性不言而喻。据统计,摩托车、电动自行车、小汽车是导致交通事故死亡最多的车辆,摩托车、电动自行车驾乘人员死亡事故中约80％为颅脑损伤致死。当事故发生时,骑行头盔可吸收大部分撞击力,起到缓冲、减震的保护作用,可使受伤者的比例下降70％,死亡率下降40％,不带头盔头部损伤率是戴头盔的2.5倍,致命伤是戴头盔的1.5倍。针对未佩戴安全头盔的电动自行车驾驶人，交警现场开具“驾乘电动自行车佩戴安全头盔友情提示单”，反复强化“一盔一带”的重要性。道路交通领域是观察一座城市文明水平的重要窗口。诸如闯红灯、乱穿马路、开车打手机、随意变道等行为，不仅有损文明城市的形象，是城市文明水平的“失分项”，更是造成交通事故、威胁人身安全的“马路杀手”。从这个意义上来讲，规定驾乘电动自行车必须佩戴头盔。

但是佩戴上头盔也不一定是很安全的。巴斯大学的心理学家们邀请80位志愿者针对“有时候骑车戴头盔更危险”这个研究题目做实验。对80位志愿者来说，他们认为这一试验的目的仅仅是测试眼球追踪，所以他们需要带上安置在头部的摄像机。而有些摄像机固定在头盔上，有些则固定在了棒球帽上，头盔与棒球帽都是随机分配的。然后这些志愿者们被要求带着摄像机观察不断打气中的气球，然后自己决定何时让气球停止充气以免爆炸。实验结果表明，那些带着头盔的志愿者们会让气球更加接近爆炸的边缘。由此可知，因为人们的心理作用有时候骑车戴头盔反而更危险。

人们这种“追求震撼”的心态是发生交通事故的因素之一，这款基于图像识别功能的智能安全头盔也许可以在事故发生之前及时阻止佩戴者，这种头盔可以在车辆靠近或者障碍物靠近时提醒佩戴者及时躲避，并且具有测量行驶安全距离、行驶刹车时测速、gps定位、夜视等一系列功能。这在佩戴者发生交通事故撞击之前再加上一层保护，以降低佩戴者的心理因素对交通产生的影响。

技术实现要素：

本发明所要解决的问题是如何降低佩戴者在道路行驶时的事故发生率，提供一种基于图像识别的智能安全头盔。

为解决上述问题，本发明提供的方案是:

一种基于图像识别的智能安全头盔，包括头盔本体、设置在所述头盔本体上的图像显示系统、智能灯光系统、以及设置在所述头盔本体内的控制系统，所述图像显示系统和所述智能灯光系统均与所述控制系统相连；其中，所述控制系统包括：树莓派、加速度检测模块、arduino、电源模块，所述树莓派分别与所述加速度检测模块、所述arduino、电源模块相连；所述图像显示系统包括：摄像头，摄像头与所述树莓派相连用于采集所述头盔本体前方图像数据并传输至所述树莓派；超声波测距模块，所述超声波测距模块与所述树莓派相连用于采集所述头盔本体四周出现的车辆和行人的数据并传输至所述树莓派；gps模块，所述gps模块与所述树莓派相连用于进行位置定位和进行轨迹绘制并将数据传输至树莓派；lcd显示屏，所述lcd显示屏通过spi协议与所述树莓派相连，所述树莓派根据所述摄像头和所述超声波测距模块采集的图像数据进行处理并通过lcd显示屏显示；所述智能灯光系统包括：转向灯、自动刹车灯、碰撞报警灯；所述转向灯与所述arduino相连，所述自动刹车灯和所述碰撞报警灯与所述加速度检测模块相连。

在一个实施方式中，所述超声波测距模块包括设置在所述头盔本体前端的第一超声波测距模块、设置在所述头盔本体两侧的第二超声波测距模块、第三超声波测距模块以及设置在所述头盔本体后端的第四超声波测距模块。

