探究基于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的智能識(shí)別系統(tǒng)開發(fā)設(shè)計(jì)與運(yùn)用

東北師范大學(xué) 郭思佳

為全面優(yōu)化智能識(shí)別系統(tǒng)的開發(fā)設(shè)計(jì)效果，解決既往系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理能力差、識(shí)別結(jié)果精準(zhǔn)度低等實(shí)際問題，使其在應(yīng)用中能將實(shí)用價(jià)值充分體現(xiàn)出來，提出將計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)用于系統(tǒng)設(shè)計(jì)領(lǐng)域。選擇C8051F020 單邊機(jī)作為讀寫器的核心控制元件，這是提升數(shù)據(jù)讀寫速度的基礎(chǔ)，有針對(duì)性的優(yōu)化通信接口結(jié)構(gòu)確保其能正常運(yùn)行。Laplace算子檢測(cè)信息圖像邊緣，能提升圖像處理效果。較為詳細(xì)的探究系統(tǒng)的開發(fā)、構(gòu)建策略，希望能和同行分享技術(shù)經(jīng)驗(yàn)、方法，能對(duì)系統(tǒng)功能完善提供理論性支持。

1 智能識(shí)別系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)

1.1 信息讀寫器

為了強(qiáng)化識(shí)別系統(tǒng)讀寫功能的通用性與拓展性，在本系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)時(shí)，有針對(duì)性的優(yōu)化了信息讀寫器，具體還是在讀寫器內(nèi)增設(shè)了電源控制部分，添加了讀寫器上的復(fù)位電路，并把讀寫器的硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖1所示[1]。讀寫器的中央芯片配置應(yīng)用了C8051F020單邊機(jī)作為核心控制器，其最大的功能是使信息編譯過程精簡(jiǎn)化，顯著提升了信息的讀寫速度。將數(shù)據(jù)輸入、時(shí)鐘輸入及復(fù)位引腳增設(shè)至芯片內(nèi)，控制系統(tǒng)顯示器主要執(zhí)行呈現(xiàn)任務(wù)。

圖1 讀寫器硬件結(jié)構(gòu)Fig.1 The hardware structure of the reader

1.2 通信接口

因?yàn)橄到y(tǒng)通信芯片和電平兩者之間的轉(zhuǎn)化過程十分繁雜，選用TSB0102芯片作為電平轉(zhuǎn)化芯片，確保通信接口能正常運(yùn)轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)化芯片接腳設(shè)計(jì)情況如表1所示[2]。結(jié)合表1內(nèi)接腳信息，有針對(duì)性的優(yōu)化設(shè)計(jì)通信接口的轉(zhuǎn)換芯片，同時(shí)將其規(guī)范的組裝至原有的通信接接口內(nèi)。實(shí)施以上優(yōu)化措施后所得的硬件設(shè)備作為軟件模塊的設(shè)計(jì)開發(fā)環(huán)境。

表1 轉(zhuǎn)化芯片接腳設(shè)置Tab.1 Conversion chip pin settings

2 智能識(shí)別系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)

2.1 關(guān)鍵圖像邊緣檢測(cè)

本文這里所提及的“邊緣”就是圖像局部亮度改變最顯著的位置，邊緣多存在目標(biāo)和目標(biāo)、目標(biāo)和背景、不同區(qū)域之間，為圖像分割與特征提取等分析工作推進(jìn)的基礎(chǔ)。

因?yàn)橄到y(tǒng)安裝區(qū)域的人員較多，圖像采集結(jié)果表現(xiàn)出高度復(fù)雜性，決定應(yīng)用Laplace算子執(zhí)行邊緣檢測(cè)任務(wù)。把該算子設(shè)定成二階導(dǎo)數(shù)的形式，計(jì)算圖像數(shù)據(jù)點(diǎn)（x,y）呈現(xiàn)出的像素，如式(1)所示[3]：

式內(nèi)，α代表的是關(guān)鍵計(jì)算系數(shù)。

利用式(1)能夠獲得圖像數(shù)據(jù)點(diǎn)方向的圖像像素，可以做出如式(2)所示：

根據(jù)公式(2)，針對(duì)軸方向上的圖像像素顯現(xiàn)情況可以做出如式(3)所示：

對(duì)圖像計(jì)算模板做出如下設(shè)計(jì)[4]：

采用如上公式對(duì)原始圖像內(nèi)的關(guān)鍵圖像進(jìn)行邊緣化檢測(cè)，因?yàn)橐陨嫌?jì)算過程對(duì)噪聲表現(xiàn)出較高的敏感性，所以需要對(duì)原始圖像進(jìn)行平滑處置后才可以執(zhí)行以上操作。

