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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 基于計(jì)算機(jī)視覺(jué)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)
- 來(lái)源：
- 第十二屆“挑戰(zhàn)杯”作品
- 小類：
- 信息技術(shù)
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡(jiǎn)介：
- 本項(xiàng)目旨在改善全國(guó)各大高校自習(xí)室資源緊張、占座嚴(yán)重、學(xué)生“自習(xí)難”的現(xiàn)狀。系統(tǒng)利用教室現(xiàn)有的監(jiān)控設(shè)備采集教室的圖像以檢測(cè)圖像中的空座數(shù)和實(shí)際人數(shù)，通過(guò)網(wǎng)站和移動(dòng)客戶端收集用戶對(duì)自習(xí)室的滿意度并通過(guò)一組數(shù)學(xué)模型對(duì)這些信息進(jìn)行融合。學(xué)生可以利用本系統(tǒng)快速找到適合自習(xí)的教室，學(xué)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(zhǔn)確、時(shí)效性強(qiáng)。部署方便快捷，無(wú)需額外設(shè)備，成本低。
- 詳細(xì)介紹：
- 本項(xiàng)目立足實(shí)際，旨在改善全國(guó)各大高校自習(xí)室資源緊張、占座現(xiàn)象嚴(yán)重、學(xué)生上自習(xí)“一座難求”的客觀現(xiàn)狀。本項(xiàng)目基于計(jì)算機(jī)視覺(jué)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(shí)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(guò)計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)，由圖像計(jì)算空座位數(shù)和人數(shù)。我們?cè)谠撟酉到y(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(guò)這些算法，我們的系統(tǒng)同時(shí)對(duì)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(jì)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(gè)Web前端和包含定位服務(wù)(LocationBasedSer-vice,LBS)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(lái)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)用社交網(wǎng)絡(luò)(SocialNetworkService,SNS)的思想，提供了一個(gè)類似于微博的模塊，同學(xué)可以通過(guò)網(wǎng)站和移動(dòng)客戶端進(jìn)行交流，即時(shí)地反饋?zhàn)约核诮淌业氖褂们闆r并對(duì)所在教室的滿意度進(jìn)行評(píng)分。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(huì)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。 信息融合子系統(tǒng)通過(guò)一組數(shù)學(xué)模型，圖像處理子系統(tǒng)輸出的空座信息以及移動(dòng)終端用戶反饋的滿意度信息進(jìn)行分析，綜合評(píng)價(jià)教室的使用情況，給上自習(xí)的同學(xué)提供一個(gè)“最適合上自習(xí)”教室列表。通過(guò)對(duì)比SNS數(shù)據(jù)和圖像識(shí)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(duì)圖像識(shí)別算法進(jìn)行有針對(duì)性的改進(jìn)。另外，還可利用該子系統(tǒng)監(jiān)控用戶的行為，對(duì)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)
- 自1999年高考擴(kuò)招以來(lái)，國(guó)內(nèi)高校在校學(xué)生數(shù)量逐年增加，隨之而來(lái)的就是日益嚴(yán)重的占座問(wèn)題。在全國(guó)的絕大多數(shù)高校中，找自習(xí)室難的現(xiàn)象變得越來(lái)越普遍，在期末考試和研究生入學(xué)考試前夕，不少同學(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，可謂之“一座難求”。根據(jù)中國(guó)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局的最新數(shù)據(jù)[2]，中國(guó)高等教育在校學(xué)生已經(jīng)超過(guò)3283萬(wàn)人，比去年增長(zhǎng)5.8%。然而高等院校數(shù)目的增長(zhǎng)率卻小于1%。不難預(yù)見，在短期內(nèi)，隨著高等教育不斷的普及和發(fā)展，“自習(xí)難”問(wèn)題將會(huì)困擾越來(lái)越多的人。因此實(shí)時(shí)獲取自習(xí)室的使用情況有著重要的現(xiàn)實(shí)意義：對(duì)于學(xué)生而言，可以有效的節(jié)約在尋找自習(xí)室過(guò)程中耗費(fèi)的時(shí)間并減少因此可能產(chǎn)生的摩擦；對(duì)學(xué)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(xiàng)目創(chuàng)造性的將計(jì)算機(jī)視覺(jué)和社交網(wǎng)絡(luò)技術(shù)引入了自習(xí)室查詢系統(tǒng)。計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)歷史不長(zhǎng)，是近年來(lái)研究十分活躍的領(lǐng)域。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)終端中使用的定位服務(wù)(LBS)技術(shù)是近來(lái)才逐漸流行的新興技術(shù)。與傳統(tǒng)系統(tǒng)相比，本系統(tǒng)提供了良好的移動(dòng)終端和網(wǎng)站，具有使用方便、交互性好等特點(diǎn)；本系統(tǒng)利用社交網(wǎng)絡(luò)的思想，具有信息準(zhǔn)確、時(shí)效性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。本系統(tǒng)充分利用現(xiàn)有設(shè)備，無(wú)需購(gòu)置額外設(shè)備，部署方便快捷，成本較低。文獻(xiàn)調(diào)研顯示，目前在國(guó)內(nèi)尚無(wú)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(jué)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。
