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關(guān)鍵詞:計(jì)算機(jī);交通監(jiān)管系統(tǒng);視覺
中圖分類號(hào):TP277
近年來,道路交通安全問題因公路交通事業(yè)的快速發(fā)展而受到越來多關(guān)注。據(jù)2002年世界銀行統(tǒng)計(jì),全球平均每年死于道路交通事故高達(dá)117萬人。而在中國,據(jù)2008年公安部交通管理局公布的數(shù)據(jù)顯示,全國道路交通事故多達(dá)265204起,死亡人數(shù)為73484人。
全國道路交通事故防御工作隨公路里程、機(jī)動(dòng)車保有量、道路交通流量、駕駛?cè)藬?shù)的增加成遞增趨勢(shì)。而通過必要的技術(shù)手段構(gòu)建交通安全保障機(jī)制,降低交通事故是重中之重。若要好的為基礎(chǔ)的交通違規(guī)行為檢測(cè)技術(shù)的不斷更新,市場(chǎng)上已出現(xiàn)了自動(dòng)檢測(cè)與記錄的商業(yè)化產(chǎn)品,能實(shí)時(shí)記錄出闖紅燈、違規(guī)超車、違規(guī)停車、超速、逆行等違規(guī)行為。然而,我國高速交通監(jiān)控體系仍比較落后,大多在交叉路口設(shè)置電子警察系統(tǒng)以此檢測(cè)車輛闖紅燈的違規(guī)行為。交通管理部門并不能對(duì)出現(xiàn)違規(guī)行為的車輛進(jìn)行及時(shí)的交通管制和處理,概括來說管理與檢測(cè)仍處于管理誤區(qū)與盲目狀態(tài)。針對(duì)該現(xiàn)象,文本研究了基于計(jì)算機(jī)的交通監(jiān)管系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。
1 智能交通管理系統(tǒng)簡介
ITS系統(tǒng),該系統(tǒng)綜合先進(jìn)的現(xiàn)代計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、信息電子通訊技術(shù)、現(xiàn)代信息技術(shù)以及自動(dòng)控制技術(shù)等,并將其在整個(gè)交通運(yùn)輸管理體系進(jìn)行有效的運(yùn)用,為此建立起一種實(shí)時(shí)、有效、準(zhǔn)確、范圍廣的全方位發(fā)揮作用的交通運(yùn)輸控制體系和綜合管理系統(tǒng)。近幾年人流、車流隨著城市發(fā)展而猛增,交通職能部門對(duì)更加智能的交通管理系統(tǒng)的需求越來越急迫。所以,ITS成為21世紀(jì)地面交通管理、運(yùn)輸科技、運(yùn)營的主要研究方向,帶領(lǐng)著交通運(yùn)輸一場(chǎng)偉大的變革。北美、西歐、日本自上世紀(jì)80年代末就開始競(jìng)相發(fā)展智能運(yùn)輸系統(tǒng),并制定相應(yīng)的開發(fā)計(jì)劃加以實(shí)施,而發(fā)展中國家也開始對(duì)ITS系統(tǒng)的全面研究與開發(fā)。
2 認(rèn)識(shí)基于計(jì)算機(jī)視覺的智能交通監(jiān)控系統(tǒng)
2.1 計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)
所謂計(jì)算機(jī)視覺,理解為使用可替代人眼的高清攝影機(jī)設(shè)備或其他現(xiàn)代高清電子影像攝錄裝備進(jìn)行觀察,實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)的追蹤定位、圖像識(shí)別、模擬數(shù)據(jù)測(cè)量等,并對(duì)采集的視覺數(shù)據(jù)信息送達(dá)遠(yuǎn)端計(jì)算機(jī)服務(wù)器,通過計(jì)算機(jī)服務(wù)器的信號(hào)圖形圖像處理技術(shù)對(duì)視頻數(shù)據(jù)信息進(jìn)行進(jìn)一步加工,實(shí)現(xiàn)三維重現(xiàn)現(xiàn)實(shí)情景的計(jì)算機(jī)觀察呈現(xiàn)技術(shù)。
2.2 智能交通監(jiān)測(cè)系統(tǒng)
