基于百度AI的校園服務(wù)小程序的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

吳莉莉 王健慶 杜宇翔 戴愷 黃毅 余紅福

摘 ?要：快節(jié)奏的移動互聯(lián)網(wǎng)時代的到來，以及市面上大量APP、網(wǎng)站與各式各樣的快餐信息的出現(xiàn)，讓用戶對現(xiàn)在的各種網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品極其挑剔，因此下一代互聯(lián)網(wǎng)所孕育出的產(chǎn)品應(yīng)向著“小，精，輕”的方向發(fā)展。本文主要介紹了一款基于人流量統(tǒng)計(jì)、語音識別等AI技術(shù)的提高當(dāng)代大學(xué)校園服務(wù)水平的微信小程序。

關(guān)鍵詞：EasyDL平臺;人流量統(tǒng)計(jì);語音識別

中圖分類號：TP391.41 ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：2096-4706（2019）18-0008-03

Abstract：With the arrival of the fast paced mobile internet era，as well as a large number of APP，websites and all kinds of fast food information on the market，the public is extremely picky about various network products，so the next generation of Internet products develop towards “small，fine and light”. This paper mainly introduces a WeChat applet based on AI technology such as visitors flowrate statistics and speech recognition to improve the service level of contemporary university campus.

Keywords：EasyDL platform;visitors flowrate statistics;speech recognition

0 ?引 ?言

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及多媒體技術(shù)的持續(xù)發(fā)展，越來越多的人開始使用移動應(yīng)用提升生活品質(zhì)、提高學(xué)習(xí)和工作效率，高校信息化建設(shè)也得到了飛速發(fā)展，智慧校園基本已經(jīng)普及，學(xué)校的教學(xué)、科研與管理工作已經(jīng)變得十分便捷。但針對大學(xué)校園最為迫切的生活需求的應(yīng)用程序仍然十分稀少，并沒有應(yīng)用能夠關(guān)注并解決中國大學(xué)食堂普遍存在用餐時間人流量大且分布不均，用餐者無法預(yù)知食堂菜品信息;以及圖書館經(jīng)常出現(xiàn)爆滿，學(xué)生不能預(yù)知圖書館的空位情況等現(xiàn)實(shí)問題。因此，開發(fā)一款校園服務(wù)類的微信小程序以滿足學(xué)生對于智能化校園的緊迫需求具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 ?系統(tǒng)功能模塊介紹

校園服務(wù)微信小程序主要由智慧食堂和智慧圖書館兩大模塊組成，其中智慧食堂模塊主要包含食堂人流量和今日菜品功能，智慧圖書館模塊主要包含查看空座位、語音搜書、生僻字識別和個性化推薦功能。以下是對功能的具體介紹：

食堂人流量：小程序通過圖像識別對食堂監(jiān)控視頻進(jìn)行處理，用戶通過微信小程序進(jìn)行身份綁定和手機(jī)綁定，綁定成功后，通過選取樓層查看食堂人流圖從而得知食堂的人數(shù)以及擁堵率，并選擇合適的就餐時間。

今日菜品：小程序通過對食堂各個窗口菜品的識別，將每天的菜品以及每100g菜所包含的卡路里顯示在小程序端，用戶可通過微信小程序進(jìn)行查看。

查看空座位：用戶在首次登錄微信小程序時需要進(jìn)行身份綁定，等待管理員的驗(yàn)證，在學(xué)生身份驗(yàn)證成功后，即可使用查找空座位的功能。通過選取圖書館的閱覽室，進(jìn)行位置的查看，了解到空位的信息。

個性化推薦：小程序通過對微信用戶借閱的書籍進(jìn)行分析，獲取用戶喜歡的書籍類型，給用戶推薦同種類型高評分的書籍。

語音搜書：用戶處于不確定心儀書籍索書號的情況時，可以點(diǎn)開語音搜書功能，進(jìn)行語音輸入書籍名稱，微信小程序?qū)⑼ㄟ^語音識別并進(jìn)行查找，將用戶需要的書籍信息與索書號顯示在用戶端。

生僻字識別：微信用戶遇到生僻字可以使用小程序的生僻字識別功能，拍攝或選取圖片后進(jìn)行上傳，系統(tǒng)會識別圖片中的生僻字并反饋到用戶端。

2 ?系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 ?系統(tǒng)架構(gòu)

系統(tǒng)分為安全、業(yè)務(wù)、數(shù)據(jù)三個層次，做到了低耦合。

（1）安全層。身份綁定時需要安全層通過對學(xué)生的認(rèn)證確定用戶所擁有的權(quán)限，用戶在獲取權(quán)限后才能執(zhí)行某些功能。在用戶獲取食堂人流量、圖書館空位、今日菜品等信息或者用戶向小程序發(fā)送圖片等數(shù)據(jù)信息時，需要安全層對數(shù)據(jù)進(jìn)行加密處理。

（2）業(yè)務(wù)層。業(yè)務(wù)層是管理員進(jìn)行用戶和圖書管理的管理層，也是用戶執(zhí)行功能時進(jìn)行調(diào)用百度AI模型的處理層。管理員可通過業(yè)務(wù)層審核用戶的身份并且添加多級管理員。在用戶選擇功能時，業(yè)務(wù)層經(jīng)過調(diào)用百度AI模型，進(jìn)行相應(yīng)的計(jì)算之后通過安全層將數(shù)據(jù)返回給用戶。業(yè)務(wù)層所需要的用戶數(shù)據(jù)及百度AI模型調(diào)用的數(shù)據(jù)均來源于數(shù)據(jù)層。

