代亭 曹成虎 蘇燕 阮瑩

摘 要：該文首先分析了電力信息化發(fā)展現(xiàn)狀及電網(wǎng)發(fā)展對電子化作業(yè)的現(xiàn)實(shí)需求，簡要分析了語音人機(jī)交互技術(shù)及虛擬成像技術(shù)的基本原理，最后研究了將語音人機(jī)交互技術(shù)與虛擬成像技術(shù)在移動終端中的實(shí)現(xiàn)方式，以此為相關(guān)研究提供理論支撐。

關(guān)鍵詞：語音人機(jī)交互 虛擬成像技術(shù) 移動終端

中圖分類號：TN912.34 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2016）05（c）-0022-02

伴隨近些年來我國智能電網(wǎng)建設(shè)的持續(xù)發(fā)展被應(yīng)用于電力一線的安全頭盔的要求也隨之提升。對于傳統(tǒng)形式的電力安全頭盔而言，其僅能減輕諸如高空墜物等外界對頭部的傷害，伴隨電網(wǎng)智能化及自動化的不斷發(fā)展及完善，以靈活的電子化、智能及亟需便攜為新要求的作業(yè)移動終端成為關(guān)注的熱點(diǎn)，該文利用語音人機(jī)交互技術(shù)及虛擬成像技術(shù)，將其應(yīng)用于移動終端中，以此推動職能頭盔的升級和改進(jìn)。

1 新型智能移動終端的研究乃是電網(wǎng)發(fā)展的現(xiàn)實(shí)需要

1.1 電力信息化發(fā)展現(xiàn)狀

伴隨近些年來安卓系統(tǒng)在多領(lǐng)域的普及，諸如PDA及平板電腦開始逐步使用在一線作業(yè)員工手上。對于電力信息化系統(tǒng)來講，其從原本簡單化的表單，經(jīng)后續(xù)發(fā)展成為具有流程化的管理，從原本的少數(shù)人使用，發(fā)展成了絕大多數(shù)均運(yùn)用的局面。當(dāng)前，其開始從各人的桌面開始向諸如電力檢修等作業(yè)一線發(fā)展。但在推廣移動終端進(jìn)程中，依然存在諸多制約因素，比如：（1）在強(qiáng)光下予以查看時，具有較為明顯的反光，雖然當(dāng)前許多液晶屏廠家均陸續(xù)推出了多款全視角的IPS電容屏，但在總體顯示效果方面卻存在較大差異；（2）平板電腦具有較小的屏幕尺寸，在字體的顯示方面也就較小，從一線員工的角度來分析，存在難以辨別的狀況，特別是那些上了年紀(jì)的職工；（3）不便于操作，若尺寸較小，則不能看清，若過大，則拿不住，不便于攜帶；（4）當(dāng)碰到下雨天，一沾水，屏幕就會存在失靈狀況。

1.2 電網(wǎng)發(fā)展對電子化作業(yè)的需求分析

電力系統(tǒng)在信息化發(fā)展進(jìn)程中，除了要求作業(yè)移動終端要方便使用及便于攜帶之外，最重要的是功能強(qiáng)大、解放雙手以及對一線人員作業(yè)不造成影響的智能移動終端。至此，在電力安全帽中運(yùn)用語音人機(jī)交互系統(tǒng)及虛擬成像技術(shù)，促使處于一線工作的作業(yè)人員，所佩戴的防護(hù)工具具備PDA及平板電腦等功能，并基于此形成能夠?qū)崿F(xiàn)導(dǎo)航、攝像及通信等多種功能形式的超級終端，不僅能夠?qū)⒆鳂I(yè)人員雙手予以解法，還可利用語音交互將電子化作業(yè)予以完成，此種這杯乃是當(dāng)前一線作業(yè)人員所迫切需要的。

2 語音人機(jī)交互技術(shù)與虛擬成像技術(shù)原理分析

2.1 虛擬成像技術(shù)實(shí)現(xiàn)原理

虛擬成像技術(shù)乃是利用投影儀，將所需顯示內(nèi)容透射到棱鏡上然后聚焦于人的視網(wǎng)膜上，基于所看到的實(shí)際圖像，經(jīng)圖層重疊而成像，具有無限遠(yuǎn)的虛像距離焦點(diǎn)，幫助使用者同時看到現(xiàn)實(shí)的景物及內(nèi)容，至此，此種技術(shù)在頭盔微顯示器中得到較好體現(xiàn)。要想實(shí)現(xiàn)虛擬成像，需要棱鏡及微型投影儀提供輔助，投影儀投影出圖像，利用棱鏡的反射作用，呈現(xiàn)在人眼的視網(wǎng)膜之中，最終便可形成一個以遠(yuǎn)方為框架的虛擬圖像。如圖1所示。投影儀透射影像，而棱鏡則反射投影光線，最后在投射至人的視網(wǎng)膜上，最終便達(dá)到虛擬圖像的效果。由于現(xiàn)實(shí)圖像光線與投影光線之間存在平行疊加狀況，因此，所形成的現(xiàn)實(shí)圖像與虛擬圖像之間也呈現(xiàn)出疊加關(guān)系。

