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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 基于差分小波神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的智能家居保姆
- 小類：
- 信息技術(shù)
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡(jiǎn)介：
- 作品設(shè)計(jì)一種多網(wǎng)絡(luò)接入、遠(yuǎn)程智能監(jiān)控系統(tǒng)——“智能家居保姆”。其用于解決人們?cè)诠ぷ髋c家庭之間的矛盾，滿足多項(xiàng)社會(huì)需求：幼兒園寶寶遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)、遠(yuǎn)程家居老人照料、家電遠(yuǎn)程控制及智能視頻監(jiān)控。例如小偷入室盜竊時(shí)，家居攝像頭會(huì)智能地檢測(cè)到運(yùn)動(dòng)目標(biāo)（小偷），當(dāng)監(jiān)測(cè)到異常時(shí)（欲盜竊）發(fā)送視頻或圖片到戶主的手機(jī)等終端。作品特點(diǎn)如下： 1）多終端接入：用戶可使用手機(jī)、PDA和計(jì)算機(jī)等終端設(shè)備，通過3G（2G）網(wǎng)絡(luò)、互聯(lián)網(wǎng)及局域網(wǎng)接入系統(tǒng)； 2）智能化監(jiān)控：在有上述網(wǎng)絡(luò)覆蓋的任何地點(diǎn)，用戶可隨時(shí)利用終端收看遠(yuǎn)程攝像頭采集的視頻，并對(duì)視頻進(jìn)行智能化處理，包括運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)、跟蹤及識(shí)別，快速視頻檢索等。當(dāng)有異常發(fā)生時(shí)，用戶終端將自動(dòng)收到系統(tǒng)發(fā)來的警報(bào)信息（圖片或視頻）； 3）網(wǎng)絡(luò)化控制：用戶可通過終端控制家用電器和機(jī)器人，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程家務(wù)以及特殊環(huán)境下的工作，如代替人類進(jìn)行救援、勘測(cè)和管道作業(yè)等； 4）嵌入式化：采用ARM、DSP、Vortex86等嵌入式設(shè)備，具備體積小巧、穩(wěn)定性高、移動(dòng)性強(qiáng)，適合各種環(huán)境應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)。 作品適用于智能家居、公共安全、石油化工、道路交通、環(huán)境監(jiān)測(cè)、電力、房地產(chǎn)、制造業(yè)、軍事基地等需要遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控的領(lǐng)域。
- 詳細(xì)介紹：
- 隨著3G的正式運(yùn)營(yíng)，基于移動(dòng)終端的視頻業(yè)務(wù)將成為3G時(shí)代最具發(fā)展?jié)摿Φ氖謾C(jī)增值業(yè)務(wù)。但如今的視頻監(jiān)控系統(tǒng)功能有限、安裝復(fù)雜、代價(jià)高昂，無法走進(jìn)千家萬戶。同時(shí)，與人們?nèi)粘Ｉ钕⑾⑾嚓P(guān)的需求也得不到滿足，如寶寶監(jiān)視、家居老人照料及智能防盜等等。為此，作品設(shè)計(jì)了一種多網(wǎng)絡(luò)接入、遠(yuǎn)程智能監(jiān)控系統(tǒng)——“基于差分小波神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的智能家居保姆”。其融合了嵌入式技術(shù)、機(jī)器人技術(shù)、圖像處理技術(shù)、移動(dòng)通訊技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，具備以下特點(diǎn)： 1）多網(wǎng)絡(luò)接入：用戶可使用PDA、計(jì)算機(jī)或手機(jī)等終端設(shè)備，通過3G（2G）網(wǎng)絡(luò)、互聯(lián)網(wǎng)（WAN）或局域網(wǎng)（LAN）接入系統(tǒng)； 2）智能監(jiān)視：在有上述網(wǎng)絡(luò)覆蓋的任何地點(diǎn)，用戶可隨時(shí)利用終端收看遠(yuǎn)程攝像頭采集的視頻，并對(duì)視頻進(jìn)行智能化處理，包括運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)、跟蹤及識(shí)別，快速視頻檢索等。