一種電力巡檢智能頭盔雙目顯示系統(tǒng)技術(shù)方案

本實(shí)用新型專利技術(shù)公開了一種電力巡檢智能頭盔雙目顯示系統(tǒng)，包括：GPU、FPGA控制模塊和微功耗雙目成像子系統(tǒng)；所述GPU、FPGA控制模塊和微功耗雙目成像子系統(tǒng)依次連接。本實(shí)用新型專利技術(shù)提供的技術(shù)方案是在FPGA的內(nèi)部實(shí)現(xiàn)，使得通用GPU視頻輸出數(shù)字信號(hào)經(jīng)過FPGA處理后轉(zhuǎn)換為符合成像芯片輸入?yún)f(xié)議的視頻信號(hào)，這樣具有性能好、集成度高、功耗低和穩(wěn)定性好的特點(diǎn)。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
一種電力巡檢智能頭盔雙目顯示系統(tǒng)
本技術(shù)屬于電力智能可穿戴
，具體講涉及一種電力巡檢智能頭盔雙目顯示系統(tǒng)。
技術(shù)介紹
隨著期移動(dòng)可穿戴技術(shù)迅猛發(fā)展，需要研究基于智能可穿戴技術(shù)的電力巡檢作業(yè)可穿戴設(shè)備。智能穿戴設(shè)備是指綜合運(yùn)用新型移動(dòng)嵌入式技術(shù)、多樣化顯示技術(shù)、各類識(shí)別技術(shù)(語音、手勢(shì)、眼球追蹤等)、傳感技術(shù)、信息傳輸技術(shù)和云服務(wù)等交互及儲(chǔ)存技術(shù)，以代替手持設(shè)備或其他器械，實(shí)現(xiàn)用戶互動(dòng)交互、生活?yuàn)蕵?、人體監(jiān)測(cè)等功能的新型日常穿戴設(shè)備?？纱┐髟O(shè)備的產(chǎn)品形態(tài)豐富多樣，有智能手環(huán)、手表、眼鏡、頭盔等，它們能夠進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集和初步的處理。智能頭盔集成了控制論、計(jì)算機(jī)、電子電氣、機(jī)構(gòu)學(xué)、傳感器、通訊學(xué)、全球定位等技術(shù)，通過對(duì)現(xiàn)場(chǎng)信息的實(shí)時(shí)采集及與外界互聯(lián)的可靠性等特征，體現(xiàn)出靈活的環(huán)境適應(yīng)性與自主性，較適合電力巡檢作業(yè)場(chǎng)合。能產(chǎn)生較大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。隨著公司電網(wǎng)規(guī)模日益擴(kuò)大和新型設(shè)備投產(chǎn)，電網(wǎng)建設(shè)、運(yùn)維面臨資料繁雜、操作規(guī)程復(fù)雜、應(yīng)急處理要求高以及人員變動(dòng)頻繁等問題，傳統(tǒng)作業(yè)模式已不能適應(yīng)電網(wǎng)發(fā)展要求。隨著IT技術(shù)發(fā)展，智能穿戴設(shè)備集成微成像顯示、多媒體、傳感器等技術(shù)，支持多種交互方式，與業(yè)務(wù)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)智能互聯(lián)服務(wù)，已在消費(fèi)電子、工業(yè)、醫(yī)療等領(lǐng)域中取得多項(xiàng)創(chuàng)新應(yīng)用，將給電網(wǎng)建設(shè)、運(yùn)維帶來新的自動(dòng)化、智能化的解決方案。當(dāng)前在電力領(lǐng)域，智能穿戴設(shè)備的應(yīng)用可以實(shí)現(xiàn)多種業(yè)務(wù)場(chǎng)景的感知交互、信息融合、人機(jī)交互等方面的技術(shù)突破，提升基建施工、現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)、用電服務(wù)、遠(yuǎn)程會(huì)商的智能化程度，優(yōu)化作業(yè)方式，提升作業(yè)效率，促進(jìn)新型用電服務(wù)業(yè)態(tài)發(fā)展。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本技術(shù)提出了一種電力巡檢智能頭盔雙目顯示系統(tǒng)，為實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)智能化顯示提供了新的思路和實(shí)現(xiàn)途徑，提升了電力運(yùn)檢作業(yè)的信息交互、感知、集成、共享和協(xié)同能力。本技術(shù)采用下述技術(shù)方案：一種電力巡檢智能頭盔雙目顯示系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括：GPU、FPGA控制模塊和微功耗雙目成像子系統(tǒng)；所述GPU、FPGA控制模塊和微功耗雙目成像子系統(tǒng)依次連接。