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

陳彬

摘? 要：近幾年隨著大屏智能手機(jī)的快速發(fā)展及消費(fèi)類小尺寸平板電腦市場(chǎng)的趨近飽和，消費(fèi)類小尺寸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）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)大尺寸平板電腦在以上各行業(yè)的智能化廣泛應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：大尺寸平板電腦;人工智能;行業(yè)應(yīng)用

中圖分類號(hào)：TP18 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ?文章編號(hào)：2095-2945（2020）36-0041-02

Abstract： In recent years， with the rapid development of large-screen smart phones and the saturation of the consumer small-size tablet market， consumer small-size tablets are gradually replaced by large-screen smartphones. And large-size （screen of 10inches and above） tablet computers will be widely used in equipment automation， intelligent medical care， intelligent retail， intelligent buildings， smart home， outdoor advertising， intelligent fitness， intelligent education， intelligent conference， intelligent logistics and other industries. This paper introduces how to combine the key technologies of artificial intelligence to realize the intelligent application of large-size tablet computers in the above industries.

Keywords： large size tablet; artificial intelligence; industry application

引言

《“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。

1 平臺(tái)設(shè)計(jì)

本文將充分利用智能語(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 大尺寸平板電腦市場(chǎng)需求調(diào)查分析

系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)（見(jiàn)圖1）。

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）[1]。

（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?、基于彈性模型的方法、CNN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[2]。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 大尺寸平板電腦高品質(zhì)液晶顯示屏集成技術(shù)

大尺寸平板電腦采用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?；诠鈱W(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 大尺寸平板電腦高靈敏度電容式觸摸技術(shù)

大尺寸平板電腦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)。

參考文獻(xiàn)：

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