通過使用現(xiàn)有的、先進(jìn)的計(jì)算機(jī)智能化、視覺化、信息化科技對(duì)國內(nèi)各大路況交通運(yùn)輸實(shí)施監(jiān)測(cè),為工作于交通運(yùn)輸人員呈現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的自動(dòng)化采集、分析、處理等的智能化服務(wù),且該交通管理系統(tǒng)存在一定自作能力和指揮能力,即為智能交通系統(tǒng)。隨著道路、車輛的飛速發(fā)展,人民生活水平及國民生產(chǎn)總值的不斷提高,智能交通系統(tǒng),在國內(nèi)外受到越來越多的青睞。近幾年,各道路關(guān)鍵路段、路口隨著道路監(jiān)控機(jī)制的普遍建立,也都基本完成了視頻監(jiān)控。
2.3 基于計(jì)算機(jī)視覺的智能交通監(jiān)控機(jī)制
根據(jù)前面2.1對(duì)計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)和2.2對(duì)智能化交通監(jiān)控系統(tǒng)概念的解析與理解,可總結(jié)出以計(jì)算機(jī)視覺為基礎(chǔ)的智能化交通監(jiān)控機(jī)制,其是通過現(xiàn)代高端計(jì)算機(jī)對(duì)視覺信息收集、提取、處理、分析等技術(shù),實(shí)現(xiàn)對(duì)城市道路交通信息的實(shí)時(shí)監(jiān)控、視頻數(shù)據(jù)的收集、信息分析處理,并對(duì)城市交通狀況使用智能交通機(jī)制狀況,并通過視頻影像引導(dǎo)車輛行駛,以此降低或避免各種各樣交通事故發(fā)生的智能化交通監(jiān)控機(jī)制。
3 構(gòu)建以計(jì)算機(jī)視覺為基礎(chǔ)的智能交通監(jiān)控機(jī)制及配套措施
3.1 基于計(jì)算機(jī)視覺的智能交通監(jiān)控機(jī)制的構(gòu)建
監(jiān)控指揮系統(tǒng)、實(shí)時(shí)交通信息收集系統(tǒng)、高質(zhì)量信息傳輸系統(tǒng)是基于計(jì)算機(jī)視覺的智能交通監(jiān)控的三大系統(tǒng)。實(shí)時(shí)交通信息收集系統(tǒng)由多套信息收集裝置組成,通過這些信息采集裝置實(shí)時(shí)監(jiān)控不同位置交通現(xiàn)狀。實(shí)時(shí)交通信息收集系統(tǒng)不僅能進(jìn)行路段監(jiān)控與實(shí)時(shí)交通信息采集的工作,還能將收集數(shù)據(jù)信息,經(jīng)由高質(zhì)量信息傳輸系統(tǒng)實(shí)施輸送,或在服務(wù)器中存儲(chǔ)已處理的信息;一個(gè)中央數(shù)據(jù)庫與一個(gè)中央服務(wù)器是高質(zhì)量信息存儲(chǔ)傳輸系統(tǒng)核心部分,其中中央數(shù)據(jù)庫對(duì)獲取到的實(shí)時(shí)交通路況信息進(jìn)行存儲(chǔ)。而為了便于工作者能通過界面對(duì)中央數(shù)據(jù)庫實(shí)施提取、查詢、查看等操作,因此該界面就由中央服務(wù)器來提供,此外該服務(wù)器還能將已處理的實(shí)時(shí)路況數(shù)據(jù)通過高質(zhì)量的傳輸系統(tǒng)輸送到監(jiān)控指揮機(jī)制,達(dá)到對(duì)各路段的交通進(jìn)行管制、部署及指揮的目的。
3.2 專業(yè)技術(shù)人員的儲(chǔ)備
以計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)為基礎(chǔ)的智能交通監(jiān)控機(jī)制是一個(gè)龐大的系統(tǒng),具有突出點(diǎn)的優(yōu)點(diǎn),該系統(tǒng)集自動(dòng)化、信息化、智能化為一體,只有專業(yè)的技術(shù)人才才能使該系統(tǒng)高效工作,因此開展培訓(xùn)儲(chǔ)備相關(guān)技術(shù)人員至關(guān)重要。實(shí)時(shí)交通信息借助于先進(jìn)的高清裝置的正常采集工作,所以儲(chǔ)備一批針對(duì)高清裝置安裝、檢測(cè)、調(diào)試及故障修復(fù)的技術(shù)人員極為重要。