新媒體技術(shù)的戶外廣告互動(dòng)性優(yōu)化系統(tǒng)

吳寧 梅玉菡

摘? 要： 傳統(tǒng)的戶外廣告互動(dòng)性系統(tǒng)觀看時(shí)長(zhǎng)的統(tǒng)計(jì)結(jié)果準(zhǔn)確性低，為了解決這一問(wèn)題，提出新媒體技術(shù)的戶外廣告互動(dòng)性優(yōu)化系統(tǒng)。系統(tǒng)硬件根據(jù)戶外廣告互動(dòng)性需求選型，通信電路選擇ATK?SIM800C處理器，電源電路選擇使用二級(jí)開關(guān)電源穩(wěn)壓+LDO直流供電。系統(tǒng)軟件采用新媒體技術(shù)設(shè)計(jì)戶外廣告互動(dòng)性優(yōu)化系統(tǒng)整體算法，在此基礎(chǔ)上，加入核主成分分析解決PCA能力低下的問(wèn)題。軟、硬件結(jié)合完成新媒體技術(shù)的戶外廣告互動(dòng)性優(yōu)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)。最后，進(jìn)入實(shí)驗(yàn)部分，分析兩個(gè)系統(tǒng)對(duì)觀看時(shí)長(zhǎng)統(tǒng)計(jì)的準(zhǔn)確性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該系統(tǒng)10次統(tǒng)計(jì)結(jié)果均在90%左右，符合設(shè)計(jì)需求。

關(guān)鍵詞： 新媒體技術(shù); 通信電路; 電源電路; 硬件結(jié)構(gòu); 人臉檢測(cè); 互動(dòng)性

中圖分類號(hào)： TN99?34; TP391.9? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)： 1004?373X（2020）21?0160?05

Interactive optimization system for outdoor advertising based on new media technology

WU Ning， MEI Yuhan

（School of Journalism and Communication， Hubei University， Wuhan 430062， China）

Abstract： The traditional interactive outdoor advertising system has low accuracy in the statistics of watching time. In order to solve this problem， an interactive outdoor advertising optimization system based on new media technology is proposed. The system hardware is selected according to the interactive demand of outdoor advertisements. The processor ATK?SIM800C is selected as the communication circuit， and the two?stage switching power supply +LDO DC power supply is selected as the power circuit. The new media technology is used in the system software to design the overall algorithm of outdoor advertising interactive optimization system. On this basis， the kernel principal component analysis （KPCA） is introduced to solve the problem that the PCA capability is poor. Software and hardware are combined to complete the interactive outdoor advertising optimization system design based on the new media technology. Finally， the statistics accuracy of watching time of the two systems is analyzed. The experimental results show that the accuracy of the 10 statistical results of the proposed system is about 90%， which meet the design requirement.

Keywords： new media technology; communication circuit; power circuit; hardware structure; face detection; interactivity

0? 引? 言

國(guó)外學(xué)者以前將行人檢測(cè)方法和人臉檢測(cè)方法引入戶外廣告互動(dòng)性優(yōu)化系統(tǒng)當(dāng)中，從相關(guān)的研究上來(lái)看，利用這兩種方法評(píng)估戶外廣告互動(dòng)性時(shí)，存在大量的重復(fù)計(jì)算[1]。比如，將人臉目標(biāo)識(shí)別與定位任務(wù)結(jié)合在一起，導(dǎo)致檢測(cè)速度降低。在行人檢測(cè)時(shí)，雖獲得了良好的檢測(cè)效果，但它將局部梯度與顏色空間結(jié)合在一起描述行人，導(dǎo)致部件在搜索行人目標(biāo)時(shí)受到其他部件約束，無(wú)法快速獲取圖像特征。

經(jīng)過(guò)多年的研究，人臉檢測(cè)已經(jīng)取得了不錯(cuò)的研究成果，該方法是通過(guò)計(jì)算模板間的相關(guān)度設(shè)定目標(biāo)的。當(dāng)目標(biāo)動(dòng)態(tài)變化時(shí)，適應(yīng)性不強(qiáng)，容易出現(xiàn)誤檢和漏檢的情況。

