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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 基于計(jì)算機(jī)視覺和移動(dòng)計(jì)算的自習(xí)室使用情況實(shí)時(shí)報(bào)告系統(tǒng)
- 小類：
- 信息技術(shù)
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡介：
- 本項(xiàng)目基于計(jì)算機(jī)視覺算法和移動(dòng)計(jì)算技術(shù)，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)采集、圖像處理、信息融合以及用戶交互模塊，構(gòu)成一套完整的自習(xí)室使用情況實(shí)時(shí)報(bào)告系統(tǒng)。本系統(tǒng)利用現(xiàn)有的監(jiān)控設(shè)備采集自習(xí)室的實(shí)時(shí)圖像，再對圖像中的空座位進(jìn)行檢測和計(jì)數(shù)。通過網(wǎng)站和移動(dòng)客戶端收集用戶對教室使用情況的反饋并用一組數(shù)學(xué)模型對這些信息進(jìn)行融合，將最適合上自習(xí)的教室推薦給用戶。實(shí)驗(yàn)表明系統(tǒng)反饋數(shù)據(jù)準(zhǔn)確有效，部署快捷、成本低。
- 詳細(xì)介紹：
- 1999年高考擴(kuò)招以來，國內(nèi)高校大學(xué)生數(shù)量逐年增加。在全國的絕大多數(shù)高校中，找自習(xí)室難的現(xiàn)象變得越來越普遍，在期末考試和研究生入學(xué)考試前夕，一些同學(xué)為了找到一個(gè)座位有時(shí)甚至要花費(fèi)半個(gè)小時(shí)以上的時(shí)間，可謂“一座難求” 2003年，由哈爾濱工程大學(xué)大三學(xué)生郝雨創(chuàng)作的說唱歌曲《大學(xué)自習(xí)曲》紅遍大江南北，這首歌曲不但真實(shí)描繪了大學(xué)生找自習(xí)室難的客觀現(xiàn)狀，還一針見血的解釋了找自習(xí)室難的兩點(diǎn)原因：第一，上自習(xí)的同學(xué)在空間上不均勻分布，經(jīng)常出現(xiàn)一些教室人滿為患，而另外一些教室卻無人問津的情況。第二，無法提前獲悉教室的實(shí)際情況，例如在最近的幾個(gè)小時(shí)內(nèi)是否有課或有其他活動(dòng)占用，教室是否安靜，是否有可用的電源插座等等。 本項(xiàng)目基于計(jì)算機(jī)視覺算法和移動(dòng)計(jì)算技術(shù)，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了從數(shù)據(jù)采集到信息發(fā)布的一整套自習(xí)室使用情況實(shí)時(shí)報(bào)告系統(tǒng)。 圖像識別子系統(tǒng)利用教室現(xiàn)有的監(jiān)控設(shè)備獲取教室的實(shí)時(shí)圖像，并通過計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)，對圖像中的空座位進(jìn)行檢測和計(jì)數(shù)。我們在該子系統(tǒng)中采用了3種不同的算法，以適應(yīng)不同的監(jiān)控設(shè)備。通過這些算法，我們的系統(tǒng)同時(shí)對灰度圖像和彩色圖像提供支持。綜合這些方法，我們可以對空座位進(jìn)行計(jì)數(shù)，也可得到自習(xí)室占座的比例。 用戶交互子系統(tǒng)包含一個(gè)Web前端和包含LBS(Location Based Service)支持的移動(dòng)終端，以提供用戶友好的信息查詢服務(wù)。在該子系統(tǒng)中，我們綜合運(yùn)用了近年來互聯(lián)網(wǎng)上最流行的熱門技術(shù)。我們的查詢系統(tǒng)運(yùn)用SNS(Social Network Service)的思想，提供了一個(gè)類似于微博的模塊，同學(xué)可以通過網(wǎng)站和移動(dòng)客戶端進(jìn)行交流，即時(shí)的反饋?zhàn)约核诮淌业氖褂们闆r。在支持定位的移動(dòng)設(shè)備上，包含LBS支持的移動(dòng)客戶端會根據(jù)地理位置信息自動(dòng)幫助用戶選擇當(dāng)前所在的教學(xué)樓，以降低操作的復(fù)雜性。另外軟件還可以提示距離用戶最近的空閑自習(xí)室。 信息融合子系統(tǒng)通過一組數(shù)學(xué)模型，對教務(wù)處課程信息、圖像處理子系統(tǒng)輸出的空座信息以及移動(dòng)終端用戶反饋的信息進(jìn)行分析。綜合評價(jià)教室的使用情況，給上自習(xí)的同學(xué)提供一個(gè)最適合自習(xí)的教室列表。通過對比SNS數(shù)據(jù)和圖像識別數(shù)據(jù)的差異，我們可以盡可能的消除圖像處理可能存在的誤差，并對圖像識別算法進(jìn)行有針對性的改進(jìn)。另外，該子系統(tǒng)還可以監(jiān)控用戶的行為，對惡意擾亂系統(tǒng)運(yùn)行的用戶予以剔除。
作品圖片
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)
