基于人工智能技術(shù)的大尺寸工業(yè)平板電腦系統(tǒng)研究與應(yīng)用

近幾年隨著大屏智能手機(jī)的快速發(fā)展及消費(fèi)類小尺寸工業(yè)平板電腦市場(chǎng)的趨近飽和，消費(fèi)類小尺寸工業(yè)平板電腦逐漸被大屏智能手機(jī)所替代。而大尺寸（10英寸及以上尺寸屏幕）工業(yè)平板電腦將廣泛應(yīng)用于設(shè)備自動(dòng)化、智能醫(yī)療、智能零售、智能樓宇、智能家居、戶外廣告、智能健身、智能教育、智能會(huì)議、智能物流等行業(yè)。文章介紹大尺寸工業(yè)平板電腦如何結(jié)合人工智能關(guān)鍵技術(shù)，實(shí)現(xiàn)大尺寸工業(yè)平板電腦在以上各行業(yè)的智能化廣泛應(yīng)用。

《“十三五”國(guó)家科技創(chuàng)新規(guī)劃》提出發(fā)展自然人機(jī)交互技術(shù)，重點(diǎn)是智能感知與認(rèn)知、虛擬融合與自然交互、語(yǔ)義理解和智慧決策、云端融合交互等技術(shù)研發(fā)及應(yīng)用。伴隨著寬帶無(wú)線接入技術(shù)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)、NFC近場(chǎng)感應(yīng)技術(shù)、AI人工智能技術(shù)和5G移動(dòng)通訊技術(shù)的飛速發(fā)展，大尺寸工業(yè)平板電腦智能終端綜合以上技術(shù)將成為移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)內(nèi)容和應(yīng)用的重要載體，有著廣闊的發(fā)展前景。

充分利用智能語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)、智能視覺(jué)識(shí)別技術(shù)、高性能移動(dòng)通訊技術(shù)、對(duì)大尺寸工業(yè)平板電腦主體控制系統(tǒng)及配套硬件平臺(tái)、軟件系統(tǒng)研發(fā)、整機(jī)穩(wěn)定性可靠性、智能制造等方面開(kāi)展研究。最終實(shí)現(xiàn)大尺寸工業(yè)平板電腦主體控制系統(tǒng)對(duì)智能語(yǔ)音識(shí)別系統(tǒng)、視覺(jué)識(shí)別系統(tǒng)、顯示觸控系統(tǒng)、無(wú)線通訊系統(tǒng)、音頻系統(tǒng)、電源系統(tǒng)、跑步機(jī)電機(jī)控制系統(tǒng)的良好控制。

2.1 智能語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)及其終端集成研究

（1）進(jìn)行智能語(yǔ)音識(shí)別聲學(xué)研究：包括麥克風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)（麥克風(fēng)型號(hào)選型、麥克風(fēng)拾音孔腔體設(shè)計(jì)、麥克風(fēng)陣型選擇），揚(yáng)聲器系統(tǒng)設(shè)計(jì)（揚(yáng)聲器單體選擇、揚(yáng)聲器腔體結(jié)構(gòu)），電路系統(tǒng)設(shè)計(jì)（回采電路設(shè)計(jì)、信號(hào)質(zhì)量要求）。

（2）進(jìn)行智能語(yǔ)音識(shí)別消噪算法研究：包括ANC主動(dòng)噪聲控制技術(shù)、ENC環(huán)境降噪技術(shù)、DSP數(shù)字信號(hào)處理降噪技術(shù)、CVC通話軟件降噪技術(shù)。

（3）進(jìn)行智能語(yǔ)音識(shí)別語(yǔ)音模型研究。

（4）進(jìn)行云端語(yǔ)音識(shí)別研究：云端語(yǔ)音識(shí)別優(yōu)勢(shì)在于它能通過(guò)各種復(fù)雜算法提供更高的精度，云端易于獲得大量有標(biāo)簽的訓(xùn)練樣本、語(yǔ)音數(shù)據(jù)、模型數(shù)據(jù)，云端可以提供實(shí)時(shí)的互聯(lián)網(wǎng)信息。

2.2 智能視覺(jué)識(shí)別技術(shù)其終端集成研究

（1）研究智能視覺(jué)識(shí)別技術(shù)硬件系統(tǒng)：適用視覺(jué)識(shí)別的攝像頭選型、AI NPU嵌入式神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處理器芯片選型、攝像頭安裝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、電路系統(tǒng)設(shè)計(jì)（電源供電系統(tǒng)、信號(hào)采集處理系統(tǒng)）。

（2）人臉識(shí)別算法研究：包括基于幾何特征的方法、局部特征分析方法、特征臉?lè)椒ā⒒趶椥阅Ｐ偷姆椒āNN卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、深度學(xué)習(xí)方法。