2.2 身份識(shí)別

綜合如上所得結(jié)果，在本課題設(shè)計(jì)實(shí)踐中應(yīng)用主成分分析算法去實(shí)現(xiàn)身份智能化辨識(shí)功能。把邊緣檢測(cè)識(shí)別以后形成的圖像建設(shè)成具備一定圖像數(shù)據(jù)的訓(xùn)練數(shù)據(jù)庫，并規(guī)范的對(duì)數(shù)據(jù)庫內(nèi)所有圖像進(jìn)行歸一化處置，始終要將圖像大小控制在c×d范圍內(nèi)。假定該數(shù)據(jù)庫內(nèi)含有n張圖像，并且依照?qǐng)D像列向量利用S1,S2,…Sn表示，那么此時(shí)可以用n×N表示數(shù)據(jù)庫內(nèi)樣本矩陣，結(jié)合以上設(shè)定情況，測(cè)算出圖像內(nèi)的平均臉（），有：

采用以上公式，能夠測(cè)算出人信息圖像與平均臉兩者形成的偏差可以推導(dǎo)出下式：

式內(nèi)βi=(βi1,βi2,…βin)T，偏差矩陣H=(β1β2,…,βn)。

計(jì)算以上矩陣的協(xié)方差矩陣，能順利獲得矩陣內(nèi)不同參數(shù)之間的相關(guān)性，有[5]：

V代表的是身份信息與平均臉的協(xié)方差矩陣。

結(jié)合該矩陣和對(duì)比系統(tǒng)內(nèi)的特征提取模塊，便能獲得特征信息相配套的映射函數(shù)，利用該函數(shù)研究原始圖像采集結(jié)果和特征臉之間的相關(guān)性，支持識(shí)別工作便結(jié)束。把以上軟件設(shè)計(jì)結(jié)果整合至軟件模塊框架內(nèi)，促進(jìn)該框架和硬件優(yōu)化結(jié)果的融合，此時(shí)便完成了智能識(shí)別系統(tǒng)的設(shè)計(jì)工作。

3 智能識(shí)別系統(tǒng)開發(fā)

3.1 框架設(shè)計(jì)

基本框架的規(guī)劃是識(shí)別系統(tǒng)開發(fā)的重要基礎(chǔ)，在早期設(shè)計(jì)時(shí)，要詳細(xì)規(guī)劃實(shí)際開發(fā)環(huán)節(jié)需要實(shí)現(xiàn)的功能類型，有序的將其用在相應(yīng)的系統(tǒng)開發(fā)程序內(nèi)。開發(fā)設(shè)計(jì)時(shí)還要著重表現(xiàn)出

計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，建造系統(tǒng)框架時(shí)要表現(xiàn)出一定層次感，結(jié)合被開發(fā)功能的差異性有針對(duì)性的改進(jìn)框架內(nèi)的細(xì)節(jié)，最大限度的完善框架設(shè)計(jì)效果，這是后期程序匯編工作有序推進(jìn)的重要基礎(chǔ)。設(shè)計(jì)系統(tǒng)框架時(shí)，限要確定相應(yīng)的功能型結(jié)構(gòu)，設(shè)定好框架結(jié)構(gòu)輪廓后，進(jìn)一步完善、增強(qiáng)其內(nèi)部各個(gè)細(xì)節(jié)功能，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)框架不同功能之間的有效配合[6]。

框架設(shè)計(jì)時(shí)最重要的一點(diǎn)是要表現(xiàn)出智能化識(shí)別過程中功能的快速實(shí)現(xiàn)，建議在開發(fā)期去除各種冗余信息，將其對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)造成的影響降到最低，確保系統(tǒng)框架能快速運(yùn)行，并準(zhǔn)確發(fā)揮各項(xiàng)使用功能。為提升控制系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)的快捷性，系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)踐中可以從電流數(shù)據(jù)掃查、數(shù)據(jù)信息剖析，識(shí)別結(jié)果生成三個(gè)不同層面劃分功能，進(jìn)而提升實(shí)際操作設(shè)計(jì)的獨(dú)立性，更好的操控系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，高效率的執(zhí)行設(shè)計(jì)功能，這是實(shí)現(xiàn)操作設(shè)計(jì)獨(dú)立性的重要基礎(chǔ)，有層次的設(shè)計(jì)大框架，合理建立不同框架之間的關(guān)系，豐富系統(tǒng)的功能、特性。