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 本項(xiàng)目運(yùn)用的計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)歷史不長(zhǎng)，是近年來(lái)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(lái)才逐漸流行的新興技術(shù)。調(diào)查顯示，目前在國(guó)內(nèi)尚無(wú)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(jué)的方法更是首次出現(xiàn)。綜上所述，本項(xiàng)目具有較強(qiáng)的前瞻性。
獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果
- 1.本校19屆課外學(xué)術(shù)科技作品競(jìng)賽一等獎(jiǎng) 2.2009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，校級(jí)優(yōu)秀項(xiàng)目 3.第六屆首都“挑戰(zhàn)杯”大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競(jìng)賽一等獎(jiǎng)
作品所處階段
- 整合測(cè)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(chǎng)演示，圖片，錄像
使用說(shuō)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(shuō)明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)
- 隨著高等教育的不斷普及和發(fā)展，全國(guó)高校在校人數(shù)逐年增加，在2009年已經(jīng)突破了3000萬(wàn)大關(guān)。由于公共教育資源緊張，“自習(xí)難”問(wèn)題正困擾著越來(lái)越多的大學(xué)生。本項(xiàng)目著眼于校園生活，從大學(xué)生“自習(xí)難”的實(shí)際問(wèn)題出發(fā)，基于計(jì)算機(jī)視覺(jué)和移動(dòng)計(jì)算技術(shù)，自主提出、自主設(shè)計(jì)并自主實(shí)現(xiàn)了一套自習(xí)室使用情況實(shí)時(shí)報(bào)告系統(tǒng)。整套系統(tǒng)綜合運(yùn)用了機(jī)器視覺(jué)、模式識(shí)別、數(shù)學(xué)建模、移動(dòng)計(jì)算、動(dòng)態(tài)網(wǎng)頁(yè)、社交網(wǎng)絡(luò)、定位服務(wù)等諸多技術(shù)。這些技術(shù)普遍具有較好的理論基礎(chǔ)，自誕生以來(lái)研究和應(yīng)用均比較活躍。其中的絕大部分技術(shù)在自習(xí)室管理系統(tǒng)中的應(yīng)用尚屬首次。本項(xiàng)目在選題上新穎實(shí)用，具有較好的實(shí)際意義。技術(shù)實(shí)現(xiàn)上具有較強(qiáng)的科學(xué)性和前瞻性，因此也具有一定的學(xué)術(shù)價(jià)值。 我們?cè)谖墨I(xiàn)調(diào)研中發(fā)現(xiàn)，一些商業(yè)化的自習(xí)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(fèi)巨資引進(jìn)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(xiàng)目也具有極佳的社會(huì)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(xí)難”的問(wèn)題，國(guó)內(nèi)高校采取的措施綜合來(lái)看有以下幾種：以文獻(xiàn)[3]為代表的人群認(rèn)為，導(dǎo)致“自習(xí)難”的根本原因是座位少學(xué)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(kuò)建自習(xí)室，同時(shí)加強(qiáng)學(xué)生的思想道德教育，減少占座現(xiàn)象。但文獻(xiàn)[3]中提到的方法可行性較差且難以達(dá)到預(yù)期的效果。文獻(xiàn)[4,5,6,7]則提到了使用計(jì)算機(jī)輔助的方式對(duì)自習(xí)室資源進(jìn)行管理。其中文獻(xiàn)[4,5]提到使用校園卡對(duì)學(xué)生進(jìn)行身份識(shí)別，文獻(xiàn)[6]則使用指紋識(shí)別來(lái)確認(rèn)學(xué)生身份。這些方法都需要添加額外的設(shè)備進(jìn)行身份識(shí)別。 文獻(xiàn)[8,9,10,11]則實(shí)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(xué)通過(guò)身份認(rèn)證后需要在電腦屏幕上選擇自己喜歡的座位。從文獻(xiàn)調(diào)研的結(jié)果來(lái)看，現(xiàn)有的系統(tǒng)普遍存在操作復(fù)雜、用戶體驗(yàn)差的問(wèn)題，而且通常需要額外的設(shè)備，管理和部署的成本也很高。即使是這樣，我們?nèi)詮奈墨I(xiàn)[12]中了解到有學(xué)?；ㄙM(fèi)25萬(wàn)元巨資引進(jìn)了這種系統(tǒng)?？梢姼咝?duì)此類系統(tǒng)需求之迫切。 對(duì)于文獻(xiàn)中提及的解決措施，絕大部分學(xué)生不能認(rèn)同。因?yàn)閷W(xué)生的素質(zhì)不可能在短期內(nèi)得到提升，學(xué)校原本緊張的教育資源也不可能在短期內(nèi)得到補(bǔ)充。文獻(xiàn)[1]中提到，雖然在調(diào)查中發(fā)現(xiàn)有1/3以上的學(xué)生認(rèn)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(gè)施害者，而不做一個(gè)無(wú)辜的受害者”。 對(duì)于“自習(xí)難”問(wèn)題，更加接近自習(xí)“第一線”的大學(xué)生們有著不同的見解。2003年，說(shuō)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“自習(xí)難”的客觀現(xiàn)狀，還一針見血地指出了“自習(xí)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(wú)人問(wèn)津的情況；第二，學(xué)生無(wú)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，教室是否安靜等等。 基于這兩點(diǎn)原因，近年來(lái)一些學(xué)生開發(fā)的自習(xí)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(tái)[13]和魯東大學(xué)自習(xí)室查詢平臺(tái)[14]等。這些系統(tǒng)提供各個(gè)教室的課表，幫助同學(xué)們選擇沒(méi)有課的教室上自習(xí)。然而這不能解決上述的第一個(gè)問(wèn)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(dòng)終端，也無(wú)法很好的解決上述的第二個(gè)問(wèn)題。 與傳統(tǒng)系統(tǒng)相比，本系統(tǒng)具有使用方便、信息準(zhǔn)確、時(shí)效性強(qiáng)、交互性好等優(yōu)點(diǎn)。本系統(tǒng)利用現(xiàn)有設(shè)備，部署方便，成本低