現(xiàn)代基于計(jì)算機(jī)視覺的智能交通監(jiān)控機(jī)制雖然本身具有一定的圖形圖像分析及處理能力,然而有些工作人是永遠(yuǎn)被替代的,所以培養(yǎng)儲(chǔ)備一批專業(yè)的圖形圖像處理技術(shù)人員也是重要的。儲(chǔ)備服務(wù)器維護(hù)技術(shù)工,每天以計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)為基礎(chǔ)的智能交通監(jiān)控機(jī)制都會(huì)獲取大量的監(jiān)控信息數(shù)據(jù),然而只有大型的服務(wù)器才能存儲(chǔ)這些數(shù)據(jù),可想而知一旦服務(wù)器癱瘓就會(huì)引發(fā)整個(gè)機(jī)制的崩潰,造成嚴(yán)重的后果,因此專業(yè)服務(wù)器維護(hù)工作者的儲(chǔ)備與培養(yǎng)也尤為重要?;谟?jì)算機(jī)視覺技術(shù)的智能交通監(jiān)控機(jī)制并不能取代交通指揮員,其僅是用來采集實(shí)時(shí)交通信息的系統(tǒng),僅為了協(xié)助交通指揮員監(jiān)管及疏導(dǎo)城市交通,因此要求儲(chǔ)備一批高素質(zhì)、高質(zhì)量的交通指揮員也極為必要。
3.3 交通知識(shí)的宣傳
大城市的交通問題,并不是依靠單純的開發(fā)先進(jìn)的計(jì)算機(jī)視覺智能交通監(jiān)控系統(tǒng)就能處理解決,也不是單單要求市政建設(shè)增加公交數(shù)量、增鋪幾條公路或增開通幾條地鐵就能解決的,以上這些僅是輔助方法。關(guān)鍵在于開展交通知識(shí)的宣傳與教育工作,強(qiáng)化駕駛員的素質(zhì),倡導(dǎo)不酒駕、不逆行、不超速、限號(hào)行駛等,自覺遵守道路交通規(guī)則,提倡公交地鐵出行,減少私家車輛行駛,齊心協(xié)力共同打造和諧的交通環(huán)境。
3.4 獲取政府支持
市政建設(shè)的主要問題之一即是交通問題,政府的支持是萬萬不可缺失的。由于構(gòu)建以計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)為基礎(chǔ)的智能交通管制機(jī)制,涉及面廣,包括道路勘測(cè)、先進(jìn)裝置的引進(jìn)、專業(yè)技術(shù)人員的儲(chǔ)備、裝備組織安裝與調(diào)試、后期維護(hù)等等多方面,這些都需要投入大量的人力、財(cái)力、物力,而對(duì)于任何一個(gè)單位、部門或幾個(gè)市政部門來說都無法獨(dú)自承擔(dān),由此可知政府的大力支持是必不可少的,以政府的力量為媒介,將各部門進(jìn)行協(xié)調(diào)、協(xié)作,只有這樣才能構(gòu)建成較健全的交通監(jiān)控體系。
4 結(jié)束語
道路交通雜、亂是國內(nèi)城市交通最突出的特點(diǎn)之一,對(duì)于我國的交通事業(yè)來說進(jìn)行行人識(shí)別勢(shì)在必行。而我國對(duì)于行人識(shí)別的研究仍處于起步階段,還較落后。且基于計(jì)算機(jī)的交通監(jiān)管系統(tǒng)設(shè)計(jì)較為復(fù)雜,涵蓋點(diǎn)較多,因此本文僅對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行簡要介紹,希望達(dá)到拋磚引玉的效果。
參考文獻(xiàn):
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【關(guān)鍵詞】電力營銷 管理 客戶滿意度
電力商品的市場(chǎng)化態(tài)勢(shì)已經(jīng)形成,如何完成電力商品從賣方市場(chǎng)向買方市場(chǎng)的圓滿轉(zhuǎn)變,電力營銷工作起著決定性的作用。而電力營銷工作情況的優(yōu)劣直接取決于用電客戶,準(zhǔn)確的說,用電客戶包括潛在客戶的多寡和延續(xù)性選擇情況將決定供電企業(yè)的命運(yùn)。因此,如何贏得和留住用電企業(yè),讓他們滿意地成為供電公司的忠誠客戶是電力營銷管理中首先要解決的問題。電力營銷工作始終應(yīng)該圍繞提高供電客戶的滿意度來進(jìn)行。
一 全面推進(jìn)電力營銷工作,完成供電公司各項(xiàng)經(jīng)營指標(biāo)
