基于語音人機交互技術和虛擬成像技術的移動終端分析

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)實需求，簡要分析了語音人機交互技術及虛擬成像技術的基本原理，最后研究了將語音人機交互技術與虛擬成像技術在移動終端中的實現(xiàn)方式，以此為相關研究提供理論支撐。

關鍵詞：語音人機交互 虛擬成像技術 移動終端

中圖分類號：TN912.34 文獻標識碼：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)建設的持續(xù)發(fā)展被應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)移動終端成為關注的熱點，該文利用語音人機交互技術及虛擬成像技術，將其應用于移動終端中，以此推動職能頭盔的升級和改進。

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

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)均運用的局面。當前，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程中，依然存在諸多制約因素，比如：（1）在強光下予以查看時，具有較為明顯的反光，雖然當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，在電力安全帽中運用語音人機交互系統(tǒng)及虛擬成像技術，促使處于一線工作的作業(yè)人員，所佩戴的防護工具具備PDA及平板電腦等功能，并基于此形成能夠實現(xiàn)導航、攝像及通信等多種功能形式的超級終端，不僅能夠將作業(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，此種這杯乃是當前一線作業(yè)人員所迫切需要的。

2 語音人機交互技術與虛擬成像技術原理分析

2.1 虛擬成像技術實現(xiàn)原理

虛擬成像技術乃是利用投影儀，將所需顯示內容透射到棱鏡上然后聚焦于人的視網(wǎng)膜上，基于所看到的實際圖像，經(jīng)圖層重疊而成像，具有無限遠的虛像距離焦點，幫助使用者同時看到現(xiàn)實的景物及內容，至此，此種技術在頭盔微顯示器中得到較好體現(xiàn)。要想實現(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，最終便達到虛擬圖像的效果。由于現(xiàn)實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)實圖像與虛擬圖像之間也呈現(xiàn)出疊加關系。

虛擬成像的移動終端所選用的是投影式光學系統(tǒng)，基于當前現(xiàn)用視頻眼鏡，對其呈現(xiàn)原理進行深入研究，依據(jù)與之對應的電氣接口相應標準，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)中予以正常運行。利用微型智能系統(tǒng)相應視頻輸出功能，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，進至人眼；而對于真實環(huán)境下的光線，則利用分光鏡及回射屏直接入人眼，進而便促進真實環(huán)境與虛擬圖像之間的相應疊加。對于虛擬成像技術而言，其能夠將小體積在具體的大屏顯示方面的問題給予解決，促使微機顯示系統(tǒng)，較為簡單的便運用在移動終端上。

2.2 語音人機交互技術實現(xiàn)原理

人機的交互控制及語音的識別作為整個語音人機交互技術的核心所在。對于語音的識別而言，其可運用已經(jīng)較為成熟的語音識別引擎，并運用日常較為常用的語音指令，構建對應的語音建模，最終便可形成矢量模型，將其存儲在本地的語音庫中，比如關閉、查找、刪除及增加等，最終實現(xiàn)此技術的本地化。語音引擎對語音識別之后，將其轉換為字符，而字符則匹配于計算機指令，通過對計算機相應指令集的調用，利用其指令接口，便可開展對應操作，最終促使計算機語音操作的實現(xiàn)。對于第三方的軟件的語音操作而言，其可運用編制好的較為統(tǒng)一的語音指令接口，采用第三方軟件對相關指令進行監(jiān)聽，進而將第三方軟件具體的語音操作予以實現(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，促進人機交互的實現(xiàn)，解放雙手，促進一線員工在作業(yè)效率方面的提升。

3 基于虛擬成像技術與語音人機交互技術的移動終端

3.1 移動終端技術路線

依據(jù)實際需要，將當前整個產業(yè)鏈當中最具成熟性的Mediatek平臺予以確認，設計出以Android操作系統(tǒng)為基礎的微型嵌入式移動終端?？赏ㄟ^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，對快速開關式充電方案進行合理設計，而系統(tǒng)則將電源管理方案進行優(yōu)化，促進具有較小的工作電流、關機電流及待機電流。其次，由于在實施現(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。為促使聲控的人機交互系統(tǒng)在具體的用戶體驗及效果方面的提升，可運用雙麥克風方式，實現(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轉接芯片，促進嵌入式移動終端在相應視頻向HMD模組輸出的實現(xiàn)。而其他的可利用Mediatek相應手機移動芯片基帶，對藍牙、GPS、GSM及WCDMA等較為常用的通信定位功能予以實現(xiàn)，以此為今后移動作業(yè)通信奠定堅實的基礎。

3.2 移動終端實現(xiàn)方式

移動終端運用當今最為先進的虛擬成像技術，且利用能夠實現(xiàn)無線網(wǎng)絡連接的嵌入式系統(tǒng)，在電力安全帽中予以運用，最終形成一種全新架構的信息化移動終端，此終端類似于超大屏幕的大型計算機系統(tǒng)，且將其在電力安全帽中予以運用，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，對于超強功能與視頻設備之間的矛盾也可很好的解決。對于無線網(wǎng)絡而言，其對于將現(xiàn)場調試所得出的數(shù)據(jù)傳送至電力系統(tǒng)具有促進作用。針對電力業(yè)務系統(tǒng)軟件在語音控制方面的實現(xiàn)而言，當前，還未首次，其不僅能夠將工作人員敲打鍵盤的雙手予以解放，還可促進數(shù)據(jù)交換的便捷化，實現(xiàn)遠程調試及遠程控制。

參考文獻

[1] 程實，顧頎，潘健生，等.基于ARToolkit-MMD虛擬人偶成像增強現(xiàn)實研究[J].微電子學與計算機，2011，28（10）：150-152.

[2] 朱齊丹，仲訓昱，陸軍.增強現(xiàn)實技術在遠程現(xiàn)實中的應用研究[J].光電工程，2008，35（9）：81-85.

[3] 易俊，李自力.基于ARToolkit立體視覺成像增強現(xiàn)實系統(tǒng)的研究[J].微計算機信息，2007，23（28）：255-257.