傳統(tǒng)的戶外廣告互動(dòng)性優(yōu)化系統(tǒng)在判定行人是否觀看廣告時(shí)，極易受到行人檢測(cè)的影響。為保證檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性，提出新媒體技術(shù)的戶外廣告互動(dòng)性優(yōu)化系統(tǒng)。系統(tǒng)硬件著重設(shè)計(jì)通信模塊、電源模塊和開關(guān)電源的基本電路，系統(tǒng)軟件著重設(shè)計(jì)戶外廣告互動(dòng)性系統(tǒng)流程。軟、硬件結(jié)合完成新媒體技術(shù)的戶外廣告互動(dòng)性優(yōu)化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。為驗(yàn)證本文系統(tǒng)的可行性，設(shè)置對(duì)比實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證系統(tǒng)的有效性。

1? 硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

戶外廣告互動(dòng)性優(yōu)化系統(tǒng)硬件框架示意圖，如圖1所示。

系統(tǒng)硬件由客戶端、PC服務(wù)器、廣告屏控制板和主控芯片組成。PC服務(wù)器為客戶端載體;廣告屏控制板負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)和生成控制信號(hào)[2]。

各模塊電源設(shè)計(jì)方案如下：

通信電路設(shè)計(jì)方案：4G通信在速度上更占有優(yōu)勢(shì)，故本次選用4G數(shù)據(jù)通信模塊。4G數(shù)據(jù)通信模塊需滿足以下要求：廣告屏幕顯示內(nèi)容多為文字、圖片和數(shù)字等簡(jiǎn)單的動(dòng)態(tài)圖形，此處指的簡(jiǎn)單動(dòng)態(tài)圖大小在10 KB左右，數(shù)字、圖片較小，需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量也相對(duì)小一些[3]。本次選用的ATK?SIM800C無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸模塊，傳輸速度可達(dá)到20 KB/s，且符合設(shè)計(jì)需求[4]。

ATK?SIM800C無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸模塊會(huì)將數(shù)據(jù)包分割成更小的數(shù)據(jù)包，這樣方便單片機(jī)接收[5]。4G的單次數(shù)據(jù)包很大，單片機(jī)的RAM不夠用時(shí)，只需要通過(guò)ATK?SIM800C無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸模塊的單片機(jī)串口傳輸數(shù)據(jù)即可。若4G數(shù)據(jù)的串口不夠用時(shí)，需采用高級(jí)的單片機(jī)和數(shù)據(jù)接口?？紤]到成本問(wèn)題，選用ATK?SIM800C傳輸數(shù)據(jù)。ATK?SIM800C功能簡(jiǎn)單，調(diào)試難度低，使用起來(lái)更方便[6]。

ATK?SIM800C電路框架圖如圖2所示。

ATK?SIM800C數(shù)據(jù)特性：串口波特率為1 200～460 800 b/s，在工作時(shí)，可以利用串口發(fā)送數(shù)據(jù)或者通過(guò)軟件控制流控制功能。工作頻段為800 MHz，900 MHz，1 800 MHz，1 900 MHz，控制方法為AT指令，GDRS可使用PPP連接，內(nèi)嵌TCP協(xié)議[7]。

電源電路設(shè)計(jì)方案：根據(jù)戶外廣告互動(dòng)性優(yōu)化系統(tǒng)的需求，選擇交流200 V工頻輸入，好處在于使用板級(jí)輸入可以大大增加控制板的面積[8]。為保證系統(tǒng)性能，在戶外廣告處安裝遠(yuǎn)程控制的LED屏，考慮到部分控制板的位置，采用路燈電源蓄電池供電，在選擇外端輸入開關(guān)電源直流輸入時(shí)，需要設(shè)計(jì)相對(duì)合理的方案，在滿足控制板需求的基礎(chǔ)上，還要降低成本[9]。最后，決定使用二級(jí)開關(guān)電源穩(wěn)壓+LDO直流供電。