進(jìn)一步的，所述微功耗雙目成像子系統(tǒng)包括：軸對(duì)稱設(shè)置的成像子系統(tǒng)；所述成像子系統(tǒng)包括半透半反鏡、光學(xué)鏡頭、進(jìn)射偏光板PBS、光源、成像芯片、I2C接口、數(shù)據(jù)DA接口、數(shù)據(jù)DB接口和GPIO控制接口。進(jìn)一步的，所述成像芯片、進(jìn)射偏光板PBS、光學(xué)鏡頭和半透半反鏡依次設(shè)置；所述進(jìn)射偏光板和半透半反鏡的延長(zhǎng)線與光學(xué)鏡頭的軸線三者形成一個(gè)等腰三角形；設(shè)于一側(cè)的水平方向的所述光源的發(fā)光孔的軸與所述進(jìn)射偏光板板間的夾角為45°。進(jìn)一步的，所述成像芯片通過I2C接口、數(shù)據(jù)DA接口和數(shù)據(jù)DB接口與FPGA控制模塊連接；所述光源通過GPIO控制接口與FPGA控制模塊連接。進(jìn)一步的，所述成像芯片為中國臺(tái)灣Senseye的反射式LCOS顯示芯片H370HM。進(jìn)一步的，所述FPGA控制模塊包括：顯示系統(tǒng)核心控制電路和GPIO控制接口；所述顯示系統(tǒng)核心控制電路包括：依次連接的輸入信號(hào)處理模塊、異步FIFO模塊、讀FIFO寫DDR模塊、DDR切換模塊、DDR控制器模塊、讀DDR寫FIFO模塊、2路輸出異步FIFO模塊、行場(chǎng)時(shí)序控制器模塊。進(jìn)一步的，所述DDR控制器模塊包括DDR控制器A模塊和DDR控制器B模塊，所述DDR控制器A模塊和DDR控制器B模塊進(jìn)行乒乓操作交替讀寫來保證數(shù)據(jù)流的無縫傳輸。進(jìn)一步的，F(xiàn)PGA控制模塊為Altera公司的低端CycloneIII系列的EP3C120。與最接近的現(xiàn)有技術(shù)相比，本技術(shù)具有以下有益效果：1、本技術(shù)成像系統(tǒng)在光源光線參與成像的利用率上能夠達(dá)到單片式成像系統(tǒng)的一倍左右，同樣的光源和電力消耗可以產(chǎn)生更加明亮的最終畫面，有利的降低了功耗，避免了單片式DLP時(shí)序成像的缺陷。本方案投入眼睛的圖像更加飽和、豐滿的色彩，并且不會(huì)出現(xiàn)困擾單片式DLP成像系統(tǒng)的彩虹畫面問題。2、本技術(shù)實(shí)現(xiàn)方法所實(shí)現(xiàn)的一種面向電力巡檢作業(yè)的雙目成像智能安全帽顯示系統(tǒng)電路在FPGA的內(nèi)部實(shí)現(xiàn),使得通用GPU視頻輸出數(shù)字信號(hào)經(jīng)過FPGA處理后轉(zhuǎn)換為符合成像芯片輸入?yún)f(xié)議的視頻信號(hào)，這樣具有性能好、集成度高、功耗低提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。3、本技術(shù)所述系統(tǒng)后級(jí)模塊將FIFO中的數(shù)據(jù)讀出并生成寫DDR地址和寫有效信號(hào)，用兩片DDR進(jìn)行乒乓操作交替讀寫來保證數(shù)據(jù)流的無縫傳輸。較傳統(tǒng)方式具有無傳輸間隔時(shí)間、傳輸實(shí)時(shí)性高、保證了圖像傳輸?shù)姆€(wěn)定性和可靠性。4、本技術(shù)所述輸入信號(hào)處理模塊把視頻信號(hào)中的有效像素?cái)?shù)據(jù)提取出來，并將8位像素?cái)?shù)據(jù)中相鄰的4個(gè)合并成32位為一組寫入異步FIFO，此方案比傳統(tǒng)同步8位FIFO比具有資源使用更合理、與圖形數(shù)據(jù)匹配更優(yōu)、異步FIFO不需要嚴(yán)格的時(shí)鐘匹配等優(yōu)勢(shì)，系統(tǒng)可靠性更好。5、本技術(shù)所述2路輸出異步FIFO對(duì)接2路行場(chǎng)控制器，使一套電路支持兩路圖像信號(hào)輸出，實(shí)現(xiàn)面向電力巡檢作業(yè)的雙目成像，提高了系統(tǒng)集成度，降低了系統(tǒng)硬件成本和系統(tǒng)功耗。附圖說明圖1為智能安全帽微功耗雙目成像子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；圖2為智能安全帽顯示系統(tǒng)核心控制電路結(jié)構(gòu)框圖；圖3為DDR控制器模塊交錯(cuò)Bank寫操作示意圖。具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖對(duì)本專利技術(shù)的微功耗雙目成像子系統(tǒng)、顯示核心控制電路2部分實(shí)施做進(jìn)一步詳細(xì)說明。所述系統(tǒng)的微功耗雙目成像子系統(tǒng)實(shí)施，其結(jié)構(gòu)附圖如圖1所示。