一种电力巡检智能头盔双目显示系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种电力巡检智能头盔双目显示系统，包括：GPU、FPGA控制模块和微功耗双目成像子系统；所述GPU、FPGA控制模块和微功耗双目成像子系统依次连接。本实用新型专利技术提供的技术方案是在FPGA的内部实现，使得通用GPU视频输出数字信号经过FPGA处理后转换为符合成像芯片输入协议的视频信号，这样具有性能好、集成度高、功耗低和稳定性好的特点。

【技术实现步骤摘要】
一种电力巡检智能头盔双目显示系统
本技术属于电力智能可穿戴
，具体讲涉及一种电力巡检智能头盔双目显示系统。
技术介绍
随着期移动可穿戴技术迅猛发展，需要研究基于智能可穿戴技术的电力巡检作业可穿戴设备。智能穿戴设备是指综合运用新型移动嵌入式技术、多样化显示技术、各类识别技术(语音、手势、眼球追踪等)、传感技术、信息传输技术和云服务等交互及储存技术，以代替手持设备或其他器械，实现用户互动交互、生活娱乐、人体监测等功能的新型日常穿戴设备。可穿戴设备的产品形态丰富多样，有智能手环、手表、眼镜、头盔等，它们能够进行数据的采集和初步的处理。智能头盔集成了控制论、计算机、电子电气、机构学、传感器、通讯学、全球定位等技术，通过对现场信息的实时采集及与外界互联的可靠性等特征，体现出灵活的环境适应性与自主性，较适合电力巡检作业场合。能产生较大的经济效益和社会效益。随着公司电网规模日益扩大和新型设备投产，电网建设、运维面临资料繁杂、操作规程复杂、应急处理要求高以及人员变动频繁等问题，传统作业模式已不能适应电网发展要求。随着IT技术发展，智能穿戴设备集成微成像显示、多媒体、传感器等技术，支持多种交互方式，与业务系统实现智能互联服务，已在消费电子、工业、医疗等领域中取得多项创新应用，将给电网建设、运维带来新的自动化、智能化的解决方案。当前在电力领域，智能穿戴设备的应用可以实现多种业务场景的感知交互、信息融合、人机交互等方面的技术突破，提升基建施工、现场作业、用电服务、远程会商的智能化程度，优化作业方式，提升作业效率，促进新型用电服务业态发展。
技术实现思路
本技术提出了一种电力巡检智能头盔双目显示系统，为实现电网智能化显示提供了新的思路和实现途径，提升了电力运检作业的信息交互、感知、集成、共享和协同能力。本技术采用下述技术方案：一种电力巡检智能头盔双目显示系统，其特征在于，所述系统包括：GPU、FPGA控制模块和微功耗双目成像子系统；所述GPU、FPGA控制模块和微功耗双目成像子系统依次连接。进一步的，所述微功耗双目成像子系统包括：轴对称设置的成像子系统；所述成像子系统包括半透半反镜、光学镜头、进射偏光板PBS、光源、成像芯片、I2C接口、数据DA接口、数据DB接口和GPIO控制接口。进一步的，所述成像芯片、进射偏光板PBS、光学镜头和半透半反镜依次设置；所述进射偏光板和半透半反镜的延长线与光学镜头的轴线三者形成一个等腰三角形；设于一侧的水平方向的所述光源的发光孔的轴与所述进射偏光板板间的夹角为45°。进一步的，所述成像芯片通过I2C接口、数据DA接口和数据DB接口与FPGA控制模块连接；所述光源通过GPIO控制接口与FPGA控制模块连接。进一步的，所述成像芯片为中国台湾Senseye的反射式LCOS显示芯片H370HM。进一步的，所述FPGA控制模块包括：显示系统核心控制电路和GPIO控制接口；所述显示系统核心控制电路包括：依次连接的输入信号处理模块、异步FIFO模块、读FIFO写DDR模块、DDR切换模块、DDR控制器模块、读DDR写FIFO模块、2路输出异步FIFO模块、行场时序控制器模块。进一步的，所述DDR控制器模块包括DDR控制器A模块和DDR控制器B模块，所述DDR控制器A模块和DDR控制器B模块进行乒乓操作交替读写来保证数据流的无缝传输。进一步的，FPGA控制模块为Altera公司的低端CycloneIII系列的EP3C120。与最接近的现有技术相比，本技术具有以下有益效果：1、本技术成像系统在光源光线参与成像的利用率上能够达到单片式成像系统的一倍左右，同样的光源和电力消耗可以产生更加明亮的最终画面，有利的降低了功耗，避免了单片式DLP时序成像的缺陷。本方案投入眼睛的图像更加饱和、丰满的色彩，并且不会出现困扰单片式DLP成像系统的彩虹画面问题。2、本技术实现方法所实现的一种面向电力巡检作业的双目成像智能安全帽显示系统电路在FPGA的内部实现,使得通用GPU视频输出数字信号经过FPGA处理后转换为符合成像芯片输入协议的视频信号，这样具有性能好、集成度高、功耗低提高了系统的稳定性。3、本技术所述系统后级模块将FIFO中的数据读出并生成写DDR地址和写有效信号，用两片DDR进行乒乓操作交替读写来保证数据流的无缝传输。较传统方式具有无传输间隔时间、传输实时性高、保证了图像传输的稳定性和可靠性。4、本技术所述输入信号处理模块把视频信号中的有效像素数据提取出来，并将8位像素数据中相邻的4个合并成32位为一组写入异步FIFO，此方案比传统同步8位FIFO比具有资源使用更合理、与图形数据匹配更优、异步FIFO不需要严格的时钟匹配等优势，系统可靠性更好。5、本技术所述2路输出异步FIFO对接2路行场控制器，使一套电路支持两路图像信号输出，实现面向电力巡检作业的双目成像，提高了系统集成度，降低了系统硬件成本和系统功耗。附图说明图1为智能安全帽微功耗双目成像子系统结构图；图2为智能安全帽显示系统核心控制电路结构框图；图3为DDR控制器模块交错Bank写操作示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的微功耗双目成像子系统、显示核心控制电路2部分实施做进一步详细说明。所述系统的微功耗双目成像子系统实施，其结构附图如图1所示。在此实施方案中，成像芯片采用中国台湾Senseye的反射式LCOS显示芯片H370HM,采用I2C接口和数据DA-DB接口，其分辨率为1366×768,可以支持256级灰度显示,芯片面积0.37英寸，具有内置的行场驱动电路，在外部输入时钟的上升沿和下降沿分别接收8b×4dots图像数据,这保证了场频可高达360Hz。半透半反镜倾斜45°放置，选用透射与反射分光比50:50的半透半反镜，投射光通过5倍光学镜头系统，白色光源由FPGA的GPIO控制，光线经过一面45°放置的进射偏光板(PBS)镜反射，PBS采用高折射率光学玻璃ZFI，折射率为1.6457，PBS中的偏振膜选用波长为400～680nm，对应于R、G、B三基色光路，透光率P振光透光率为98％，透过率为96％，S偏正光透过率为0.2％，透过率为0.7％。当满足I2C配置条件时,I2C依次输出成像芯片H370HM的配置地址和配置数据。当数据配置结束时，产生停止信号，并拉高输出引脚通知行场时序控制器模块开始工作，这样保证了H370HM屏能在正确配置下工作。所述专利技术的显示核心控制电路实施选用FPGA芯片型号为Altera公司的EP3C120，属于低端CycloneIII系列，内部资源有119088个逻辑单元，3981kbit的RAM，4个PLL，530个I/O端口，满足系统要求。其所设计的电路内部结构图如图2所示。所述电路的基本运行过程是：输入信号处理模块把视频信号中的有效像素数据提取出来，并将8位像素数据中相邻的4个合并成32位写入异步FIFO。后级模块将FIFO中的数据读出并生成写DDR地址和写有效信号，送入DDR乒乓切换模块。DDR乒乓切换模块在帧同步信号VS的上升沿切换两片DDR的读写状态，选择一片DDR写入数据，并写有效信号、写地址及数据送给相应的DDR控制器，同时通过另一个DDR控制器读出数据给“读D本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电力巡检智能头盔双目显示系统，其特征在于，所述系统包括：GPU、FPGA控制模块和微功耗双目成像子系统；所述GPU、FPGA控制模块和微功耗双目成像子系统依次连接。

