智能化辦事大廳信息展示與交互平臺(tái)的開(kāi)發(fā)

田文雅

摘 要： 分析了現(xiàn)有辦事大廳信息展示與交互平臺(tái)所存在的問(wèn)題，利用Web 3D三維顯示、虛擬現(xiàn)實(shí)等技術(shù)，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了基于場(chǎng)景式服務(wù)的智能化辦事大廳信息展示與交互平臺(tái)。通過(guò)該平臺(tái)的應(yīng)用，提升各級(jí)政府辦事大廳的“政務(wù)服務(wù)”水平，提高群眾辦事滿意度，并有效降低大廳工作人員的工作強(qiáng)度。

關(guān)鍵詞： 信息展示； 交互平臺(tái)； 智能化； 辦事大廳； 電子政務(wù)

中圖分類號(hào)：TP37 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1006-8228（2015）12-30-04

Implementation of information display and interaction platform for intelligent service hall

Tian Wenya

（Zhejiang Economic & Trade Polytechnic， Hangzhou， Zhejiang 310018， China）

Abstract： The existing problems in the information display and interaction platform of the existing service hall are analyzed， using Web 3D display， virtual reality and other technology， an information display and interactive platform for intelligent service hall is designed and implemented based on scene type service. Through the application of the platform， the government service level in the service hall of government at all levels is improved， the satisfaction of the masses is improved， and the work intensity of the staff in the service hall is effectively reduced.

Key words： information display； interaction platform； intelligent； service hall； e-Government

0 引言

人機(jī)交互[1]是當(dāng)前信息展示與交互平臺(tái)設(shè)計(jì)的發(fā)展方向，它采用多通道用戶界面、計(jì)算機(jī)協(xié)同工作、三維人機(jī)交互等高科技手段，為觀眾提供全方位、多角度的觀展互動(dòng)體驗(yàn)。

在政府辦事大廳信息化建設(shè)方面，行政服務(wù)機(jī)構(gòu)的信息展示與用戶交互手段已經(jīng)從鼠標(biāo)、鍵盤等操作過(guò)渡到更為簡(jiǎn)便的觸摸屏系統(tǒng)，但是，觸摸屏不斷普及后發(fā)現(xiàn)，其交互性差、界面觀賞性差、使用不方便等問(wèn)題也較突出。在當(dāng)前越來(lái)越重視用戶體驗(yàn)的背景下，基于場(chǎng)景式的服務(wù)與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的智能化辦事大廳信息展示與交互平臺(tái)應(yīng)運(yùn)而生，并逐漸成為解決以上問(wèn)題的出路。

1 政府信息交互平臺(tái)場(chǎng)景式服務(wù)模式現(xiàn)狀與存在的問(wèn)題

目前，政府信息交互平臺(tái)場(chǎng)景式服務(wù)模式的應(yīng)用還處于初級(jí)階段，從我國(guó)政府門戶網(wǎng)站場(chǎng)景式服務(wù)系統(tǒng)建設(shè)的實(shí)際看，仍存在如下不足：

⑴ 簡(jiǎn)單使用flash制作或html頁(yè)面形成場(chǎng)景式服務(wù)，信息不能實(shí)現(xiàn)同步更新；

⑵ 場(chǎng)景式服務(wù)系統(tǒng)和網(wǎng)站內(nèi)容管理系統(tǒng)沒(méi)有實(shí)現(xiàn)無(wú)縫銜接，后期維護(hù)工作量大，信息無(wú)法實(shí)現(xiàn)共享。

2 智能化辦事大廳信息展示與交互平臺(tái)的技術(shù)方案

2.1 邏輯架構(gòu)設(shè)計(jì)

平臺(tái)的運(yùn)行方式為：①智能化控制系統(tǒng)檢測(cè)到有人臉在攝像頭前，啟動(dòng)系統(tǒng)，出現(xiàn)歡迎頁(yè)面；②控制系統(tǒng)識(shí)別使用者手勢(shì)、人體姿勢(shì)、動(dòng)作，把這些輸入轉(zhuǎn)換為鼠標(biāo)或鍵盤信號(hào)；③控制系統(tǒng)發(fā)出鼠標(biāo)或鍵盤信號(hào)；④展示系統(tǒng)接受系統(tǒng)信號(hào)；⑤展示系統(tǒng)調(diào)用Web服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器；⑥查詢結(jié)果；⑦展示系統(tǒng)使用Web 3D效果場(chǎng)景顯示；⑧展示系統(tǒng)播報(bào)語(yǔ)音、顯示動(dòng)畫；⑨重復(fù)①-⑧。

其邏輯架構(gòu)圖如圖1所示。

2.2 數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)庫(kù)主要由行政權(quán)利數(shù)據(jù)庫(kù)、外網(wǎng)公告數(shù)據(jù)庫(kù)、辦事流程數(shù)據(jù)庫(kù)等部分組成。其中行政權(quán)利數(shù)據(jù)庫(kù)（服務(wù)指南）和政務(wù)內(nèi)網(wǎng)行政審批系統(tǒng)同步，公告和辦事流程數(shù)據(jù)庫(kù)及辦事大廳門戶網(wǎng)站數(shù)據(jù)同步。

