基于百度AI的校园服务小程序的设计与实现

吴莉莉 王健庆 杜宇翔 戴恺 黄毅 余红福

摘  要：快节奏的移动互联网时代的到来，以及市面上大量APP、网站与各式各样的快餐信息的出现，让用户对现在的各种网络产品极其挑剔，因此下一代互联网所孕育出的产品应向着“小，精，轻”的方向发展。本文主要介绍了一款基于人流量统计、语音识别等AI技术的提高当代大学校园服务水平的微信小程序。

关键词：EasyDL平台;人流量统计;语音识别

中图分类号：TP391.41     文献标识码：A 文章编号：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

随着计算机技术、网络技术及多媒体技术的持续发展，越来越多的人开始使用移动应用提升生活品质、提高学习和工作效率，高校信息化建设也得到了飞速发展，智慧校园基本已经普及，学校的教学、科研与管理工作已经变得十分便捷。但针对大学校园最为迫切的生活需求的应用程序仍然十分稀少，并没有应用能够关注并解决中国大学食堂普遍存在用餐时间人流量大且分布不均，用餐者无法预知食堂菜品信息;以及图书馆经常出现爆满，学生不能预知图书馆的空位情况等现实问题。因此，开发一款校园服务类的微信小程序以满足学生对于智能化校园的紧迫需求具有重要的现实意义。

1  系统功能模块介绍

校园服务微信小程序主要由智慧食堂和智慧图书馆两大模块组成，其中智慧食堂模块主要包含食堂人流量和今日菜品功能，智慧图书馆模块主要包含查看空座位、语音搜书、生僻字识别和个性化推荐功能。以下是对功能的具体介绍：

食堂人流量：小程序通过图像识别对食堂监控视频进行处理，用户通过微信小程序进行身份绑定和手机绑定，绑定成功后，通过选取楼层查看食堂人流图从而得知食堂的人数以及拥堵率，并选择合适的就餐时间。

今日菜品：小程序通过对食堂各个窗口菜品的识别，将每天的菜品以及每100g菜所包含的卡路里显示在小程序端，用户可通过微信小程序进行查看。

查看空座位：用户在首次登录微信小程序时需要进行身份绑定，等待管理员的验证，在学生身份验证成功后，即可使用查找空座位的功能。通过选取图书馆的阅览室，进行位置的查看，了解到空位的信息。

个性化推荐：小程序通过对微信用户借阅的书籍进行分析，获取用户喜欢的书籍类型，给用户推荐同种类型高评分的书籍。

语音搜书：用户处于不确定心仪书籍索书号的情况时，可以点开语音搜书功能，进行语音输入书籍名称，微信小程序将通过语音识别并进行查找，将用户需要的书籍信息与索书号显示在用户端。

生僻字识别：微信用户遇到生僻字可以使用小程序的生僻字识别功能，拍摄或选取图片后进行上传，系统会识别图片中的生僻字并反馈到用户端。

2  系统设计

2.1  系统架构

系统分为安全、业务、数据三个层次，做到了低耦合。

（1）安全层。身份绑定时需要安全层通过对学生的认证确定用户所拥有的权限，用户在获取权限后才能执行某些功能。在用户获取食堂人流量、图书馆空位、今日菜品等信息或者用户向小程序发送图片等数据信息时，需要安全层对数据进行加密处理。

（2）业务层。业务层是管理员进行用户和图书管理的管理层，也是用户执行功能时进行调用百度AI模型的处理层。管理员可通过业务层审核用户的身份并且添加多级管理员。在用户选择功能时，业务层经过调用百度AI模型，进行相应的计算之后通过安全层将数据返回给用户。业务层所需要的用户数据及百度AI模型调用的数据均来源于数据层。

（3）数据层。数据层是系统提供数据服务的层次，系统需要的录像数据等均来源于数据层，保证了数据的一致性。系统的架构图如图1所示。

2.2  开发环境

编程语言主要是Java Script、WXSS、WXML，Web服务器采用Tomcat7.0，JDK1.8，数据库采用MySQL5.7版本。对于框架，后台框架采用SSM，即SpringMVC+Spring+ MyBatis，前端框架采取Layui，最后在Eclipse中集成。

3  实现方案

3.1  小程序总体界面

小程序的功能界面如图2所示。

3.2  查找空座位

（1）前期準备：学校授权获取图书馆监控视频，经过处理选取得到图像序列12800余张。

（2）图片分类：收集图书馆一张有六个位置的桌子的不同座位的情况，根据阅览桌不同空位情况分类并进行手工标注。依次类推，形成有六个类别（名称）的数据集，第一个数据集含有两个空座位，第二个数据集含有三个空座位，第三个数据集含有六个空座位，第四个数据集含有一个空座位，第五个数据集含有四个空座位，第六个数据集含有五个空座位，如图3所示。

（3）创建并训练模型：在百度EasyDL定制化训练和服务平台创建图像分类的模型。选择刚创建好的模型，采用通用算法与默认的训练方式，添加准备好的数据集进行训练形成相应的图像分类模型。

（4）检验模型：对训练的模型进行校验，检查所形成的模型的识别结果的准确率与置信度，如图4所示。

（5）得到结果并调用：经多次训练，得到识别率介于86%—100%的模型，将生成的正确率最高的模型进行发布，生成相应的接口，创建调用该模型的接口地址，根据API进行调用。

（6）使用并显示：服务器将摄像头拍摄到的视频进行处理，每隔十分钟进行一次画面的截取进行识别处理，识别出来后将置信度最高的类别作为识别的结果处理，传至后台服务器绘制空位图并显示在小程序中，如图5所示。

3.3  食堂人流量

（1）前期准备：经学校授权获取食堂监控视频，用MATLAB处理并选取获得图像序列20000余张。

（2）食堂分区：根据监控视频对食堂各个窗口进行分区编号。

（3）调用API：调用百度AI开放平台的人流量统计功能API，通过POST方法，请求URL，同时在控制台创建人流量统计的接口，获得相应的APPID、API key、secret key，根据API key、secret key向授权服务地址https：//aip.baidubce.com/oauth/2.0/token发送请求。

（4）得到结果：由于百度AI开放平台人流量统计功能访问次数的限制，每隔十分钟调用一次百度AI平台的人流量统计功能获得图片中的人数及渲染图片，结果如图6所示。

（5）图片处理与显示：将渲染图与原图的矩阵编码进行相减得到一张背景为全黑，红点依然存在的一张图，再将处理后的图用代码调节对比度，得到结果图，如图7所示，并显示在小程序。

4  结  论

本文设计的小程序满足了学生对于智能化校园的紧迫需求，实现了学生通过微信小程序查看食堂人流量和图书馆空位的功能，但是在一些细节问题上还有所欠缺，例如暂时无法查看图书馆的连坐空位等。因此接下来智能化校园的应用应该更着重于学生的需求，从细节考虑，结合当下的人工智能发展，为学生提供更好的校园服务。

参考文献：

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[5] 李伟豪，高博文，刘佳.基于微信小程序的校园服务平台设计与实现 [J].计算机产品与流通，2019（3）：283-284.

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作者简介：吴莉莉（1998-），女，汉族，浙江温州人，本科在读，研究方向：计算机科学与技术;通讯作者：王健庆（1975-），男，汉族，河北唐山人，講师，博士，研究方向：计算机视觉、机器学习、模式识别。