（3）人臉識(shí)別模型研究：在消費(fèi)市場(chǎng)已經(jīng)出現(xiàn)需求減少情況的背景下，大尺寸平板電腦可以將增長(zhǎng)點(diǎn)放眼于商用市場(chǎng)，充分發(fā)揮其在安裝簡(jiǎn)單方便、高清的優(yōu)勢(shì)。現(xiàn)如今，無(wú)論是對(duì)數(shù)字化、系統(tǒng)化趨勢(shì)發(fā)展的政府機(jī)關(guān)、事業(yè)單位而言，還是對(duì)無(wú)紙化、信息化發(fā)展的醫(yī)療與金融行業(yè)而言，或者是其他在大數(shù)據(jù)、信息時(shí)代發(fā)展的行業(yè)中，大尺寸工業(yè)平板的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)都非常明顯，可以提高該行業(yè)的發(fā)展速度。

在人們生活水平日益提升的今天，各種智能設(shè)備、電子設(shè)備廣泛分布且被應(yīng)用于人們生活，對(duì)這些設(shè)備進(jìn)行統(tǒng)一控制是非常必要的舉措。大尺寸工業(yè)電腦不僅可以與智能音箱連用，也可以充分發(fā)揮顯示優(yōu)勢(shì)，有利于“懶人生活”的實(shí)現(xiàn)，方便語(yǔ)音控制。

可識(shí)別不同的音色，在人發(fā)出的語(yǔ)音依據(jù)時(shí)間的變化對(duì)其特征進(jìn)行提取;按照聲學(xué)模型、模式進(jìn)行匹配，通過(guò)學(xué)習(xí)算法對(duì)發(fā)出的語(yǔ)音特征進(jìn)行獲取，再通過(guò)與聲學(xué)模型進(jìn)行匹配、分析，識(shí)別出最佳語(yǔ)音特征。（采取大量數(shù)據(jù)訓(xùn)練的方式，通過(guò)分析變化的訓(xùn)練數(shù)據(jù)來(lái)了解人臉表征）。

對(duì)人的面部特征進(jìn)行數(shù)學(xué)模型建立，得到眼耳口鼻的模型，在對(duì)各個(gè)面部特征的間距進(jìn)行數(shù)值分析，從而做出對(duì)應(yīng)調(diào)整。在與圖像相互作用的情況下，可調(diào)整上述特征動(dòng)態(tài)參數(shù)，取出最小函數(shù)值，可得出特征參數(shù)值。第一步是先將處理過(guò)的圖片用訓(xùn)練分類器進(jìn)行分類，識(shí)別出各種姿態(tài)下的人臉變化。第二步是將識(shí)別出的結(jié)果向中心系統(tǒng)發(fā)送，從而得到識(shí)別指令。

（4）人體姿態(tài)識(shí)別研究：包括人體骨骼關(guān)鍵點(diǎn)檢測(cè)、靜態(tài)幀特征提取、幀間特征提取、特征編碼、特征分類、姿態(tài)識(shí)別。姿態(tài)識(shí)別依據(jù)模式識(shí)別技術(shù)，視頻逐幀分析，采用連續(xù)的動(dòng)作識(shí)別出人物動(dòng)作，如走路、跑步、蹲下等。

2.3 大尺寸工業(yè)平板電腦高品質(zhì)液晶顯示屏集成技術(shù)

大尺寸工業(yè)平板電腦采用MiniLED實(shí)現(xiàn)超多分區(qū)局部動(dòng)態(tài)調(diào)光，在保證背光模組出光效果合格的情況下，為了獲得大面積、高動(dòng)態(tài)對(duì)比度的2D Dimming區(qū)域動(dòng)態(tài)調(diào)光的背光模組，通過(guò)光學(xué)仿真軟件TracePro或Lighttools對(duì)大面積、高密度的MiniLED陣列進(jìn)行光學(xué)特性的分析（如出光亮度、出光照度、出光均勻性、色溫、色坐標(biāo)以及光效利用率等），并且仿真其通過(guò)光學(xué)膜片調(diào)制后的光傳輸過(guò)程。基于光學(xué)特性的綜合評(píng)價(jià)，分析Dimming區(qū)域個(gè)數(shù)增多對(duì)光效利用率的影響、對(duì)出光均勻性的影響、對(duì)出光亮度的影響;同時(shí)在保證光效利用率和出光均勻性以及出光亮度的情況下，研究區(qū)域個(gè)數(shù)和背光模組膜片間的內(nèi)在關(guān)系。根據(jù)LED的分區(qū)數(shù)量和大小能夠分別調(diào)節(jié)對(duì)應(yīng)區(qū)域的背光亮度變化，實(shí)現(xiàn)比高畫(huà)質(zhì)和低動(dòng)態(tài)功耗。進(jìn)一步研究3D Dimming區(qū)域動(dòng)態(tài)調(diào)光的方法，采用MiniLED背光照明灰階Cell的方法組成3D Dimming背光模組，實(shí)現(xiàn)超高動(dòng)態(tài)對(duì)比度的顯示，3D Dimming在空間維度對(duì)LCD背光源作不同區(qū)域、不同深度的明暗變化調(diào)節(jié)，進(jìn)一步可大幅降低耗電量，提高顯示畫(huà)面對(duì)比度，增加灰階數(shù)，減少殘影，提升LCD顯示器畫(huà)質(zhì)[3]。