2.3 技術(shù)路線

系統(tǒng)設(shè)計(jì)、應(yīng)用開(kāi)發(fā)基于B/S方式。在技術(shù)框架上，為了實(shí)現(xiàn)與其他系統(tǒng)平臺(tái)的高效對(duì)接、與現(xiàn)有系統(tǒng)的兼容性和應(yīng)用支撐平臺(tái)的結(jié)合，采用面向服務(wù)的架構(gòu)、Web Service技術(shù)、.net技術(shù)架構(gòu)，中間件采用IIS7，數(shù)據(jù)庫(kù)采用msSqlServer 2008，開(kāi)發(fā)語(yǔ)言為C#，as3。程序中的應(yīng)用層和數(shù)據(jù)層分離。

3 智能化辦事大廳信息展示與交互平臺(tái)功能模塊

本研究開(kāi)發(fā)的智能化辦事大廳信息展示與交互平臺(tái)利用手勢(shì)、軀體動(dòng)作、自然語(yǔ)音作為人機(jī)交互手段，以用戶體驗(yàn)為中心，以簡(jiǎn)明、形象、三維的導(dǎo)航方式，為使用者創(chuàng)建一個(gè)虛擬的辦事環(huán)境，按照業(yè)務(wù)邏輯引導(dǎo)客戶找到解決問(wèn)題的相關(guān)信息。平臺(tái)分為信息展示器硬件研發(fā)、智能化控制系統(tǒng)軟件、3D多媒體展示軟件三個(gè)功能模塊，如圖2所示。

3.1 智能化控制系統(tǒng)

智能化控制系統(tǒng)包括：手勢(shì)識(shí)別控制、身體姿勢(shì)動(dòng)作識(shí)別控制等模塊。手勢(shì)識(shí)別[2]基于先進(jìn)的圖像處理和機(jī)器視覺(jué)算法，它分析紅外體感攝像頭的實(shí)時(shí)視頻輸入，提取手勢(shì)圖像特征，從而實(shí)現(xiàn)手勢(shì)的輸入。本系統(tǒng)用紅外體感攝像頭前跟蹤用戶的手部動(dòng)作，并把這些手勢(shì)轉(zhuǎn)換成Windows消息，利用Windows消息機(jī)制控制設(shè)備及其應(yīng)用的用戶輸入的命令。

3.1.1 手勢(shì)和人體動(dòng)作撲捉

使用紅外體感攝像頭可以獲得人體的骨骼數(shù)據(jù)，骨骼追蹤技術(shù)[3]通過(guò)處理景深數(shù)據(jù)來(lái)建立人體各個(gè)關(guān)節(jié)的坐標(biāo)，骨骼追蹤能夠確定人體的各個(gè)部分，如哪部分是手、頭部以及身體。骨骼追蹤產(chǎn)生X、Y、Z數(shù)據(jù)來(lái)確定這些骨骼點(diǎn)。

本系統(tǒng)能識(shí)別人體大約20個(gè)骨骼點(diǎn)（如圖3所示），關(guān)鍵處在于手部骨骼點(diǎn)的跟蹤識(shí)別。

圖3 人體骨骼點(diǎn)示意圖

當(dāng)在本系統(tǒng)前面有多人站立的時(shí)候，本系統(tǒng)可以使用紅外攝像頭跟蹤最多六名用戶（離系統(tǒng)最近的六人，下稱跟蹤者），但同時(shí)只支持一人使用本系統(tǒng)。默認(rèn)情況，系統(tǒng)會(huì)鎖定離紅外攝像頭最近的人為使用者，但如果此人不動(dòng)，則自動(dòng)鎖定離系統(tǒng)最近的做動(dòng)作的一名跟蹤者為使用者。系統(tǒng)將把“使用者”的手勢(shì)、動(dòng)作作為系統(tǒng)交互輸入信號(hào)。

當(dāng)同時(shí)輸入時(shí)，系統(tǒng)接收優(yōu)先級(jí)高的輸入信號(hào)，忽略優(yōu)先級(jí)低的輸入信號(hào)。

Kinect最多可以跟蹤兩個(gè)骨骼，可以最多檢測(cè)六個(gè)人（如圖4左所示）。站立模式可以跟蹤20個(gè)關(guān)節(jié)點(diǎn)，坐著的模式的話，可以跟蹤10個(gè)關(guān)節(jié)點(diǎn)（如圖4右所示）。

骨骼跟蹤分主動(dòng)和被動(dòng)兩種模式，提供最多兩副完整的骨骼跟蹤數(shù)據(jù)。主動(dòng)模式下需要調(diào)用相關(guān)幀讀取函數(shù)獲得用戶骨骼數(shù)據(jù)；被動(dòng)模式下還支持額外最多四個(gè)人的骨骼跟蹤，但是在該模式下僅包含了用戶的位置信息，不包括詳細(xì)的骨骼數(shù)據(jù)。