供電企業(yè)業(yè)績直接反映在售電量上,售電量增長率也是企業(yè)發(fā)展情況的重要指標(biāo)之一;綜合損耗率的下降率也能反映出線損情況,損耗的下降反面印證了營銷業(yè)績的上漲。另外,電價(jià)增長情況和電費(fèi)回收情況均是營銷業(yè)績情況的指標(biāo)之一,追繳和回收電費(fèi)的情況,爭取達(dá)到“結(jié)零”。要想做好營銷管理工作,就要全面推進(jìn)電力營銷,全面完成各項(xiàng)經(jīng)營指標(biāo)。
二 全面提高電力商品質(zhì)量和營銷服務(wù)質(zhì)量,提升客戶滿意度
1.從根本上提高客戶滿意度。
第一,提供優(yōu)質(zhì)電力商品,滿足用電客戶需求,提高顧客滿意度。對(duì)于電力供應(yīng)部門來說,提高供電可靠率是職責(zé)所在,也是贏得客戶滿意度的根本途徑。提高供電可靠率的措施很多,比如,供電前的負(fù)荷分析預(yù)測(cè)、配網(wǎng)規(guī)劃,對(duì)供電質(zhì)量進(jìn)行理論優(yōu)化,采用配電網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)等高科技實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)自動(dòng)化,減少故障次數(shù)和停電次數(shù);供電中通過對(duì)電壓等的實(shí)時(shí)監(jiān)控和供電檢查,及時(shí)發(fā)現(xiàn)事故、隱患,通過改善電壓、供電區(qū)域、優(yōu)化供電線路等方法合理調(diào)整電壓負(fù)荷,為用電客戶提供穩(wěn)定、持續(xù)的電力服務(wù);一次供電完成后要及時(shí)對(duì)供電網(wǎng)絡(luò)及供電電壓等的可靠性和合理度進(jìn)行分析,最終優(yōu)化供電品質(zhì)。電力質(zhì)量的穩(wěn)定、持續(xù)是提高顧客滿意度的最根本所在。
第二,對(duì)電力商品科學(xué)定價(jià),體現(xiàn)公平合理,提高客戶滿意度。電力商品的合理定價(jià)要從三方面考慮:完善電力需求側(cè)管理措施,實(shí)行階梯電價(jià),加快智能電網(wǎng)建設(shè)的步伐。通過對(duì)用電終端的科學(xué)管理,使用電負(fù)荷平均化,提高終端能源使用效率,可以節(jié)約電能,從而降低電價(jià);實(shí)施階梯電價(jià),也可以在一定程度上部分減少電能消耗,從而降低電價(jià);而智能電網(wǎng)的最終建成將智能配置電能利用,提高利用效率,有利于電價(jià)的穩(wěn)定。
2.利用現(xiàn)代信息化手段暢通電力營銷渠道,提升客戶滿意度。
第一,加速電力企業(yè)信息化建設(shè),推廣國家電網(wǎng)SG186營銷業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)。建設(shè)大型的信息化項(xiàng)目和信息化集約項(xiàng)目并應(yīng)用在生產(chǎn)和管理上,在“十二五”信息化規(guī)劃期間,將努力建設(shè)數(shù)字化電網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用,生產(chǎn)業(yè)務(wù)精細(xì)化管理,新一代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)影響及數(shù)據(jù)中心硬件架構(gòu)優(yōu)化在SG816信息一體化應(yīng)用基礎(chǔ)上向鞏固信息化建設(shè)成果邁進(jìn),努力使信息化建設(shè)再上一個(gè)臺(tái)階。