開關(guān)電源基本電路如圖3所示。

工作原理：讓功率晶體管在導(dǎo)通和關(guān)斷這兩種狀態(tài)下切換，通過(guò)“斬波”將輸入的直流電壓切換成輸入電壓幅值的脈沖電壓，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓+LDO直流供電[10]。

由此，完成新媒體技術(shù)的戶外廣告互動(dòng)性優(yōu)化系統(tǒng)通信電路和電源電路方案設(shè)計(jì)。

2? 軟件功能設(shè)計(jì)

利用新媒體技術(shù)設(shè)計(jì)戶外廣告互動(dòng)性優(yōu)化系統(tǒng)整體算法，具體流程如圖4所示。

系統(tǒng)由4部分組成：

第1部分為系統(tǒng)首要步驟，負(fù)責(zé)統(tǒng)計(jì)行人數(shù)量和行人觀看比例[11]。為了提高系統(tǒng)應(yīng)用復(fù)雜背景的能力，提出行人檢測(cè)算法，使用混合高速背景模型對(duì)戶外廣告牌檢測(cè)區(qū)域建模。在此基礎(chǔ)上，加入背景檢測(cè)算法提取目標(biāo)人群區(qū)域[12]。在目標(biāo)區(qū)域內(nèi)采用行人檢測(cè)算法獲取目標(biāo)。通過(guò)行人運(yùn)動(dòng)軌跡分析，獲取廣告觀看時(shí)長(zhǎng)等相關(guān)參數(shù)。

第2部分，運(yùn)用人臉檢測(cè)技術(shù)篩選行人，在實(shí)際檢測(cè)時(shí)，人臉姿態(tài)變化多樣，存在光線干擾。為消除光線干擾，采用Haar?like特征提取多姿態(tài)人臉樣本，實(shí)現(xiàn)多姿態(tài)人臉檢測(cè)[13]。

第3部分，用于判斷行人與戶外廣告特性，提出融合HOG的人臉姿態(tài)判別方法，通過(guò)融合兩種特征清除存在的大量非線性冗余[14]。

第4部分，廣告效果評(píng)估，經(jīng)過(guò)檢測(cè)處理后，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)統(tǒng)計(jì)行人與戶外廣告的互動(dòng)性，并對(duì)其進(jìn)行精確評(píng)價(jià)，由此，實(shí)現(xiàn)對(duì)戶外廣告互動(dòng)性的自動(dòng)評(píng)估。在提取人臉特征時(shí)，為保證提取結(jié)果的有效性，運(yùn)用核主成分分析解決PCA對(duì)非線性數(shù)據(jù)處理能力低下的問(wèn)題。工作原理是利用核函數(shù)將樣本空間映射到高維空間中，具體計(jì)算過(guò)程如下：

設(shè)訓(xùn)練集為[S：x1，x2，…，xN，xN∈X]， [?]為[F]核空間的一個(gè)核映射，需要注意的是，[?]是隱形的，在計(jì)算過(guò)程中它的函數(shù)形式不明確[15]。[S]在[F]中表示[?x1]，[?x2]，…，[?xN]，則計(jì)算矩陣為：

[K=?TX?X] （1）

式中：[K]表示元素，先分解[K]的特征值，應(yīng)用式（1）得到對(duì)應(yīng)的單位特征向量，再按照特征值大小排序，抽取[Z]的特征向量后，采用式（2）降維，抽取公式如下：

[Z=MTKX，x] （2）

式中：[MTK]為降維矩陣;[Z]表示主元特征。經(jīng)過(guò)多次實(shí)驗(yàn)得到，當(dāng)[M]取0.8時(shí)，算法識(shí)別率最高。

軟、硬件結(jié)合完成新媒體技術(shù)的戶外廣告互動(dòng)性優(yōu)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

3? 仿真實(shí)驗(yàn)