（3）數(shù)據(jù)層。數(shù)據(jù)層是系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)服務(wù)的層次，系統(tǒng)需要的錄像數(shù)據(jù)等均來源于數(shù)據(jù)層，保證了數(shù)據(jù)的一致性。系統(tǒng)的架構(gòu)圖如圖1所示。

2.2 ?開發(fā)環(huán)境

編程語言主要是Java Script、WXSS、WXML，Web服務(wù)器采用Tomcat7.0，JDK1.8，數(shù)據(jù)庫采用MySQL5.7版本。對于框架，后臺框架采用SSM，即SpringMVC+Spring+ MyBatis，前端框架采取Layui，最后在Eclipse中集成。

3 ?實(shí)現(xiàn)方案

3.1 ?小程序總體界面

小程序的功能界面如圖2所示。

3.2 ?查找空座位

（1）前期準(zhǔn)備：學(xué)校授權(quán)獲取圖書館監(jiān)控視頻，經(jīng)過處理選取得到圖像序列12800余張。

（2）圖片分類：收集圖書館一張有六個位置的桌子的不同座位的情況，根據(jù)閱覽桌不同空位情況分類并進(jìn)行手工標(biāo)注。依次類推，形成有六個類別（名稱）的數(shù)據(jù)集，第一個數(shù)據(jù)集含有兩個空座位，第二個數(shù)據(jù)集含有三個空座位，第三個數(shù)據(jù)集含有六個空座位，第四個數(shù)據(jù)集含有一個空座位，第五個數(shù)據(jù)集含有四個空座位，第六個數(shù)據(jù)集含有五個空座位，如圖3所示。

（3）創(chuàng)建并訓(xùn)練模型：在百度EasyDL定制化訓(xùn)練和服務(wù)平臺創(chuàng)建圖像分類的模型。選擇剛創(chuàng)建好的模型，采用通用算法與默認(rèn)的訓(xùn)練方式，添加準(zhǔn)備好的數(shù)據(jù)集進(jìn)行訓(xùn)練形成相應(yīng)的圖像分類模型。

（4）檢驗(yàn)?zāi)Ｐ停簩τ?xùn)練的模型進(jìn)行校驗(yàn)，檢查所形成的模型的識別結(jié)果的準(zhǔn)確率與置信度，如圖4所示。

（5）得到結(jié)果并調(diào)用：經(jīng)多次訓(xùn)練，得到識別率介于86%—100%的模型，將生成的正確率最高的模型進(jìn)行發(fā)布，生成相應(yīng)的接口，創(chuàng)建調(diào)用該模型的接口地址，根據(jù)API進(jìn)行調(diào)用。

（6）使用并顯示：服務(wù)器將攝像頭拍攝到的視頻進(jìn)行處理，每隔十分鐘進(jìn)行一次畫面的截取進(jìn)行識別處理，識別出來后將置信度最高的類別作為識別的結(jié)果處理，傳至后臺服務(wù)器繪制空位圖并顯示在小程序中，如圖5所示。

3.3 ?食堂人流量

（1）前期準(zhǔn)備：經(jīng)學(xué)校授權(quán)獲取食堂監(jiān)控視頻，用MATLAB處理并選取獲得圖像序列20000余張。

（2）食堂分區(qū)：根據(jù)監(jiān)控視頻對食堂各個窗口進(jìn)行分區(qū)編號。

（3）調(diào)用API：調(diào)用百度AI開放平臺的人流量統(tǒng)計(jì)功能API，通過POST方法，請求URL，同時在控制臺創(chuàng)建人流量統(tǒng)計(jì)的接口，獲得相應(yīng)的APPID、API key、secret key，根據(jù)API key、secret key向授權(quán)服務(wù)地址https：//aip.baidubce.com/oauth/2.0/token發(fā)送請求。

（4）得到結(jié)果：由于百度AI開放平臺人流量統(tǒng)計(jì)功能訪問次數(shù)的限制，每隔十分鐘調(diào)用一次百度AI平臺的人流量統(tǒng)計(jì)功能獲得圖片中的人數(shù)及渲染圖片，結(jié)果如圖6所示。

（5）圖片處理與顯示：將渲染圖與原圖的矩陣編碼進(jìn)行相減得到一張背景為全黑，紅點(diǎn)依然存在的一張圖，再將處理后的圖用代碼調(diào)節(jié)對比度，得到結(jié)果圖，如圖7所示，并顯示在小程序。

4 ?結(jié) ?論

本文設(shè)計(jì)的小程序滿足了學(xué)生對于智能化校園的緊迫需求，實(shí)現(xiàn)了學(xué)生通過微信小程序查看食堂人流量和圖書館空位的功能，但是在一些細(xì)節(jié)問題上還有所欠缺，例如暫時無法查看圖書館的連坐空位等。因此接下來智能化校園的應(yīng)用應(yīng)該更著重于學(xué)生的需求，從細(xì)節(jié)考慮，結(jié)合當(dāng)下的人工智能發(fā)展，為學(xué)生提供更好的校園服務(wù)。

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作者簡介：吳莉莉（1998-），女，漢族，浙江溫州人，本科在讀，研究方向：計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù);通訊作者：王健慶（1975-），男，漢族，河北唐山人，講師，博士，研究方向：計(jì)算機(jī)視覺、機(jī)器學(xué)習(xí)、模式識別。