第二,利用現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù),不斷完善客戶服務(wù)中心建設(shè)。計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)應(yīng)用于各行各業(yè)已不是鮮例,所帶來的改變有目共睹。比如,計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)。這種智能系統(tǒng)在電力自動(dòng)化中的應(yīng)用起了很大作用。利用計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)形成的工業(yè)電視系統(tǒng)和遙視系統(tǒng),利用紅外技術(shù)形成的紅外成像系統(tǒng)等從本質(zhì)上屬于圖像技術(shù)。在電力監(jiān)控人員對(duì)很多圖像進(jìn)行識(shí)別時(shí),由于人眼易疲勞,不能快速對(duì)各種畫面進(jìn)行綜合判斷,而電力系統(tǒng)又是一個(gè)信息能量變化非常迅速的系統(tǒng)過渡過程,這時(shí)就需要計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)代替人眼進(jìn)行工作,從而實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)圖像信息的智能處理。
3.樹立良好的供電企業(yè)形象,全面贏得客戶滿意度。
企業(yè)形象塑造歷來受到重視。供電企業(yè)形象塑造要從全面完善供電營銷服務(wù)做起,供電營銷人員戰(zhàn)斗在營銷第一線,他們的形象就是客戶對(duì)供電企業(yè)的第一印象。因此,營銷人員要加強(qiáng)與客戶的聯(lián)系,溝通,加強(qiáng)向客戶進(jìn)行業(yè)務(wù)知識(shí)普及和業(yè)務(wù)宣傳,使他們做到心中有數(shù),對(duì)供電措施支持和理解,電力營銷人員要有充分的業(yè)務(wù)敏感性,以能夠保持現(xiàn)有營銷規(guī)模和擴(kuò)大用電客戶為己任。
三 全面完善線損管理,降低線損率
第一,推進(jìn)智能電表的實(shí)施和舊電表的更換。
第二,強(qiáng)化線損動(dòng)態(tài)管理和考核工作。
第三,做好電力檢查和反竊電工作。在線損管理中,竊電造成的線損占很大比例。由于竊電技術(shù)不斷“改進(jìn)”,建立一支精干的檢查和反竊電隊(duì)伍迫在眉睫。掌握和利用最先進(jìn)的反竊電技術(shù),具備高素質(zhì)和高職業(yè)素養(yǎng)的反竊電人員是營銷隊(duì)伍中的生力軍。
第四,對(duì)營銷人員進(jìn)行全面培訓(xùn),使他們掌握更新的知識(shí)和技術(shù),提升業(yè)務(wù)水平,提高客戶滿意度。
下一波浪潮和AI的未來
今天大家都覺得AI“大風(fēng)”來了,必須趕快前進(jìn)不要掉隊(duì)。但是如果冷靜想想,AI還是面臨很多挑戰(zhàn)。
研究方面的挑戰(zhàn)更大一些。國務(wù)院2017年7月印發(fā)的《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》提出:我國到2030年人工智能理論、技術(shù)與應(yīng)用總體達(dá)到*水平,成為世界主要人工智能創(chuàng)新中心,智能經(jīng)濟(jì)、智能社會(huì)取得明顯成效,為躋身創(chuàng)新型國家前列和經(jīng)濟(jì)強(qiáng)國奠定重要基礎(chǔ)。這對(duì)研究工作提出了很高的要求。同時(shí),中國工程院也了新一代人工智能發(fā)展報(bào)告。新一代人工智能也稱為AI
2.0,我國的人工智能發(fā)展正從AI 1.0向AI 2.0過渡。
AI現(xiàn)在的主要缺陷或者說不足是在機(jī)器學(xué)習(xí)上。深度學(xué)習(xí)即深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是機(jī)器學(xué)習(xí)的一種方法,這種方法確實(shí)可以解決很多問題,在實(shí)踐中也取得了很大的成功。但深度學(xué)習(xí)也要發(fā)展。我去美國開會(huì)時(shí),馬里蘭大學(xué)一位很知名的AI專家調(diào)侃說,現(xiàn)在“深度學(xué)習(xí)有深度而無學(xué)習(xí)”(Deep Learning——Deep YES,LearningNO)。因?yàn)檫@樣的“學(xué)習(xí)”嚴(yán)格說不是學(xué)習(xí),而是訓(xùn)練,是用大數(shù)據(jù)在訓(xùn)練一個(gè)數(shù)學(xué)模型,而不是真的通過學(xué)習(xí)獲得知識(shí)。
