基于百度AI的校園服務小程序的設計與實現

吳莉莉 王健慶 杜宇翔 戴愷 黃毅 余紅福

摘 ?要：快節奏的移動互聯網時代的到來，以及市面上大量APP、網站與各式各樣的快餐信息的出現，讓用戶對現在的各種網絡產品極其挑剔，因此下一代互聯網所孕育出的產品應向著“小，精，輕”的方向發展。本文主要介紹了一款基于人流量統計、語音識別等AI技術的提高當代大學校園服務水平的微信小程序。

關鍵詞：EasyDL平臺;人流量統計;語音識別

中圖分類號：TP391.41 ? ? 文獻標識碼：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

隨著計算機技術、網絡技術及多媒體技術的持續發展，越來越多的人開始使用移動應用提升生活品質、提高學習和工作效率，高校信息化建設也得到了飛速發展，智慧校園基本已經普及，學校的教學、科研與管理工作已經變得十分便捷。但針對大學校園最為迫切的生活需求的應用程序仍然十分稀少，并沒有應用能夠關注并解決中國大學食堂普遍存在用餐時間人流量大且分布不均，用餐者無法預知食堂菜品信息;以及圖書館經常出現爆滿，學生不能預知圖書館的空位情況等現實問題。因此，開發一款校園服務類的微信小程序以滿足學生對于智能化校園的緊迫需求具有重要的現實意義。

1 ?系統功能模塊介紹

校園服務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控視頻進行處理，用戶通過微信小程序進行身份綁定和手機綁定，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行查看。

查看空座位：用戶在首次登錄微信小程序時需要進行身份綁定，等待管理員的驗證，在學生身份驗證成功后，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，可以點開語音搜書功能，進行語音輸入書籍名稱，微信小程序將通過語音識別并進行查找，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行上傳，系統會識別圖片中的生僻字并反饋到用戶端。

2 ?系統設計

2.1 ?系統架構

系統分為安全、業務、數據三個層次，做到了低耦合。

（1）安全層。身份綁定時需要安全層通過對學生的認證確定用戶所擁有的權限，用戶在獲取權限后才能執行某些功能。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送圖片等數據信息時，需要安全層對數據進行加密處理。

（2）業務層。業務層是管理員進行用戶和圖書管理的管理層，也是用戶執行功能時進行調用百度AI模型的處理層。管理員可通過業務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，業務層經過調用百度AI模型，進行相應的計算之后通過安全層將數據返回給用戶。業務層所需要的用戶數據及百度AI模型調用的數據均來源于數據層。

（3）數據層。數據層是系統提供數據服務的層次，系統需要的錄像數據等均來源于數據層，保證了數據的一致性。系統的架構圖如圖1所示。

2.2 ?開發環境

編程語言主要是Java Script、WXSS、WXML，Web服務器采用Tomcat7.0，JDK1.8，數據庫采用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 ?實現方案

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）前期準備：學校授權獲取圖書館監控視頻，經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，根據閱覽桌不同空位情況分類并進行手工標注。依次類推，形成有六個類別（名稱）的數據集，第一個數據集含有兩個空座位，第二個數據集含有三個空座位，第三個數據集含有六個空座位，第四個數據集含有一個空座位，第五個數據集含有四個空座位，第六個數據集含有五個空座位，如圖3所示。

（3）創建并訓練模型：在百度EasyDL定制化訓練和服務平臺創建圖像分類的模型。選擇剛創建好的模型，采用通用算法與默認的訓練方式，添加準備好的數據集進行訓練形成相應的圖像分類模型。

（4）檢驗模型：對訓練的模型進行校驗，檢查所形成的模型的識別結果的準確率與置信度，如圖4所示。

（5）得到結果并調用：經多次訓練，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行發布，生成相應的接口，創建調用該模型的接口地址，根據API進行調用。

（6）使用并顯示：服務器將攝像頭拍攝到的視頻進行處理，每隔十分鐘進行一次畫面的截取進行識別處理，識別出來后將置信度最高的類別作為識別的結果處理，傳至后臺服務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）前期準備：經學校授權獲取食堂監控視頻，用MATLAB處理并選取獲得圖像序列20000余張。

（2）食堂分區：根據監控視頻對食堂各個窗口進行分區編號。

（3）調用API：調用百度AI開放平臺的人流量統計功能API，通過POST方法，請求URL，同時在控制臺創建人流量統計的接口，獲得相應的APPID、API key、secret key，根據API key、secret key向授權服務地址https：//aip.baidubce.com/oauth/2.0/token發送請求。

（4）得到結果：由于百度AI開放平臺人流量統計功能訪問次數的限制，每隔十分鐘調用一次百度AI平臺的人流量統計功能獲得圖片中的人數及渲染圖片，結果如圖6所示。

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

4 ?結 ?論

本文設計的小程序滿足了學生對于智能化校園的緊迫需求，實現了學生通過微信小程序查看食堂人流量和圖書館空位的功能，但是在一些細節問題上還有所欠缺，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用應該更著重于學生的需求，從細節考慮，結合當下的人工智能發展，為學生提供更好的校園服務。

參考文獻：

[1] 王宇威，李敏，周志達，等.“樂活校園”智能服務應用設計與實現 [J].電腦編程技巧與維護，2018（6）：74-76.

[2] 張虹.基于移動終端的智慧校園服務平臺研究 [J].福建電腦，2017，33（6）：120-121.

[3] 杜歡.基于ASP技術的“智慧食堂”網絡系統的實現 [J].電子技術與軟件工程，2013（19）：26-28.

[4] 唐海兵.基于目標導向設計的高校學生服務類APP設計研究 [D].西安：西安工程大學，2017.

[5] 李偉豪，高博文，劉佳.基于微信小程序的校園服務平臺設計與實現 [J].計算機產品與流通，2019（3）：283-284.

[6] Bopp M，Sims D，Matthews S A，et al. There’s an app for that：development ofa smartphone app to promote active travel to a college campus [J].Journal of Transport & Health，2016，3（3）：305-314.

作者簡介：吳莉莉（1998-），女，漢族，浙江溫州人，本科在讀，研究方向：計算機科學與技術;通訊作者：王健慶（1975-），男，漢族，河北唐山人，講師，博士，研究方向：計算機視覺、機器學習、模式識別。