當(dāng)有異常發(fā)生時(shí)，用戶終端將自動(dòng)收到系統(tǒng)發(fā)來的警報(bào)信息（圖片或視頻）； 3）遠(yuǎn)程控制：用戶可通過終端控制家用電器和機(jī)器人，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程家務(wù)以及特殊環(huán)境下的工作，如代替人類進(jìn)行救援、勘測(cè)和管道作業(yè)等； 作品創(chuàng)新點(diǎn)： 1）應(yīng)用模式上的創(chuàng)新。作品實(shí)現(xiàn)了多網(wǎng)絡(luò)接入的實(shí)用新型創(chuàng)新，獲專利“智能家居保姆系統(tǒng)”（ZL200720190328.X）。其利用到多種移動(dòng)終端，通以太網(wǎng)、手機(jī)網(wǎng)超遠(yuǎn)程控制帶有視頻采集功能的機(jī)器人，并實(shí)現(xiàn)了視頻編解碼、RF、AD/DA操作； 2）理論研究算法上的創(chuàng)新。作品獲專利“智能家居保姆系統(tǒng)和多網(wǎng)絡(luò)單點(diǎn)接入集成方法”（200710177973.2）。利用二次差分算法、自適應(yīng)小波神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和水印技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)、跟蹤、識(shí)別、異常分析、自動(dòng)報(bào)警及快速視頻檢索，提高了視頻信息的利用率。作品既發(fā)揮了BP網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練速度快的優(yōu)點(diǎn)，又克服了網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練過程中陷入局部極小點(diǎn)的問題，還應(yīng)用了小波分析的數(shù)學(xué)顯微鏡作用，從而突出了訓(xùn)練樣本的特點(diǎn)（訓(xùn)練樣本的特征區(qū)域不定），對(duì)特征區(qū)域進(jìn)行放大，對(duì)非特征區(qū)域適當(dāng)忽略。作品將智能家居從目前基于自控技術(shù)和邏輯判斷的第一、二代產(chǎn)品提高到基于網(wǎng)絡(luò)化和智能化的第三代產(chǎn)品。
作品專業(yè)信息
設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 1.設(shè)計(jì)目的 解決人們?cè)诜泵ぷ髋c家庭照料之間的矛盾，滿足人們?cè)诎踩c效率方面的多項(xiàng)社會(huì)需求：智能視頻監(jiān)控；異常檢測(cè)、識(shí)別及報(bào)警；幼兒園寶寶遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)；遠(yuǎn)程家居老人照料；遠(yuǎn)程家務(wù)操作。例如當(dāng)小偷接近汽車時(shí)，系統(tǒng)可以智能檢測(cè)到小偷，實(shí)時(shí)地發(fā)送視頻或圖像到車主手機(jī)；或者當(dāng)司機(jī)長(zhǎng)距離駕駛時(shí)，系統(tǒng)可以自動(dòng)進(jìn)行人臉疲勞檢測(cè)，提醒司機(jī)路上小心；在一些高危險(xiǎn)區(qū)域，如傳染病疫區(qū)、自然災(zāi)害區(qū)等這些特殊場(chǎng)合，利用微型機(jī)器人來代替人類進(jìn)行管道作業(yè)；再如出差的用戶，可通過因特網(wǎng)為家里老人調(diào)空調(diào)溫度?！爸悄芗揖颖Ｄ贰钡哪繕?biāo)是讓人感覺幸福就在眼前。 2.創(chuàng)新點(diǎn) 1）應(yīng)用模式上的創(chuàng)新，取得2項(xiàng)專利。實(shí)現(xiàn)3G手機(jī)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)、專網(wǎng)等多網(wǎng)絡(luò)接入本系統(tǒng)的實(shí)用新型創(chuàng)新。2）理論研究算法上的創(chuàng)新，研究了運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)、跟蹤、識(shí)別等智能視覺技術(shù)。 3.關(guān)鍵技術(shù) 使用了七項(xiàng)核心技術(shù)：嵌入式技術(shù)，圖像處理技術(shù)，模式識(shí)別技術(shù)，機(jī)器人技術(shù)，移動(dòng)通訊技術(shù)，互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和項(xiàng)目管理技術(shù)。 4.技術(shù)指標(biāo) 1）智能分析算法：0-9識(shí)別，人體檢測(cè)、跟蹤，基于手機(jī)的報(bào)警方式；2）機(jī)器人控制：步長(zhǎng)0.1米/次，角度15度/次；3）網(wǎng)絡(luò)類型：支持3G(2G)手機(jī)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)、專用網(wǎng)；4）視頻編碼效率：1路D1或2路CIF，帶寬大于256kb/s；5）終端類型：支持智能手機(jī)、PDA、PC;6）傳感器指標(biāo)：輸入-10~80度，精度0.1度；7）電壓指標(biāo)：0或220V的開關(guān)量控制，0~220V的模擬量控制。