完成新媒體技術(shù)的戶外廣告互動(dòng)性優(yōu)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)后，進(jìn)入實(shí)驗(yàn)，分析傳統(tǒng)的戶外廣告互動(dòng)性系統(tǒng)與新媒體技術(shù)的戶外廣告互動(dòng)性優(yōu)化系統(tǒng)對(duì)觀看時(shí)長(zhǎng)統(tǒng)計(jì)的準(zhǔn)確性。

3.1? 實(shí)驗(yàn)環(huán)境

實(shí)驗(yàn)在OpenCV 2.4.9和VueScan Pro實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上完成，其中，VueScan Pro用于處理圖片壓縮和剪裁工作。OpenCV 2.4.9用于評(píng)估廣告效果。在此簡(jiǎn)單介紹一下實(shí)驗(yàn)中采用的相關(guān)軟件。OpenCV 2.4.9運(yùn)行在各種主流的操作系統(tǒng)之上，其中包含大量圖像處理算法，執(zhí)行效率較高，故本次選用該軟件輔助實(shí)驗(yàn)。VueScan Pro是專業(yè)掃描工具，可剪取圖像制成關(guān)聯(lián)單，且具備高級(jí)的硬件能力，有尼康 LS?30/LS?2000、佳能 CanoScan2700F底片掃描儀、惠普PhotoSmart和寶麗來(lái) SprintScan 35/LE/ES/+，相比平板掃描更容易控制。

為了更好地評(píng)價(jià)戶外廣告互動(dòng)性效果，設(shè)計(jì)了一個(gè)決策樹評(píng)價(jià)模型，使用該模型可以自動(dòng)分析系統(tǒng)獲取的評(píng)價(jià)參數(shù)，對(duì)系統(tǒng)統(tǒng)計(jì)觀看時(shí)長(zhǎng)的準(zhǔn)確性做出一個(gè)初步評(píng)價(jià)，決策樹評(píng)價(jià)模型如圖5所示。

圖5決策樹評(píng)價(jià)模型分為如下三個(gè)屬性：

第一個(gè)屬性適用于判別行人與戶外廣告的互動(dòng)性，分裂條件設(shè)定為：當(dāng)檢測(cè)到行人望向廣告區(qū)域，可判定行人存在觀看行為，與戶外廣告有互動(dòng)性;第二個(gè)屬性為：當(dāng)檢測(cè)到行人望向廣告區(qū)域超過(guò)3 s，即可認(rèn)定為互動(dòng)性較好;第三個(gè)屬性為：當(dāng)檢測(cè)到行人望向廣告區(qū)域超過(guò)30 s，即可認(rèn)定為互動(dòng)性強(qiáng)烈。

3.2? 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

傳統(tǒng)的戶外廣告互動(dòng)性系統(tǒng)與此次設(shè)計(jì)的新媒體技術(shù)的戶外廣告互動(dòng)性優(yōu)化系統(tǒng)對(duì)觀看時(shí)長(zhǎng)統(tǒng)計(jì)的準(zhǔn)確性結(jié)果，如表1和表2所示。

表1和表2為10組系統(tǒng)統(tǒng)計(jì)結(jié)果。從表1可以看出，使用傳統(tǒng)的戶外廣告互動(dòng)性系統(tǒng)統(tǒng)計(jì)觀看時(shí)長(zhǎng)結(jié)果出現(xiàn)誤檢情況較大，準(zhǔn)確率在70%左右。而使用本次設(shè)計(jì)的新媒體技術(shù)的戶外廣告互動(dòng)性優(yōu)化系統(tǒng)統(tǒng)計(jì)觀看時(shí)長(zhǎng)結(jié)果出現(xiàn)誤檢的情況更小，準(zhǔn)確率可達(dá)到90%左右。