- 在全國的大部分高校，找自習(xí)室難的情況十分普遍。為了應(yīng)對這些問題，不少學(xué)校推出了專用的自習(xí)室查詢網(wǎng)站。但這些網(wǎng)站無法實(shí)時(shí)反映教室的人數(shù)，也無法應(yīng)對課程安排的臨時(shí)變化，因此對學(xué)生選擇自習(xí)室的指導(dǎo)意義不大。由于絕大多數(shù)高效的教室都已安裝了監(jiān)控?cái)z像頭，我們的想法是利用教室現(xiàn)有的監(jiān)控設(shè)備，通過計(jì)算機(jī)視覺算法從教室的監(jiān)控錄像中檢測出空座位，以實(shí)時(shí)的了解教室的使用情況。 本項(xiàng)目立足實(shí)際，創(chuàng)造性的將計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)和移動(dòng)計(jì)算應(yīng)用于自習(xí)室查詢。從近年來特別流行的社交網(wǎng)絡(luò)（SNS）技術(shù)中獲得啟發(fā)，設(shè)計(jì)了帶有用戶交互功能的WAP網(wǎng)頁和移動(dòng)客戶端，其中WAP客戶端還使用了最近才在智能設(shè)備上流行的定位服務(wù)（LBS）特性。本項(xiàng)目本身具有很高的應(yīng)用價(jià)值，技術(shù)實(shí)現(xiàn)上具有一定的前瞻性。
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 本項(xiàng)目運(yùn)用的計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)歷史不長，是近年來研究十分活躍的領(lǐng)域。本項(xiàng)目的一項(xiàng)創(chuàng)新是將SNS的思想引入了該系統(tǒng)，社交網(wǎng)絡(luò)是擁有最多用戶的互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，具有極高的用戶認(rèn)可度。在移動(dòng)終端中使用的LBS技術(shù)是近來才逐漸流行的新興技術(shù)。調(diào)查顯示，目前在國內(nèi)尚無具有類似交互功能的自習(xí)室查詢系統(tǒng)，而基于計(jì)算機(jī)視覺的方法更是首次出現(xiàn)。綜上所述，本項(xiàng)目具有較強(qiáng)的創(chuàng)新性和前瞻性。
獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果
- 北京師范大學(xué)“京師杯”課外學(xué)術(shù)科技作品競賽一等獎(jiǎng) 2009年北京市大學(xué)生科學(xué)研究與創(chuàng)業(yè)行動(dòng)計(jì)劃獲準(zhǔn)項(xiàng)目
作品所處階段
- 整合測試和產(chǎn)品化
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 技術(shù)合作
作品可展示的形式
- 產(chǎn)品，現(xiàn)場演示，圖片，錄像
使用說明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢,適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測
- 本項(xiàng)目從實(shí)際問題出發(fā)，提出并設(shè)計(jì)了一整完整的教室使用情況查詢系統(tǒng)。其中運(yùn)用的方法具有較強(qiáng)的創(chuàng)新性前瞻性。我們項(xiàng)目組在北京的四所高校進(jìn)行了大量的實(shí)驗(yàn)。我們挑選了采用不同桌椅的教室，拍攝了數(shù)碼照片并進(jìn)行了分析。這些教室基本涵蓋了北京市常見的自習(xí)室的條件，具有很強(qiáng)的代表性。實(shí)驗(yàn)表明，圖像識別算法具有較高的準(zhǔn)確率，實(shí)驗(yàn)中識別的準(zhǔn)確率在90%左右，最低的準(zhǔn)確率也在85%以上。圖像處理算法對光照和圖像噪聲不敏感，具有較高的魯棒性。 高考擴(kuò)招以來，找自習(xí)室難的現(xiàn)象越來越普遍。因此本項(xiàng)目在全國的高校都有很高的推廣價(jià)值。而引入本系統(tǒng)只需要教室安裝有監(jiān)控?cái)z像機(jī)，在走訪調(diào)查中我們發(fā)現(xiàn)在北京市的高校中，教室中有監(jiān)控?cái)z像機(jī)的比例幾乎達(dá)到了100%，因此引入本系統(tǒng)不需要復(fù)雜的部署工作。即使沒有監(jiān)控?cái)z像機(jī)，僅利用本系統(tǒng)的用戶交互子系統(tǒng)，可以得到由用戶反饋的教室使用情況，也具有較高的參考價(jià)值。
同類課題研究水平概述
- 一些高校意識到了找自習(xí)室難問題，不少學(xué)校通過教務(wù)管理系統(tǒng)公開了全校課表供同學(xué)查閱。但這些課表通常以教室為單位，查閱十分不便。近年來一些學(xué)生開發(fā)的，支持更方便查詢的自習(xí)室查詢系統(tǒng)也相繼上線。但這些系統(tǒng)功能類似，基本上就是對各個(gè)教室的課表進(jìn)行一個(gè)簡單的整合，幫助同學(xué)們選擇沒有課的教室上自習(xí)。然而這不能解決同學(xué)上自習(xí)在空間上分布不均勻的問題。而這些系統(tǒng)由于數(shù)據(jù)更新緩慢、操作繁瑣、缺乏交互性和良好的移動(dòng)終端，也無法很好的解決教室被臨時(shí)占用的問題。 實(shí)時(shí)的獲取自習(xí)室使用情況，對節(jié)約同學(xué)的寶貴時(shí)間以及提高教室利用率、降低能耗方面都有積極的意義。在對北京市各大高校的調(diào)研中，沒有找到支持類似特性的自習(xí)室查詢系統(tǒng)。本文中將計(jì)算機(jī)視覺、定位服務(wù)和社交網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用于自習(xí)室查詢，在國際范圍內(nèi)未找到類似的研究。