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 1．科學(xué)性 課題深入調(diào)研、總結(jié)過去的科學(xué)實(shí)驗(yàn)成果和理論依據(jù)。設(shè)計(jì)中的理論依據(jù)來自國(guó)際計(jì)算機(jī)視覺期刊和IEEE模式分析和機(jī)器智能匯刊等權(quán)威期刊。相關(guān)的科學(xué)實(shí)驗(yàn)成果系統(tǒng)有：美國(guó)國(guó)防高級(jí)研究項(xiàng)目——視覺監(jiān)控重大項(xiàng)目VSAM及中國(guó)電信全球眼。 2.先進(jìn)性 1）應(yīng)用模式上的創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)多網(wǎng)絡(luò)接入的實(shí)用新型創(chuàng)新，獲專利“智能家居保姆系統(tǒng)”。立足快節(jié)奏的生活特點(diǎn)，歸納生活中的種種不便，細(xì)分用戶需求，開辟新應(yīng)用領(lǐng)域：利用智能視覺技術(shù)進(jìn)行疲勞駕駛監(jiān)測(cè)，保障生命安全；遠(yuǎn)程視頻寶寶監(jiān)護(hù)，讓工作的父母與孩子感覺近在咫尺；遠(yuǎn)程家居老人照料，讓出差的人們盡份孝子之心。 2）理論研究算法上的創(chuàng)新，獲專利“智能家居保姆系統(tǒng)和多網(wǎng)絡(luò)單點(diǎn)接入集成方法”。采用基于人體形態(tài)學(xué)的目標(biāo)檢測(cè)算法檢測(cè)并區(qū)分出人體運(yùn)動(dòng)目標(biāo)及環(huán)境引起的干擾運(yùn)動(dòng)目標(biāo)，然后對(duì)檢測(cè)出的目標(biāo)輸入小波神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行模式識(shí)別，判斷出物體的狀態(tài)，使系統(tǒng)具有入侵檢測(cè)、異常檢測(cè)及目標(biāo)識(shí)別的功能。
獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果
- 1）09年6月在北京獲得第五屆首都挑戰(zhàn)杯特等獎(jiǎng)； 2）07年11月得到北京電視臺(tái)《北京您早》、科技日?qǐng)?bào)、京華時(shí)報(bào)、北京青年報(bào)等新聞媒體報(bào)道。 3）2008年11月獲中華人民共和國(guó)知識(shí)產(chǎn)權(quán)局申請(qǐng)發(fā)明專利“智能家居保姆系統(tǒng)和多網(wǎng)絡(luò)單點(diǎn)接入集成方法（200710177973.2）”； 4）2008年8月獲中華人民共和國(guó)知識(shí)產(chǎn)權(quán)局的實(shí)用新型專利證書“智能家居保姆系統(tǒng)（ZL200720190328.X）”； 5）2008年2月獲中華人民共和國(guó)知識(shí)產(chǎn)權(quán)局的軟件著作權(quán)“多功能遠(yuǎn)程控制機(jī)器人系統(tǒng)V1.0 （2008SRBJ0308）”；
作品所處階段
- 中試階段。目前正處在試運(yùn)行階段，將根據(jù)用戶反饋及發(fā)現(xiàn)的問題進(jìn)行系統(tǒng)完善。
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 合同
作品可展示的形式
- 實(shí)物（產(chǎn)品）、現(xiàn)場(chǎng)演示
使用說明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)
- 1.技術(shù)特點(diǎn)及優(yōu)勢(shì) 1）多終端接入（便利性）：用戶可以使用手機(jī)、PDA和計(jì)算機(jī)等終端進(jìn)行控制； 2）網(wǎng)絡(luò)化控制（普及性）：系統(tǒng)可運(yùn)行于3G（2G）手機(jī)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)和專用網(wǎng)等環(huán)境下，利于推廣普及； 3）智能化監(jiān)控（安全性）：運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)、報(bào)警、跟蹤、識(shí)別和視頻檢索等智能視覺算法提高了生活的安全性； 4）嵌入式化（適用性、經(jīng)濟(jì)性）：采用ARM、DSP、x86等嵌入式設(shè)備，具備體積小巧、穩(wěn)定性高、移動(dòng)性強(qiáng)和價(jià)格較低等優(yōu)勢(shì)。 