基于语音人机交互技术和虚拟成像技术的移动终端分析

代亭 曹成虎 苏燕 阮莹

摘 要：该文首先分析了电力信息化发展现状及电网发展对电子化作业的现实需求，简要分析了语音人机交互技术及虚拟成像技术的基本原理，最后研究了将语音人机交互技术与虚拟成像技术在移动终端中的实现方式，以此为相关研究提供理论支撑。

关键词：语音人机交互 虚拟成像技术 移动终端

中图分类号：TN912.34 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2016）05（c）-0022-02

伴随近些年来我国智能电网建设的持续发展被应用于电力一线的安全头盔的要求也随之提升。对于传统形式的电力安全头盔而言，其仅能减轻诸如高空坠物等外界对头部的伤害，伴随电网智能化及自动化的不断发展及完善，以灵活的电子化、智能及亟需便携为新要求的作业移动终端成为关注的热点，该文利用语音人机交互技术及虚拟成像技术，将其应用于移动终端中，以此推动职能头盔的升级和改进。

1 新型智能移动终端的研究乃是电网发展的现实需要

1.1 电力信息化发展现状

伴随近些年来安卓系统在多领域的普及，诸如PDA及平板电脑开始逐步使用在一线作业员工手上。对于电力信息化系统来讲，其从原本简单化的表单，经后续发展成为具有流程化的管理，从原本的少数人使用，发展成了绝大多数均运用的局面。当前，其开始从各人的桌面开始向诸如电力检修等作业一线发展。但在推广移动终端进程中，依然存在诸多制约因素，比如：（1）在强光下予以查看时，具有较为明显的反光，虽然当前许多液晶屏厂家均陆续推出了多款全视角的IPS电容屏，但在总体显示效果方面却存在较大差异；（2）平板电脑具有较小的屏幕尺寸，在字体的显示方面也就较小，从一线员工的角度来分析，存在难以辨别的状况，特别是那些上了年纪的职工；（3）不便于操作，若尺寸较小，则不能看清，若过大，则拿不住，不便于携带；（4）当碰到下雨天，一沾水，屏幕就会存在失灵状况。

1.2 电网发展对电子化作业的需求分析

电力系统在信息化发展进程中，除了要求作业移动终端要方便使用及便于携带之外，最重要的是功能强大、解放双手以及对一线人员作业不造成影响的智能移动终端。至此，在电力安全帽中运用语音人机交互系统及虚拟成像技术，促使处于一线工作的作业人员，所佩戴的防护工具具备PDA及平板电脑等功能，并基于此形成能够实现导航、摄像及通信等多种功能形式的超级终端，不仅能够将作业人员双手予以解法，还可利用语音交互将电子化作业予以完成，此种这杯乃是当前一线作业人员所迫切需要的。

2 语音人机交互技术与虚拟成像技术原理分析

2.1 虚拟成像技术实现原理

虚拟成像技术乃是利用投影仪，将所需显示内容透射到棱镜上然后聚焦于人的视网膜上，基于所看到的实际图像，经图层重叠而成像，具有无限远的虚像距离焦点，帮助使用者同时看到现实的景物及内容，至此，此种技术在头盔微显示器中得到较好体现。要想实现虚拟成像，需要棱镜及微型投影仪提供辅助，投影仪投影出图像，利用棱镜的反射作用，呈现在人眼的视网膜之中，最终便可形成一个以远方为框架的虚拟图像。如图1所示。投影仪透射影像，而棱镜则反射投影光线，最后在投射至人的视网膜上，最终便达到虚拟图像的效果。由于现实图像光线与投影光线之间存在平行叠加状况，因此，所形成的现实图像与虚拟图像之间也呈现出叠加关系。

虚拟成像的移动终端所选用的是投影式光学系统，基于当前现用视频眼镜，对其呈现原理进行深入研究，依据与之对应的电气接口相应标准，融合桥接芯片，将其与微型智能系统相连接，促使其在现行的Android系统中予以正常运行。利用微型智能系统相应视频输出功能，将其传送至微型投影仪上，投影透镜将虚拟图像折射之后，然后与光轴呈现为45°夹角的分光镜，经过反射重新回至回射屏上，此时回射屏就会将入射光线，经反方向重新反射回去，进至人眼；而对于真实环境下的光线，则利用分光镜及回射屏直接入人眼，进而便促进真实环境与虚拟图像之间的相应叠加。对于虚拟成像技术而言，其能够将小体积在具体的大屏显示方面的问题给予解决，促使微机显示系统，较为简单的便运用在移动终端上。

2.2 语音人机交互技术实现原理

人机的交互控制及语音的识别作为整个语音人机交互技术的核心所在。对于语音的识别而言，其可运用已经较为成熟的语音识别引擎，并运用日常较为常用的语音指令，构建对应的语音建模，最终便可形成矢量模型，将其存储在本地的语音库中，比如关闭、查找、删除及增加等，最终实现此技术的本地化。语音引擎对语音识别之后，将其转换为字符，而字符则匹配于计算机指令，通过对计算机相应指令集的调用，利用其指令接口，便可开展对应操作，最终促使计算机语音操作的实现。对于第三方的软件的语音操作而言，其可运用编制好的较为统一的语音指令接口，采用第三方软件对相关指令进行监听，进而将第三方软件具体的语音操作予以实现。利用上述方式，便可将语音对第三方软件及系统的控制，促进人机交互的实现，解放双手，促进一线员工在作业效率方面的提升。

3 基于虚拟成像技术与语音人机交互技术的移动终端

3.1 移动终端技术路线

依据实际需要，将当前整个产业链当中最具成熟性的Mediatek平台予以确认，设计出以Android操作系统为基础的微型嵌入式移动终端。可通过配置较大容量的锂电池，对移动适配器在具体的充电方面予以支持，另外，对快速开关式充电方案进行合理设计，而系统则将电源管理方案进行优化，促进具有较小的工作电流、关机电流及待机电流。其次，由于在实施现场作业使，可能存在需要拍照状况，且向系统长传，因此，需要配置支持高像素支撑的摄像头。为促使声控的人机交互系统在具体的用户体验及效果方面的提升，可运用双麦克风方式，实现处理系统噪音的降低。依据微型显示器（HMD）在模组方面的接口需求，选用LVDS转接芯片，促进嵌入式移动终端在相应视频向HMD模组输出的实现。而其他的可利用Mediatek相应手机移动芯片基带，对蓝牙、GPS、GSM及WCDMA等较为常用的通信定位功能予以实现，以此为今后移动作业通信奠定坚实的基础。

3.2 移动终端实现方式

移动终端运用当今最为先进的虚拟成像技术，且利用能够实现无线网络连接的嵌入式系统，在电力安全帽中予以运用，最终形成一种全新架构的信息化移动终端，此终端类似于超大屏幕的大型计算机系统，且将其在电力安全帽中予以运用，其不仅对电力工作人员在携带平板电脑所存在的不便给予有力解决，还可在比较恶劣的环境下，仍可开展作业，另外，对于超强功能与视频设备之间的矛盾也可很好的解决。对于无线网络而言，其对于将现场调试所得出的数据传送至电力系统具有促进作用。针对电力业务系统软件在语音控制方面的实现而言，当前，还未首次，其不仅能够将工作人员敲打键盘的双手予以解放，还可促进数据交换的便捷化，实现远程调试及远程控制。

参考文献

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