基本信息
- 項目名稱：
- 基于計算機視覺和移動計算的自習室使用情況實時報告系統(tǒng)
- 小類：
- 信息技術
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡介：
- 本項目旨在改善全國各大高校自習室資源緊張、占座嚴重、學生“自習難”的現(xiàn)狀。系統(tǒng)利用教室現(xiàn)有的監(jiān)控設備采集教室的圖像以檢測圖像中的空座數(shù)和實際人數(shù)，通過網(wǎng)站和移動客戶端收集用戶對自習室的滿意度并通過一組數(shù)學模型對這些信息進行融合。學生可以利用本系統(tǒng)快速找到適合自習的教室，學校也可以從中獲得優(yōu)化配置教育資源的參考。與傳統(tǒng)系統(tǒng)相比，本系統(tǒng)使用方便、信息準確、時效性強。部署方便快捷，無需額外設備，成本低。
- 詳細介紹：
- 本項目立足實際，旨在改善全國各大高校自習室資源緊張、占座現(xiàn)象嚴重、學生上自習“一座難求”的客觀現(xiàn)狀。本項目基于計算機視覺算法和移動計算技術，設計并實現(xiàn)了從數(shù)據(jù)采集到信息發(fā)布的一整套自習室使用情況實時報告系統(tǒng)。 圖像識別子系統(tǒng)利用教室現(xiàn)有的監(jiān)控設備獲取教室的實時圖像，并通過計算機視覺技術，由圖像計算空座位數(shù)和人數(shù)。我們在該子系統(tǒng)中采用了3種不同的算法，以適應不同的監(jiān)控設備。通過這些算法，我們的系統(tǒng)同時對灰度圖像和彩色圖像提供支持。綜合這些數(shù)據(jù)，我們不但可以計算空座位數(shù)和人數(shù)，還可以得到教室占座的比例。 用戶交互子系統(tǒng)包含一個Web前端和包含定位服務(LocationBasedSer-vice,LBS)支持的移動終端，以提供用戶友好的信息查詢服務。在該子系統(tǒng)中，我們綜合運用了近年來互聯(lián)網(wǎng)上最流行的熱門技術：我們的查詢系統(tǒng)運用社交網(wǎng)絡(SocialNetworkService,SNS)的思想，提供了一個類似于微博的模塊，同學可以通過網(wǎng)站和移動客戶端進行交流，即時地反饋自己所在教室的使用情況并對所在教室的滿意度進行評分。在支持定位的移動設備上，包含LBS支持的移動客戶端會根據(jù)地理位置信息自動幫助用戶選擇當前所在的教學樓，以降低操作的復雜性。 信息融合子系統(tǒng)通過一組數(shù)學模型，圖像處理子系統(tǒng)輸出的空座信息以及移動終端用戶反饋的滿意度信息進行分析，綜合評價教室的使用情況，給上自習的同學提供一個“最適合上自習”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，我們可以盡可能地消除圖像處理可能存在的誤差，并對圖像識別算法進行有針對性的改進。另外，還可利用該子系統(tǒng)監(jiān)控用戶的行為，對惡意擾亂系統(tǒng)運行的用戶予以剔除。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術關鍵和主要技術指標
- 自1999年高考擴招以來，國內(nèi)高校在校學生數(shù)量逐年增加，隨之而來的就是日益嚴重的占座問題。在全國的絕大多數(shù)高校中，找自習室難的現(xiàn)象變得越來越普遍，在期末考試和研究生入學考試前夕，不少同學為了找到一個座位有時甚至要花費半個小時以上的時間，可謂之“一座難求”。根據(jù)中國國家統(tǒng)計局的最新數(shù)據(jù)[2]，中國高等教育在校學生已經(jīng)超過3283萬人，比去年增長5.8%。然而高等院校數(shù)目的增長率卻小于1%。不難預見，在短期內(nèi)，隨著高等教育不斷的普及和發(fā)展，“自習難”問題將會困擾越來越多的人。因此實時獲取自習室的使用情況有著重要的現(xiàn)實意義：對于學生而言，可以有效的節(jié)約在尋找自習室過程中耗費的時間并減少因此可能產(chǎn)生的摩擦；對學校而言，可以整合優(yōu)化教育資源、提高教室利用率并降低能耗。 本項目創(chuàng)造性的將計算機視覺和社交網(wǎng)絡技術引入了自習室查詢系統(tǒng)。計算機視覺技術歷史不長，是近年來研究十分活躍的領域。社交網(wǎng)絡是擁有最多用戶的互聯(lián)網(wǎng)技術，具有極高的用戶認可度。在移動終端中使用的定位服務(LBS)技術是近來才逐漸流行的新興技術。與傳統(tǒng)系統(tǒng)相比，本系統(tǒng)提供了良好的移動終端和網(wǎng)站，具有使用方便、交互性好等特點；本系統(tǒng)利用社交網(wǎng)絡的思想，具有信息準確、時效性強等優(yōu)點。本系統(tǒng)充分利用現(xiàn)有設備，無需購置額外設備，部署方便快捷，成本較低。文獻調(diào)研顯示，目前在國內(nèi)尚無具有類似交互功能的自習室查詢系統(tǒng)，而基于計算機視覺的方法更是首次出現(xiàn)。綜上所述，本項目具有較強的創(chuàng)新性和前瞻性。
科學性、先進性