2.適用范圍 適用于智能家居、公共安全、石油化工、道路交通、環(huán)境監(jiān)測(cè)、電力、房地產(chǎn)、制造業(yè)、軍事基地等需要遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控的領(lǐng)域。 3.經(jīng)濟(jì)效益 作品基于《第三屆中國(guó)國(guó)際建筑智能化暨住宅區(qū)數(shù)字化展覽會(huì)》的調(diào)查問卷數(shù)據(jù)，利用技術(shù)經(jīng)濟(jì)學(xué)計(jì)算得到的投資評(píng)價(jià)指標(biāo)如下：投資回收期2.135年；凈現(xiàn)值7,234,715元；內(nèi)涵報(bào)酬率為68.10%。由敏感性分析可知，收入敏感系數(shù)為3.46，成本敏感系數(shù)為-1.5。
同類課題研究水平概述
- 作品涉及的研究領(lǐng)域較多，以下從四個(gè)層面進(jìn)行研究現(xiàn)狀論述。 1）3G移動(dòng)視頻業(yè)務(wù) 全球移動(dòng)通信市場(chǎng)已進(jìn)入3G時(shí)代，移動(dòng)視頻業(yè)務(wù)以其鮮明的移動(dòng)性、實(shí)用性、即時(shí)性和親臨性已成為眾多移動(dòng)增值業(yè)務(wù)中的一個(gè)亮點(diǎn)。其作為3G時(shí)代最具發(fā)展?jié)摿Φ臉I(yè)務(wù)，在國(guó)外得到了深入研究，根據(jù)英國(guó)Strategy Analytics公司的研究報(bào)告，08年，全球有超過1.5億的用戶使用移動(dòng)視頻業(yè)務(wù)，市場(chǎng)規(guī)模達(dá)47億美元。 2）智能視覺研究 智能視覺監(jiān)視不僅具有很高的科學(xué)研究?jī)r(jià)值，而且有巨大的潛在經(jīng)濟(jì)價(jià)值，引起了國(guó)際上眾多科研機(jī)構(gòu)和研究人員的興趣。計(jì)算機(jī)視覺領(lǐng)域的權(quán)威期刊：IJCV和IEEE模式分析和機(jī)器智能匯刊等都相繼出版了視覺監(jiān)控的?？?，針對(duì)不同條件下的視覺監(jiān)視系統(tǒng)的研究論著陸續(xù)發(fā)表。最具代表性的研究是美國(guó)國(guó)防高級(jí)研究項(xiàng)目——視覺監(jiān)控重大項(xiàng)目VSAM，用于戰(zhàn)場(chǎng)及普通民用場(chǎng)景進(jìn)行監(jiān)控的自動(dòng)視頻理解技術(shù)。 我國(guó)視頻跟蹤技術(shù)研究起步于 60 年代，先進(jìn)成像識(shí)別與跟蹤技術(shù)在智能化程度、通用性和復(fù)雜圖像視頻信息處理等方面與國(guó)外相比還存在較大差距。所以在這一領(lǐng)域進(jìn)行深入的研究，對(duì)提高我國(guó)國(guó)防實(shí)力，加強(qiáng)民用具有重要意義。 3）智能家居 21世紀(jì)以后，國(guó)外智能家居技術(shù)的發(fā)展達(dá)到了高潮。例如，04年，美國(guó)有近4萬戶家庭安裝了“家庭智能化系統(tǒng)。 由于智能家居的誘人前景和巨大市場(chǎng)，國(guó)外企業(yè)已開始在此領(lǐng)域展開激烈的研發(fā)競(jìng)爭(zhēng)。例如，德國(guó)的Noclus公司及美國(guó)的AT&T公司等。 我國(guó)的智能家居行業(yè)起步較晚，始于上個(gè)世紀(jì)八十年代末。 1986年國(guó)家科委和國(guó)家計(jì)委將“智能化辦公大樓可行性研究”列為國(guó)家“七五”重點(diǎn)科技攻關(guān)項(xiàng)目。2004年8月，國(guó)家經(jīng)貿(mào)委成立了家庭信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)委員會(huì)，將信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)體系研究及產(chǎn)品開發(fā)作為國(guó)家技術(shù)創(chuàng)新重點(diǎn)專項(xiàng)計(jì)劃。 4）服務(wù)型機(jī)器人 近年來，以日本為首的發(fā)達(dá)國(guó)家機(jī)器人技術(shù)迅猛發(fā)展，新型服務(wù)機(jī)器人，為人們展示了服務(wù)機(jī)器人廣泛的應(yīng)用及發(fā)展前景。 目前，我國(guó)服務(wù)機(jī)器人的研究沒有形成系統(tǒng)，基本上是各個(gè)大學(xué)、研究院所根據(jù)國(guó)外的研究狀況，或是為了培養(yǎng)學(xué)生興趣，而進(jìn)行的一些零散的研究，處于相對(duì)落后狀態(tài)。