3.2 系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的設(shè)計(jì)

以如上所得框架為基礎(chǔ)規(guī)劃建立數(shù)據(jù)庫，交互存儲(chǔ)關(guān)鍵數(shù)據(jù)信息是這種數(shù)據(jù)庫的主要功能，在設(shè)計(jì)該部分內(nèi)容時(shí)要重點(diǎn)分析系統(tǒng)內(nèi)的數(shù)據(jù)來源渠道，詳細(xì)規(guī)劃其類別，隨后精準(zhǔn)運(yùn)行數(shù)據(jù)庫的對(duì)接功能，搭建操作功能模塊與數(shù)據(jù)庫的關(guān)系。掃描檢查時(shí)數(shù)據(jù)庫捕獲相關(guān)信息的重要操作基礎(chǔ)，一些是系統(tǒng)運(yùn)行期間后臺(tái)操作時(shí)生成的，數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)時(shí)要精準(zhǔn)辨別如上不同內(nèi)容，淋漓盡致的呈現(xiàn)出數(shù)據(jù)庫平臺(tái)內(nèi)構(gòu)造的層次性[7]。智能系統(tǒng)使用時(shí)經(jīng)常會(huì)遇到部分繁雜度高的數(shù)據(jù)，為有效處理這些特殊信息，建議在執(zhí)行數(shù)據(jù)庫銜接、存儲(chǔ)環(huán)節(jié)中，按照信息類型不同進(jìn)行分別化處置。為達(dá)成以上目標(biāo)，設(shè)計(jì)組建數(shù)據(jù)庫時(shí)，應(yīng)結(jié)合信息特性規(guī)劃出層次分明的數(shù)據(jù)表結(jié)構(gòu)，如果需要執(zhí)行存儲(chǔ)數(shù)據(jù)命令時(shí)，可以在結(jié)構(gòu)層的協(xié)助下，不僅能精準(zhǔn)、快捷的劃分信息類型，還能完整的闡述不同數(shù)據(jù)庫之間的關(guān)聯(lián)特性，這就是系統(tǒng)發(fā)揮辨識(shí)功能的主要表現(xiàn)形式。

3.3 數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)交互設(shè)計(jì)

該項(xiàng)設(shè)計(jì)工作是智能識(shí)別系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)功能的重要基礎(chǔ)，智能化識(shí)別的特征主要表現(xiàn)在數(shù)據(jù)信息收集、分析及結(jié)果生成連貫性等方面，若信息傳輸發(fā)生延時(shí)，則將會(huì)影響數(shù)據(jù)智能識(shí)別的效果。鑒于以上情況，在開發(fā)識(shí)別系統(tǒng)時(shí)，要重視數(shù)據(jù)信息實(shí)時(shí)交互設(shè)計(jì)，其在功能層面上和數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)之間存在一定相關(guān)性，可以在數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)內(nèi)增設(shè)實(shí)時(shí)更新功能，這樣在識(shí)別系統(tǒng)和互聯(lián)網(wǎng)銜接、信息掃描任務(wù)整體落實(shí)后，智能啟用相配套的數(shù)據(jù)庫，查閱所需信息并和數(shù)據(jù)庫中信息進(jìn)行比較分析[8]。因?yàn)閿?shù)據(jù)庫內(nèi)存儲(chǔ)信息量龐大，在執(zhí)行不同類型信息的對(duì)比任務(wù)時(shí)也要認(rèn)真遵守相關(guān)規(guī)定要求。結(jié)合既有功能，動(dòng)態(tài)交互傳送數(shù)據(jù)時(shí)，可以嘗試采用模糊處理技術(shù)協(xié)同執(zhí)行，僅將和被識(shí)別內(nèi)容的信息由數(shù)據(jù)庫內(nèi)提出出來，獲得高精度結(jié)果，確保智能系統(tǒng)能正常用于實(shí)踐中，顯著短縮了掃描時(shí)間。