在一个实施方式中，所述arduino包括语音识别模块。

在一个实施方式中，所述转向灯包括左转向灯和右转向灯，所述左转向灯和所述右转向灯与所述语音识别模块相连。

在一个实施方式中，所述图像显示系统还包括hud抬头显示装置。

在一个实施方式中，所述hud抬头显示装置包括设置在所述头盔本体前端下方的平面镜、平面玻璃，所述平面镜一端与所述平面玻璃固定连接、另一端与所述lcd显示屏固定连接。

在一个实施方式中，所述hud抬头显示装置包括设置在所述头盔本体前端下方的半反射镜，所述半反射镜与所述lcd显示屏固定连接。

在一个实施方式中，所述头盔本体的一侧还设置有喇叭，所述喇叭与所述arduino相连。

与现有技术相比较，本发明的有益效果：

1.本发明的安全头盔从佩戴者上车到佩戴者下车全程保护，可在骑行期间提醒佩戴者附近有行人或车辆靠近，有效地规避危险，以降低事故发生的概率。

2.本发明的通过安全头盔上设置图像显示系统、智能灯光系统、控制系统使得安全头盔智能、安全、可靠，能够准确的开启转向灯、夜间骑行警示灯、刹车警示灯及防追尾警示灯，此外，本发明的安全头盔结构简单，生产成本低。

附图说明

图1是本发明的智能安全头盔外部结构示意图；

图2是本发明的智能安全头盔内部结构示意图；

图3是本发明的智能安全头盔侧面结构示意图；

图4是实施例一hud抬头显示装置结构示意图；

图5是实施例二hud抬头显示装置结构平面图。

其中，1、第一超声波测距模块；2、摄像头；3、gps模块；4、右转向灯；5、喇叭；6、第二超声波测距模块；7、第三超声波测距模块；8、第四超声波测距模块；9、左转向灯；10、半反射镜；11、lcd显示屏；12、arduino；13、语音识别模块；15、hud抬头显示装置；16、树莓派；17、加速度检测模块；18、电源模块；19、平面镜；20、放大镜；21、平面玻璃。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。在下面的描述中，提供诸如具体的配置和组件的特征细节仅仅是为了帮助全面理解本发明的实施例。因此，本领域技术人员应该清楚，可以对这里描述的实施例进行各种改变和修改而不脱离本发明的范围和精神。另外，为了清楚和简洁，省略了对已知功能和构造的描述。

应理解，说明书通篇中提到的“一个实施例”或“一实施例”意味着与实施例有关的特定特征、结构或特性包括在本发明的至少一个实施例中。因此，在整个说明书各处出现的“在一个实施例中”或“在一实施例中”未必一定指相同的实施例。此外，这些特定的特征、结构或特性可以任意适合的方式结合在一个或多个实施例中。

在本发明的各种实施例中，应理解，下述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。

应理解，本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，a和/或b，可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

在本申请所提供的实施例中，应理解，“与a相应的b”表示b与a相关联，根据a可以确定b。但还应理解，根据a确定b并不意味着仅仅根据a确定b，还可以根据a和/或其它信息确定b。

实施例1

如图1-2所示，一种基于图像识别的智能安全头盔，包括头盔本体、设置在所述头盔本体上的图像显示系统、智能灯光系统、以及设置在所述头盔本体内的控制系统，其中，所述图像显示系统和所述智能灯光系统均与所述控制系统相连。

进一步地如图所示，所述控制系统包括：树莓派16、加速度检测模块17、arduino12、电源模块18，所述树莓派16分别与所述加速度检测模块17、所述arduino12、电源模块18相连；

进一步地如图所示，所述图像显示系统包括：超声波测距模块，所述超声波测距模块包括设置在所述头盔本体前端的第一超声波测距模块1、设置在所述头盔本体两侧的第二超声波测距模块6、第三超声波测距模块7以及设置在所述头盔本体后端的第四超声波测距模块8，其中，第一超声波测距模块1、第二超声波测距模块6、第三超声波测距模块7、第四超声波测距模块8均与所述树莓派16相连，用于采集所述头盔本体四周出现的车辆和行人的数据并传输至所述树莓派16；