【技术特征摘要】
1.一种电力巡检智能头盔双目显示系统，其特征在于，所述系统包括：GPU、FPGA控制模块和微功耗双目成像子系统；所述GPU、FPGA控制模块和微功耗双目成像子系统依次连接。2.如权利要求1所述的一种电力巡检智能头盔双目显示系统，其特征在于，所述微功耗双目成像子系统包括：轴对称设置的成像子系统；所述成像子系统包括半透半反镜、光学镜头、进射偏光板PBS、光源、成像芯片、I2C接口、数据DA接口、数据DB接口和GPIO控制接口。3.如权利要求2所述的一种电力巡检智能头盔双目显示系统，其特征在于，所述成像芯片、进射偏光板PBS、光学镜头和半透半反镜依次设置；所述进射偏光板和半透半反镜的延长线与光学镜头的轴线三者形成一个等腰三角形；设于一侧的水平方向的所述光源的发光孔的轴与所述进射偏光板板间的夹角为45°。4.如权利要求3所述的一种电力巡检智能头盔双目显示系统，其特征在于，所述成像芯片通过I2C接口、数据DA接口和数据DB接口与FPGA控制模块连接；所述光源通过GPIO控制接...

【专利技术属性】
技术研发人员：鲍兴川，彭林，吴军民，林为民，韩海韵，王刚，于海，徐敏，王鹤，朱亮，侯战胜，
申请(专利权)人：全球能源互联网研究院，国家电网公司，
类型：新型
国别省市：北京,11