3.4 功能實(shí)現(xiàn)程序

這是識(shí)別系統(tǒng)開發(fā)設(shè)計(jì)工作的最后一項(xiàng)內(nèi)容，在執(zhí)行完以上內(nèi)容后，應(yīng)科學(xué)區(qū)分模塊運(yùn)行先后順序，這是識(shí)別系統(tǒng)功能有效發(fā)揮的前提條件。在識(shí)別系統(tǒng)內(nèi)，功能層的作用主要是接收用電客戶的請(qǐng)求信號(hào)，精準(zhǔn)的為用戶提供業(yè)務(wù)接口，結(jié)合其具體請(qǐng)求情況執(zhí)行相關(guān)的邏輯動(dòng)作，相應(yīng)的業(yè)務(wù)模型主要有處理用電信息信息、查找電費(fèi)電價(jià)、預(yù)警用電異常事件及線信息交互等。功能層結(jié)合用戶的實(shí)際需求和處于數(shù)據(jù)層的數(shù)據(jù)庫構(gòu)建連接關(guān)系，及時(shí)傳送出數(shù)據(jù)處理請(qǐng)求信號(hào)。數(shù)據(jù)層為B/S模式三層結(jié)構(gòu)內(nèi)的最后一層，數(shù)據(jù)庫服務(wù)器是其主要構(gòu)成部分。數(shù)據(jù)層最大的特點(diǎn)是能精準(zhǔn)銜接系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫，提供功能層數(shù)據(jù)訪問接口正常運(yùn)行時(shí)所需的數(shù)據(jù)邏輯操作模塊。

首先，執(zhí)行掃描信息的捕捉任務(wù)；其次，比較分析掃描信息與數(shù)據(jù)庫內(nèi)容；最后，智能化辨識(shí)結(jié)果并生成相應(yīng)模塊。識(shí)別系統(tǒng)運(yùn)作時(shí)，針對(duì)以上功能類模塊要做上完整的標(biāo)記，清晰的表現(xiàn)出不同模板之間存在的交互關(guān)系，比較不同模板之間的實(shí)用性、適用性，進(jìn)而取得最好的設(shè)計(jì)成果。在系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)流程確定后，就進(jìn)入到標(biāo)記系統(tǒng)框架的環(huán)節(jié)，開發(fā)系統(tǒng)框架不同層次時(shí)相應(yīng)功能便實(shí)現(xiàn)，嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)方案標(biāo)記框架層運(yùn)行控制順序，這是實(shí)現(xiàn)對(duì)功能實(shí)現(xiàn)流程合理調(diào)整的基礎(chǔ)操作[9]。數(shù)據(jù)掃描環(huán)節(jié)中部分?jǐn)?shù)據(jù)可能會(huì)出現(xiàn)一次捕捉失敗的情況，在設(shè)計(jì)在掃描模塊功能實(shí)現(xiàn)過程后，要依照被捕捉到的結(jié)果來決定是否執(zhí)行后續(xù)流程，如果信息掃描失敗則需要充分執(zhí)行第一次掃描功能，迅速完成二次掃描數(shù)據(jù)的捕捉任務(wù)，直至最后獲得完整度很高的信息數(shù)據(jù)，而后才可以執(zhí)行后期的數(shù)據(jù)分析、結(jié)果呈現(xiàn)工作。

4 結(jié)語

當(dāng)前，智能識(shí)別系統(tǒng)在安防、醫(yī)療、交通等諸多領(lǐng)域均有十分廣泛應(yīng)用，其為人們生產(chǎn)生活創(chuàng)造了很多便利性，可見其具有十分廣闊的應(yīng)用空間，故而完善系統(tǒng)設(shè)計(jì)具有很大必要性。把計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和智能系統(tǒng)相結(jié)合，能進(jìn)一步優(yōu)化系統(tǒng)功能，未來發(fā)展中，可以嘗試不斷提升接口組件的通用性與兼容性，為系統(tǒng)后期維護(hù)、升級(jí)及功能拓展等創(chuàng)造便利性。在CDMA、5G等高新技術(shù)的協(xié)助下盡早實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的模塊化、組件化，使識(shí)別系統(tǒng)功能更好的滿足用戶的實(shí)際需求，創(chuàng)造最佳效益。