摄像头2，所述摄像头2设置在所述头盔本体的正前端，所述摄像头2与所述树莓派16相连，用于采集所述头盔本体前方图像数据并传输至所述树莓派16；具体地，所述摄像头2为125度广角无畸变1.5米-720p，1280×720p分辨率，通过采集头盔本体前方的图像数据，再使用opencv库通过级联分类器进行对目标物的haar特征的检测，再配合使用第一超声波测距模块1、第二超声波测距模块6、第三超声波测距模块7、第四超声波测距模块8识别出头盔本体四周一定距离内出现的车辆与行人的数据并传输至所述树莓派16。

lcd显示屏11，所述lcd显示屏11通过spi协议与所述树莓派16相连，所述树莓派16根据所述摄像头2和所述超声波测距模块采集的图像数据进行处理并通过lcd显示屏11显示；具体地，所述lcd显示屏设置在所述头盔本体前端的下方；且所述lcd显示屏优选为0.96寸11，不影响佩戴者视野，并通过spi通信的方式与树莓派16连接，由3s锂电池18通过降压模块降到5v给树莓派16供电，利用spi串行外设接口将数据快捷，高速地传输到树莓派16，从而树莓派16根据所述摄像头2和所述超声波测距模块采集的图像数据进行处理之后的数据通过led显示屏11显示出来，在夜间行车时，这些数据仍然可以在led显示屏11看到。

gps模块3，所述gps模块3与所述树莓派16相连，用于进行位置定位和进行轨迹绘制并将数据传输至树莓派16；具体地，所述gps定位以及移动轨迹绘制是通过安装l76xgpsmodule定位模块与树莓派16串口连接，并利用百度地图的javascriptapi进行轨迹绘制，然后将数据传输至树莓派16，进而佩戴者在骑行时的经纬度通过树莓派16可以实时的传递到led显示屏11上。

进一步地，所述arduino12包括语音识别模块13，优选的，所述arduino包括硬件arduino板或软件(arduinoide)。

进一步地，所述智能灯光系统包括：转向灯、自动刹车灯、碰撞报警灯；所述转向灯与所述arduino12相连，所述自动刹车灯和所述碰撞报警灯与所述加速度检测模块17相连，具体地，所述转向灯包括左转向灯9和右转向灯4，所述左转向灯9和所述右转向灯4与所述语音识别模块13相连，从而左转向灯9和右转向灯4通过arduino12内的语音识别模块13进行控制。

进一步地，所述自动刹车灯和碰撞报警灯与加速度模块17相连，通过将加速度模块17转化为电信号后实现自动刹车灯和碰撞报警灯。从而刹车时刹车灯自动亮起，碰撞时碰撞报警灯爆闪并发出蜂鸣声。

进一步地，所述图像显示系统还包括hud抬头显示装置15，如图5所示，所述hud抬头显示装置15包括设置在所述头盔本体前端下方的平面镜19、放大镜20、平面玻璃21，所述平面镜19一端与所述放大镜20固定连接、另一端与所述lcd显示屏11固定连接，所述平面玻璃21与所述放大镜20固定连接，从而光线通过平面镜19的反射，再通过放大镜20折射将led显示屏的内容投影到平面玻璃21上，进而可以把重要的信息，利用光的反射将数据映射在平面玻璃21上，使驾驶员不必低头，就能看清重要的信息。

此外，所述头盔本体的一侧还设置有喇叭5，所述喇叭5与所述arduino12相连，具体地，所述喇叭5通过arduino12内的语音识别模块13进行控制。

实施例2

如图1-2所示，一种基于图像识别的智能安全头盔，包括头盔本体、设置在所述头盔本体上的图像显示系统、智能灯光系统、以及设置在所述头盔本体内的控制系统，其中，所述图像显示系统和所述智能灯光系统均与所述控制系统相连。

进一步地如图所示，所述控制系统包括：树莓派16、加速度检测模块17、arduino12、电源模块18，所述树莓派16分别与所述加速度检测模块17、所述arduino12、电源模块18相连；