在此實(shí)施方案中，成像芯片采用中國臺(tái)灣Senseye的反射式LCOS顯示芯片H370HM,采用I2C接口和數(shù)據(jù)DA-DB接口，其分辨率為1366×768,可以支持256級(jí)灰度顯示,芯片面積0.37英寸，具有內(nèi)置的行場(chǎng)驅(qū)動(dòng)電路，在外部輸入時(shí)鐘的上升沿和下降沿分別接收8b×4dots圖像數(shù)據(jù),這保證了場(chǎng)頻可高達(dá)360Hz。半透半反鏡傾斜45°放置，選用透射與反射分光比50:50的半透半反鏡，投射光通過5倍光學(xué)鏡頭系統(tǒng)，白色光源由FPGA的GPIO控制，光線經(jīng)過一面45°放置的進(jìn)射偏光板(PBS)鏡反射，PBS采用高折射率光學(xué)玻璃ZFI，折射率為1.6457，PBS中的偏振膜選用波長(zhǎng)為400～680nm，對(duì)應(yīng)于R、G、B三基色光路，透光率P振光透光率為98％，透過率為96％，S偏正光透過率為0.2％，透過率為0.7％。當(dāng)滿足I2C配置條件時(shí),I2C依次輸出成像芯片H370HM的配置地址和配置數(shù)據(jù)。當(dāng)數(shù)據(jù)配置結(jié)束時(shí)，產(chǎn)生停止信號(hào)，并拉高輸出引腳通知行場(chǎng)時(shí)序控制器模塊開始工作，這樣保證了H370HM屏能在正確配置下工作。所述專利技術(shù)的顯示核心控制電路實(shí)施選用FPGA芯片型號(hào)為Altera公司的EP3C120，屬于低端CycloneIII系列，內(nèi)部資源有119088個(gè)邏輯單元，3981kbit的RAM，4個(gè)PLL，530個(gè)I/O端口，滿足系統(tǒng)要求。其所設(shè)計(jì)的電路內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。所述電路的基本運(yùn)行過程是：輸入信號(hào)處理模塊把視頻信號(hào)中的有效像素?cái)?shù)據(jù)提取出來，并將8位像素?cái)?shù)據(jù)中相鄰的4個(gè)合并成32位寫入異步FIFO。后級(jí)模塊將FIFO中的數(shù)據(jù)讀出并生成寫DDR地址和寫有效信號(hào)，送入DDR乒乓切換模塊。DDR乒乓切換模塊在幀同步信號(hào)VS的上升沿切換兩片DDR的讀寫狀態(tài)，選擇一片DDR寫入數(shù)據(jù)，并寫有效信號(hào)、寫地址及數(shù)據(jù)送給相應(yīng)的DDR控制器，同時(shí)通過另一個(gè)DDR控制器讀出數(shù)據(jù)給“讀D本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種電力巡檢智能頭盔雙目顯示系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括：GPU、FPGA控制模塊和微功耗雙目成像子系統(tǒng)；所述GPU、FPGA控制模塊和微功耗雙目成像子系統(tǒng)依次連接。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種電力巡檢智能頭盔雙目顯示系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括：GPU、FPGA控制模塊和微功耗雙目成像子系統(tǒng)；所述GPU、FPGA控制模塊和微功耗雙目成像子系統(tǒng)依次連接。2.如權(quán)利要求1所述的一種電力巡檢智能頭盔雙目顯示系統(tǒng)，其特征在于，所述微功耗雙目成像子系統(tǒng)包括：軸對(duì)稱設(shè)置的成像子系統(tǒng)；所述成像子系統(tǒng)包括半透半反鏡、光學(xué)鏡頭、進(jìn)射偏光板PBS、光源、成像芯片、I2C接口、數(shù)據(jù)DA接口、數(shù)據(jù)DB接口和GPIO控制接口。3.如權(quán)利要求2所述的一種電力巡檢智能頭盔雙目顯示系統(tǒng)，其特征在于，所述成像芯片、進(jìn)射偏光板PBS、光學(xué)鏡頭和半透半反鏡依次設(shè)置；所述進(jìn)射偏光板和半透半反鏡的延長(zhǎng)線與光學(xué)鏡頭的軸線三者形成一個(gè)等腰三角形；設(shè)于一側(cè)的水平方向的所述光源的發(fā)光孔的軸與所述進(jìn)射偏光板板間的夾角為45°。4.如權(quán)利要求3所述的一種電力巡檢智能頭盔雙目顯示系統(tǒng)，其特征在于，所述成像芯片通過I2C接口、數(shù)據(jù)DA接口和數(shù)據(jù)DB接口與FPGA控制模塊連接；所述光源通過GPIO控制接...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：鮑興川，彭林，吳軍民，林為民，韓海韻，王剛，于海，徐敏，王鶴，朱亮，侯戰(zhàn)勝，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：全球能源互聯(lián)網(wǎng)研究院，國家電網(wǎng)公司，
類型：新型
國別省市：北京,11