選取定量評(píng)價(jià)方法評(píng)價(jià)不同系統(tǒng)對(duì)于不同類型廣告效果的評(píng)估精度，結(jié)果見表3。

分析表3能夠得出，本文系統(tǒng)評(píng)估10種類型廣告效果的精度都優(yōu)于傳統(tǒng)系統(tǒng)，評(píng)估精度高于0.96，而傳統(tǒng)系統(tǒng)的評(píng)估精度處于0.69～0.84之間，說(shuō)明本文系統(tǒng)廣告效果評(píng)估精度高。

實(shí)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)本文系統(tǒng)和傳統(tǒng)系統(tǒng)應(yīng)用在某商場(chǎng)的戶外廣告設(shè)計(jì)部門中，檢測(cè)該部門應(yīng)用兩種系統(tǒng)后，各種類型廣告的采納率，結(jié)果如圖6所示。

分析圖6能夠看出，廣告設(shè)計(jì)部門采用本文系統(tǒng)后不同類型廣告設(shè)計(jì)采納率始終高于傳統(tǒng)系統(tǒng)的采納率，說(shuō)明相對(duì)于傳統(tǒng)系統(tǒng)，本文系統(tǒng)進(jìn)行戶外廣告互動(dòng)性優(yōu)化更能提高廣告的采納率，互動(dòng)性設(shè)計(jì)效果佳。

統(tǒng)計(jì)廣告設(shè)計(jì)部門對(duì)不同系統(tǒng)設(shè)計(jì)的廣告互動(dòng)性滿意度，結(jié)果如圖7所示。

分析圖7能夠得出，廣告設(shè)計(jì)部門對(duì)本文系統(tǒng)設(shè)計(jì)的6種廣告互動(dòng)性滿意度均值達(dá)到99%，而對(duì)于傳統(tǒng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的6種廣告互動(dòng)性滿意度均值才達(dá)到86%，說(shuō)明本文系統(tǒng)優(yōu)化的廣告互動(dòng)性滿意度更好，應(yīng)用效果更佳。

對(duì)比采用傳統(tǒng)系統(tǒng)和本文系統(tǒng)后，商場(chǎng)戶外廣告互動(dòng)性優(yōu)化后的年度經(jīng)濟(jì)效益提升比例，以此驗(yàn)證本文系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性，結(jié)果見表4。

從表4中的數(shù)據(jù)可得，實(shí)驗(yàn)商場(chǎng)戶外廣告采用兩種系統(tǒng)進(jìn)行互動(dòng)性優(yōu)化控制后，產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益都有所提升，但是本文系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)收益提升幅度更高，平均經(jīng)濟(jì)收益提升幅度是6.33%，而傳統(tǒng)系統(tǒng)的平均經(jīng)濟(jì)收益提升幅度是2.18%，能夠看出，本文系統(tǒng)大幅度提高了商場(chǎng)戶外廣告的經(jīng)濟(jì)收益，使用價(jià)值高。

4? 結(jié)? 語(yǔ)

針對(duì)傳統(tǒng)戶外廣告互動(dòng)性優(yōu)化系統(tǒng)存在的問(wèn)題，本文提出新媒體技術(shù)的戶外廣告互動(dòng)性優(yōu)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)。系統(tǒng)的硬件框架是在原來(lái)的基礎(chǔ)上構(gòu)建的，為提高系統(tǒng)性能，設(shè)計(jì)硬件通信電路和電源電路。在分析系統(tǒng)需求的前提下完成選型。系統(tǒng)軟件采用新媒體技術(shù)完成戶外廣告互動(dòng)性優(yōu)化系統(tǒng)整體算法設(shè)計(jì)。最后引入核主成分分析法，用于解決PCA對(duì)非線性數(shù)據(jù)處理能力低下的問(wèn)題。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本文系統(tǒng)統(tǒng)計(jì)準(zhǔn)確率、評(píng)估精度均較高，提升了經(jīng)濟(jì)效益，具有較高的使用價(jià)值。

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作者簡(jiǎn)介：吳? 寧（1984—），女，湖北武漢人，博士，副教授，主要從事新媒體方面的研究。

梅玉菡（1995—），女，湖北荊州人，碩士，研究方向?yàn)樾旅襟w。