进一步地如图所示，所述图像显示系统包括：超声波测距模块，所述超声波测距模块包括设置在所述头盔本体前端的第一超声波测距模块1、设置在所述头盔本体两侧的第二超声波测距模块6、第三超声波测距模块7以及设置在所述头盔本体后端的第四超声波测距模块8，其中，第一超声波测距模块1、第二超声波测距模块6、第三超声波测距模块7、第四超声波测距模块8均与所述树莓派16相连，用于采集所述头盔本体四周出现的车辆和行人的数据并传输至所述树莓派16；

摄像头2，所述摄像头2设置在所述头盔本体的正前端，所述摄像头2与所述树莓派16相连，用于采集所述头盔本体前方图像数据并传输至所述树莓派16；具体地，所述摄像头2为125度广角无畸变1.5米-720p，1280×720p分辨率，通过采集头盔本体前方的图像数据，再使用opencv库通过级联分类器进行对目标物的haar特征的检测，再配合使用第一超声波测距模块1、第二超声波测距模块6、第三超声波测距模块7、第四超声波测距模块8识别出头盔本体前方一定距离内出现的车辆与行人。

lcd显示屏11，所述lcd显示屏11通过spi协议与所述树莓派16相连，所述树莓派16根据所述摄像头2和所述超声波测距模块采集的图像数据进行处理并通过lcd显示屏11显示；具体地，所述lcd显示屏设置在所述头盔本体前端的下方；且所述lcd显示屏优选为0.96寸11，不影响佩戴者视野，并通过spi通信的方式与树莓派16连接，由3s锂电池18通过降压模块降到5v给树莓派16供电，利用spi串行外设接口将数据快捷，高速地传输到树莓派16，从而树莓派16根据所述摄像头2和所述超声波测距模块采集的图像数据进行处理之后的数据通过led显示屏11显示出来，在夜间行车时，这些数据仍然可以在led显示屏11看到。

gps模块3，所述gps模块3与所述树莓派16相连，用于进行位置定位和进行轨迹绘制并将数据传输至树莓派16；具体地，所述gps定位以及移动轨迹绘制是通过安装l76xgpsmodule定位模块与树莓派16串口连接，并利用百度地图的javascriptapi进行轨迹绘制，然后将数据传输至树莓派16，进而佩戴者在骑行时的经纬度通过树莓派16可以实时的传递到led显示屏11上。

进一步地，所述arduino12包括语音识别模块13，优选的，所述arduino包括硬件arduino板或软件(arduinoide)。

进一步地，所述智能灯光系统包括：转向灯、自动刹车灯、碰撞报警灯；所述转向灯与所述arduino12相连，所述自动刹车灯和所述碰撞报警灯与所述加速度检测模块17相连，具体地，所述转向灯包括左转向灯9和右转向灯4，所述左转向灯9和所述右转向灯4与所述语音识别模块13相连，从而左转向灯9和右转向灯4通过arduino12内的语音识别模块13进行控制。

进一步地，所述自动刹车灯和碰撞报警灯与加速度模块17相连，通过将加速度模块17转化为电信号后实现自动刹车灯和碰撞报警灯。从而刹车时刹车灯自动亮起，碰撞时碰撞报警灯爆闪并发出蜂鸣声。

进一步地如图3-4所示，所述hud抬头显示装置15包括设置在所述头盔本体前端下方的半反射镜10，所述半反射镜10与所述lcd显示屏11固定连接，从而通过半反射镜10能反射一半的屏幕光，同时前方的光线仍然可以通过，进而能在led显示屏上同时看到前方的景物，以此达到“投影”的效果。此外，还可以把重要的信息，利用光的反射将数据映射在风窗玻璃上的全息半镜上，使驾驶员不必低头，就能看清重要的信息。加速度和附近人车可以在lcd屏幕11上显示。

此外，所述头盔本体的一侧还设置有喇叭5，所述喇叭5与所述arduino12相连，具体地，所述喇叭5通过arduino12内的语音识别模块13进行控制。

最后应该说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前叙述实施对本发明进行了详细的说明，本领域的技术人员应当理解，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行同等替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神与范围。