虛擬成像的移動終端所選用的是投影式光學(xué)系統(tǒng)，基于當(dāng)前現(xiàn)用視頻眼鏡，對其呈現(xiàn)原理進(jìn)行深入研究，依據(jù)與之對應(yīng)的電氣接口相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)，融合橋接芯片，將其與微型智能系統(tǒng)相連接，促使其在現(xiàn)行的Android系統(tǒng)中予以正常運(yùn)行。利用微型智能系統(tǒng)相應(yīng)視頻輸出功能，將其傳送至微型投影儀上，投影透鏡將虛擬圖像折射之后，然后與光軸呈現(xiàn)為45°夾角的分光鏡，經(jīng)過反射重新回至回射屏上，此時回射屏就會將入射光線，經(jīng)反方向重新反射回去，進(jìn)至人眼；而對于真實(shí)環(huán)境下的光線，則利用分光鏡及回射屏直接入人眼，進(jìn)而便促進(jìn)真實(shí)環(huán)境與虛擬圖像之間的相應(yīng)疊加。對于虛擬成像技術(shù)而言，其能夠?qū)⑿◇w積在具體的大屏顯示方面的問題給予解決，促使微機(jī)顯示系統(tǒng)，較為簡單的便運(yùn)用在移動終端上。

2.2 語音人機(jī)交互技術(shù)實(shí)現(xiàn)原理

人機(jī)的交互控制及語音的識別作為整個語音人機(jī)交互技術(shù)的核心所在。對于語音的識別而言，其可運(yùn)用已經(jīng)較為成熟的語音識別引擎，并運(yùn)用日常較為常用的語音指令，構(gòu)建對應(yīng)的語音建模，最終便可形成矢量模型，將其存儲在本地的語音庫中，比如關(guān)閉、查找、刪除及增加等，最終實(shí)現(xiàn)此技術(shù)的本地化。語音引擎對語音識別之后，將其轉(zhuǎn)換為字符，而字符則匹配于計算機(jī)指令，通過對計算機(jī)相應(yīng)指令集的調(diào)用，利用其指令接口，便可開展對應(yīng)操作，最終促使計算機(jī)語音操作的實(shí)現(xiàn)。對于第三方的軟件的語音操作而言，其可運(yùn)用編制好的較為統(tǒng)一的語音指令接口，采用第三方軟件對相關(guān)指令進(jìn)行監(jiān)聽，進(jìn)而將第三方軟件具體的語音操作予以實(shí)現(xiàn)。利用上述方式，便可將語音對第三方軟件及系統(tǒng)的控制，促進(jìn)人機(jī)交互的實(shí)現(xiàn)，解放雙手，促進(jìn)一線員工在作業(yè)效率方面的提升。

3 基于虛擬成像技術(shù)與語音人機(jī)交互技術(shù)的移動終端

3.1 移動終端技術(shù)路線

依據(jù)實(shí)際需要，將當(dāng)前整個產(chǎn)業(yè)鏈當(dāng)中最具成熟性的Mediatek平臺予以確認(rèn)，設(shè)計出以Android操作系統(tǒng)為基礎(chǔ)的微型嵌入式移動終端。可通過配置較大容量的鋰電池，對移動適配器在具體的充電方面予以支持，另外，對快速開關(guān)式充電方案進(jìn)行合理設(shè)計，而系統(tǒng)則將電源管理方案進(jìn)行優(yōu)化，促進(jìn)具有較小的工作電流、關(guān)機(jī)電流及待機(jī)電流。其次，由于在實(shí)施現(xiàn)場作業(yè)使，可能存在需要拍照狀況，且向系統(tǒng)長傳，因此，需要配置支持高像素支撐的攝像頭。為促使聲控的人機(jī)交互系統(tǒng)在具體的用戶體驗及效果方面的提升，可運(yùn)用雙麥克風(fēng)方式，實(shí)現(xiàn)處理系統(tǒng)噪音的降低。依據(jù)微型顯示器（HMD）在模組方面的接口需求，選用LVDS轉(zhuǎn)接芯片，促進(jìn)嵌入式移動終端在相應(yīng)視頻向HMD模組輸出的實(shí)現(xiàn)。而其他的可利用Mediatek相應(yīng)手機(jī)移動芯片基帶，對藍(lán)牙、GPS、GSM及WCDMA等較為常用的通信定位功能予以實(shí)現(xiàn)，以此為今后移動作業(yè)通信奠定堅實(shí)的基礎(chǔ)。

3.2 移動終端實(shí)現(xiàn)方式

移動終端運(yùn)用當(dāng)今最為先進(jìn)的虛擬成像技術(shù)，且利用能夠?qū)崿F(xiàn)無線網(wǎng)絡(luò)連接的嵌入式系統(tǒng)，在電力安全帽中予以運(yùn)用，最終形成一種全新架構(gòu)的信息化移動終端，此終端類似于超大屏幕的大型計算機(jī)系統(tǒng)，且將其在電力安全帽中予以運(yùn)用，其不僅對電力工作人員在攜帶平板電腦所存在的不便給予有力解決，還可在比較惡劣的環(huán)境下，仍可開展作業(yè)，另外，對于超強(qiáng)功能與視頻設(shè)備之間的矛盾也可很好的解決。對于無線網(wǎng)絡(luò)而言，其對于將現(xiàn)場調(diào)試所得出的數(shù)據(jù)傳送至電力系統(tǒng)具有促進(jìn)作用。針對電力業(yè)務(wù)系統(tǒng)軟件在語音控制方面的實(shí)現(xiàn)而言，當(dāng)前，還未首次，其不僅能夠?qū)⒐ぷ魅藛T敲打鍵盤的雙手予以解放，還可促進(jìn)數(shù)據(jù)交換的便捷化，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程調(diào)試及遠(yuǎn)程控制。

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