2.4 大尺寸工業(yè)平板電腦高靈敏度電容式觸摸技術(shù)

大尺寸工業(yè)平板電腦LCD屏功耗大、發(fā)熱量大、干擾大，對(duì)電容式觸摸屏觸摸產(chǎn)生嚴(yán)重影響，如影響觸摸屏的觸摸靈敏度，影響觸控體驗(yàn)，如LCD屏發(fā)熱大，梅雨天氣，LCD屏與電容屏間隙間產(chǎn)生的含水分子熱氣冷凝在電容屏內(nèi)側(cè)產(chǎn)生水霧，影響終端使用，高靈敏度、低水霧聚集的電容屏是系統(tǒng)研究重點(diǎn)。

2.5 大尺寸工業(yè)平板電腦主體控制系統(tǒng)及配套硬件平臺(tái)研究

研究基于高性能嵌入式四核處理器的主體控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)各指令集及數(shù)據(jù)流的高速處理，實(shí)現(xiàn)主體控制系統(tǒng)對(duì)智能語(yǔ)音識(shí)別系統(tǒng)、視覺(jué)識(shí)別系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)的高效處理。大尺寸平板電腦集成21英寸LED背光IPS LCD液晶屏，分辨率1920*1080;采用高靈敏度觸控技術(shù)的21英寸電容式電容屏。機(jī)器內(nèi)置2GB DDR3內(nèi)存和32GB eMMC ROM存儲(chǔ)器;內(nèi)置802.11a/b/g/n WIFI無(wú)線通訊系統(tǒng)、RJ45以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)通訊接口、BT4.2藍(lán)牙通訊系統(tǒng);內(nèi)置GPS全球定位接收系統(tǒng)、北斗全球定位接收系統(tǒng)、NFC近場(chǎng)通訊系統(tǒng);內(nèi)置2×5W高保真揚(yáng)聲器、跑步機(jī)電機(jī)控制系統(tǒng);內(nèi)置智能語(yǔ)音識(shí)別系統(tǒng)、智能視覺(jué)識(shí)別系統(tǒng)。

2.6 大尺寸工業(yè)平板電腦智能制造技術(shù)研究

研究通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)采集數(shù)據(jù)并通過(guò)人工智能算法處理數(shù)據(jù)的智能化制造技術(shù)在大尺寸工業(yè)平板電腦上的應(yīng)用。研究智能質(zhì)檢，借助機(jī)器視覺(jué)識(shí)別，快速掃描產(chǎn)品外觀，檢出產(chǎn)品缺陷。通過(guò)以上研究開(kāi)發(fā)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)，從而全面提升生產(chǎn)效率，提高產(chǎn)品品質(zhì)。

（1）工裝測(cè)試點(diǎn)設(shè)計(jì)：PCBA采用工裝測(cè)試治具，具有測(cè)試時(shí)間短、測(cè)試精度高、測(cè)試范圍全面等優(yōu)點(diǎn)，在提高工作效率的同時(shí)又能降低人力和時(shí)間成本。

（2）工裝夾具設(shè)計(jì)：工裝夾具的測(cè)試判定標(biāo)準(zhǔn)是通過(guò)設(shè)定條件來(lái)判定，不存在人為干擾因素，能夠保證產(chǎn)品的一致性。如大尺寸工業(yè)平板電腦液晶屏、觸摸屏通過(guò)工裝夾具貼合可以提高貼合精度。

（3）自動(dòng)化測(cè)試設(shè)計(jì)：基于工裝測(cè)試點(diǎn)、自動(dòng)化測(cè)試工裝夾具設(shè)計(jì)自動(dòng)化測(cè)試軟件，實(shí)現(xiàn)對(duì)PCBA進(jìn)行自動(dòng)化功能測(cè)試。借助機(jī)器視覺(jué)識(shí)別，快速掃描產(chǎn)品外觀，檢出產(chǎn)品外觀缺陷。

（4）MES系統(tǒng)應(yīng)用：充分利用MES系統(tǒng)，正確掌握在制品數(shù)量、不良品的追蹤，及時(shí)反映產(chǎn)品質(zhì)量問(wèn)題，追溯品質(zhì)歷史，提高產(chǎn)品品質(zhì)。