- 本項目運用的計算機視覺技術歷史不長，是近年來研究十分活躍的領域。本項目的一項創(chuàng)新是將SNS的思想引入了該系統(tǒng)，社交網(wǎng)絡是擁有最多用戶的互聯(lián)網(wǎng)技術，具有極高的用戶認可度。在移動終端中使用的LBS技術是近來才逐漸流行的新興技術。調(diào)查顯示，目前在國內(nèi)尚無具有類似交互功能的自習室查詢系統(tǒng)，而基于計算機視覺的方法更是首次出現(xiàn)。綜上所述，本項目具有較強的前瞻性。
獲獎情況及鑒定結果
- 1.本校19屆課外學術科技作品競賽一等獎 2.2009年北京市大學生科學研究與創(chuàng)業(yè)行動計劃獲準項目，校級優(yōu)秀項目 3.第六屆首都“挑戰(zhàn)杯”大學生課外學術科技作品競賽一等獎
作品所處階段
- 整合測試和產(chǎn)品化
技術轉(zhuǎn)讓方式
- 技術合作
作品可展示的形式
- 產(chǎn)品，現(xiàn)場演示，圖片，錄像
使用說明,技術特點和優(yōu)勢,適應范圍,推廣前景的技術性說明,市場分析,經(jīng)濟效益預測
- 隨著高等教育的不斷普及和發(fā)展，全國高校在校人數(shù)逐年增加，在2009年已經(jīng)突破了3000萬大關。由于公共教育資源緊張，“自習難”問題正困擾著越來越多的大學生。本項目著眼于校園生活，從大學生“自習難”的實際問題出發(fā)，基于計算機視覺和移動計算技術，自主提出、自主設計并自主實現(xiàn)了一套自習室使用情況實時報告系統(tǒng)。整套系統(tǒng)綜合運用了機器視覺、模式識別、數(shù)學建模、移動計算、動態(tài)網(wǎng)頁、社交網(wǎng)絡、定位服務等諸多技術。這些技術普遍具有較好的理論基礎，自誕生以來研究和應用均比較活躍。其中的絕大部分技術在自習室管理系統(tǒng)中的應用尚屬首次。本項目在選題上新穎實用，具有較好的實際意義。技術實現(xiàn)上具有較強的科學性和前瞻性，因此也具有一定的學術價值。 我們在文獻調(diào)研中發(fā)現(xiàn)，一些商業(yè)化的自習室管理系統(tǒng)具有諸多的弊端，盡管如此，也已經(jīng)有高校花費巨資引進了此類系統(tǒng)?？梢姶祟愊到y(tǒng)在高校中有著普遍的需求，而在這方面的研究和產(chǎn)品卻并不豐富。因此，本項目也具有極佳的社會意義和廣闊的商業(yè)前景。
同類課題研究水平概述
- 為了解決“自習難”的問題，國內(nèi)高校采取的措施綜合來看有以下幾種：以文獻[3]為代表的人群認為，導致“自習難”的根本原因是座位少學生多以及由此引發(fā)的占座現(xiàn)象，其解決方法是加大投資，擴建自習室，同時加強學生的思想道德教育，減少占座現(xiàn)象。但文獻[3]中提到的方法可行性較差且難以達到預期的效果。文獻[4,5,6,7]則提到了使用計算機輔助的方式對自習室資源進行管理。其中文獻[4,5]提到使用校園卡對學生進行身份識別，文獻[6]則使用指紋識別來確認學生身份。這些方法都需要添加額外的設備進行身份識別。 文獻[8,9,10,11]則實現(xiàn)了座位管理系統(tǒng)，其效果與電影院的售票系統(tǒng)相似。同學通過身份認證后需要在電腦屏幕上選擇自己喜歡的座位。從文獻調(diào)研的結果來看，現(xiàn)有的系統(tǒng)普遍存在操作復雜、用戶體驗差的問題，而且通常需要額外的設備，管理和部署的成本也很高。即使是這樣，我們?nèi)詮奈墨I[12]中了解到有學?；ㄙM25萬元巨資引進了這種系統(tǒng)?？梢姼咝Υ祟愊到y(tǒng)需求之迫切。 對于文獻中提及的解決措施，絕大部分學生不能認同。因為學生的素質(zhì)不可能在短期內(nèi)得到提升，學校原本緊張的教育資源也不可能在短期內(nèi)得到補充。文獻[1]中提到，雖然在調(diào)查中發(fā)現(xiàn)有1/3以上的學生認為占座是一種不良的行為，然而只要有占座現(xiàn)象存在，那自己“寧愿做一個施害者，而不做一個無辜的受害者”。 對于“自習難”問題，更加接近自習“第一線”的大學生們有著不同的見解。2003年，說唱歌曲《大學自習曲》紅遍大江南北，這首歌曲不但真實描繪了大學生“自習難”的客觀現(xiàn)狀，還一針見血地指出了“自習難”的兩點原因：第一，上自習的同學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，學生無法提前獲悉教室的實際情況，例如在最近的幾個小時內(nèi)是否有課或有其他活動占用，教室是否安靜等等。 基于這兩點原因，近年來一些學生開發(fā)的自習室查詢系統(tǒng)相繼上線。比較典型的有北師大空閑教室查詢平臺[13]和魯東大學自習室查詢平臺[14]等。這些系統(tǒng)提供各個教室的課表，幫助同學們選擇沒有課的教室上自習。然而這不能解決上述的第一個問題。而這些系統(tǒng)由于數(shù)據(jù)更新緩慢、操作繁瑣、缺乏交互性和移動終端，也無法很好的解決上述的第二個問題。 與傳統(tǒng)系統(tǒng)相比，本系統(tǒng)具有使用方便、信息準確、時效性強、交互性好等優(yōu)點。本系統(tǒng)利用現(xiàn)有設備，部署方便，成本低