對(duì)于所有獲取的骨骼數(shù)據(jù)，至少包含以下信息：

⑴ 相關(guān)骨骼的跟蹤狀態(tài)，被動(dòng)模式時(shí)僅包括位置數(shù)據(jù)（用戶所在位置），主動(dòng)模式包括完整的骨骼數(shù)據(jù)（用戶20個(gè)關(guān)節(jié)點(diǎn)的空間位置信息）；

⑵ 惟一的骨骼跟蹤ID，用于分配給視野中的每個(gè)用戶（和之前說(shuō)的深度數(shù)據(jù)中的ID是一個(gè)東西，用以區(qū)分現(xiàn)在這個(gè)骨骼數(shù)據(jù)是哪個(gè)用戶的）；

⑶ 用戶質(zhì)心位置，該值僅在被動(dòng)模式下可用（就是標(biāo)示用戶所在位置的）。

3.1.2 深度數(shù)據(jù)獲取

深度數(shù)據(jù)儲(chǔ)存了關(guān)節(jié)點(diǎn)的 x、y、z數(shù)據(jù)，其中 x，y為平面坐標(biāo)，z為距離坐標(biāo)，需要獲得相關(guān)骨骼的深度數(shù)據(jù)才能對(duì)手勢(shì)和動(dòng)作進(jìn)行識(shí)別。

3.1.3 識(shí)別

識(shí)別需坐標(biāo)轉(zhuǎn)換和空間轉(zhuǎn)換，即把操作人員所在位置的操作坐標(biāo)轉(zhuǎn)換到計(jì)算機(jī)屏幕的坐標(biāo)位置。

3.1.4 控制

智能化控制系統(tǒng)在識(shí)別手勢(shì)和動(dòng)作之后，通過(guò)Window消息機(jī)制將控制信息傳遞到計(jì)算機(jī)，這樣就實(shí)現(xiàn)了控制與展示分離，控制系統(tǒng)獨(dú)立于展示系統(tǒng)。

3.2 3D多媒體展示系統(tǒng)

場(chǎng)景式服務(wù)[4]為使用者創(chuàng)建一個(gè)虛擬的辦事環(huán)境，按照業(yè)務(wù)邏輯引導(dǎo)客戶找到相關(guān)信息。

3D多媒體展示系統(tǒng)包括基于Web3D虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的場(chǎng)景式服務(wù)展示系統(tǒng)、后臺(tái)管理系統(tǒng)等模塊。

⑴ 歡迎界面。

⑵ 辦事大廳概況介紹。

⑶ 三維虛擬瀏覽。

虛擬瀏覽使用全景技術(shù)制作，實(shí)現(xiàn)全方位動(dòng)式觀看真實(shí)場(chǎng)景的還原展示，在使用鼠標(biāo)控制環(huán)視時(shí)，可上可下、可左可右、可近可遠(yuǎn)。

⑷ 服務(wù)指南。

服務(wù)指南為交互平臺(tái)的主要查詢內(nèi)容，以簡(jiǎn)明、形象、三維的導(dǎo)航方式，為使用者創(chuàng)建一個(gè)虛擬的辦事環(huán)境，按照業(yè)務(wù)邏輯引導(dǎo)客戶找到解決問(wèn)題的相關(guān)信息，找到具體所辦業(yè)務(wù)的申報(bào)材料、辦事程序、審批條件、法律依據(jù)及收費(fèi)情況，并可以把這些信息發(fā)送到用戶手機(jī)上。

⑸ 辦事查詢。

與行政審批系統(tǒng)連接，輸入辦件編號(hào)后，可以查詢辦事的結(jié)果。

⑹ 后臺(tái)管理。

后臺(tái)管理系統(tǒng)是處理各項(xiàng)事務(wù)的支撐，主要功能包括：部門管理、服務(wù)事項(xiàng)管理、公告公示管理、辦事大廳簡(jiǎn)介等宣傳文字的管理。

3.3 信息系統(tǒng)硬件展示系統(tǒng)

信息系統(tǒng)硬件展示分成顯示器和系統(tǒng)機(jī)箱二部分。其中WIN主機(jī)、體感攝像機(jī)、觸摸屏等進(jìn)行集成，作為系統(tǒng)機(jī)箱部分[5]。

4 結(jié)束語(yǔ)

本系統(tǒng)利用Web 3D三維顯示、虛擬現(xiàn)實(shí)等技術(shù)，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了基于場(chǎng)景式服務(wù)的智能化辦事大廳信息展示與交互平臺(tái)。通過(guò)該平臺(tái)的應(yīng)用，可提升各級(jí)政府現(xiàn)有辦事大廳的“政務(wù)服務(wù)”水平，提高用戶滿意度，并有效降低大廳工作人員的工作強(qiáng)度。

本研究主要解決了控制系統(tǒng)的識(shí)別率、可靠性以及3D虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)這兩方面的技術(shù)難題，對(duì)于如何繼續(xù)完善識(shí)別算法，提高識(shí)別精度；如何集成類似Apple Siri的語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)和智能問(wèn)答系統(tǒng)等問(wèn)題仍需要進(jìn)一步的研究和解決。

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