目
錄
CONTENTS
目錄
贊譽(yù)序言前言
第一章春暖花開——人工智能復(fù)興
曠世棋局的幕后英雄002
人機(jī)博弈之戰(zhàn)004
AI大潮席卷007
各國政府的應(yīng)對(duì)策略011
第二章酷暑與寒冬——人工智能60年艱難歷程
1956年達(dá)特茅斯會(huì)議與AI誕生016
初期的繁榮與樂觀019
遭遇計(jì)算能力瓶頸021
復(fù)興與再度冰凍023
20年寒冬027
第三章杰弗里·欣頓——突破人工智能關(guān)鍵技術(shù)的人
實(shí)習(xí)生培訓(xùn)班的老人030
人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)道路崎嶇034
寒冬中的堅(jiān)持036
深度學(xué)習(xí)登場(chǎng)038
第四章助飛的雙翼——深度學(xué)習(xí)成功的秘密
不是只要有好算法就能成功042
瘋狂冒險(xiǎn)家黃仁勛與GPU 046
“拼命三郎”李飛飛締造ImageNet 050
讓深度學(xué)習(xí)升華052
第五章數(shù)據(jù)魔方——數(shù)據(jù)科學(xué)崛起
華爾街?jǐn)?shù)據(jù)爭奪戰(zhàn)056
AI眼中的歷史與未來058
造就神奇的數(shù)據(jù)科學(xué)060
來自大數(shù)據(jù)的挑戰(zhàn)062
異軍突起的數(shù)據(jù)可視化065
硬幣的另一面067
第六章機(jī)器在聆聽——語音識(shí)別的歷史性突破
人類的美好夢(mèng)想與歷史探索070
統(tǒng)計(jì)語言學(xué)打破沉寂071
劍橋語音的黃金十年073
技術(shù)高門檻與壟斷076
深度學(xué)習(xí)帶來歷史性突破078
廣闊的創(chuàng)新領(lǐng)域080
第七章讓霍金傾談——語音合成創(chuàng)造奇跡
機(jī)器制造“完美的保羅”086
語音合成的漫漫長路089
科大訊飛,一名在校生書寫的傳奇090
語音交互大戰(zhàn)打響093
第八章重建巴別塔——機(jī)器翻譯拆除語言樊籬
機(jī)器翻譯嶄露頭角100
冷戰(zhàn)催生的機(jī)器翻譯101
語言的規(guī)則太復(fù)雜103
統(tǒng)計(jì)翻譯成為主角105
見證歷史的活樣板107
科技巨頭的競(jìng)技場(chǎng)108
第九章第二雙眼睛——計(jì)算機(jī)視覺大放異彩
央視節(jié)目引起熱議114
計(jì)算機(jī)視覺前史115
學(xué)科奠基人戴維·馬爾117
走上快車道119
中國力量崛起122
谷歌貓與計(jì)算機(jī)視覺的未來124
第十章忠實(shí)的朋友與助手——形形的機(jī)器人
美的收購“德國國寶”128
機(jī)器人的前世今生130
現(xiàn)代制造業(yè)與工業(yè)機(jī)器人132
服務(wù)機(jī)器人大合唱134
巨大的沖擊波139
第十一章飛翔的機(jī)器——無人機(jī)的廣闊天地
無人機(jī)“黑飛”事件142
漫長發(fā)展史143
汪滔與大疆145
給“硅谷狂人”上了一課148
廣闊的應(yīng)用領(lǐng)域149
微小型化與集群應(yīng)用152
無人機(jī)的未來154
第十二章智能交通革命——自動(dòng)駕駛的夢(mèng)想與現(xiàn)實(shí)
收購狂潮158自動(dòng)駕駛概念與無人車的歷史159
伊拉克戰(zhàn)場(chǎng)引發(fā)的無人車挑戰(zhàn)賽161
民用研究趁勢(shì)而上162
“狂人”馬斯克來了165
不同的聲音——無人駕駛還需60年168
無人車暢想曲170
第十三章無形機(jī)器人——無處不在的虛擬機(jī)器人
一場(chǎng)官司的背后172
什么是Bot 174
Bot今昔175
創(chuàng)業(yè)的新機(jī)會(huì)177
虛擬機(jī)器人大顯神通179
未來的競(jìng)爭利器180
第十四章終身學(xué)習(xí)時(shí)代來臨——人工智能塑造新人生
教育史上的“一場(chǎng)數(shù)字海嘯”186
機(jī)器人給考試評(píng)分190
高考機(jī)器人亮相192
AI帶來個(gè)性化教育193
超越大學(xué),終身學(xué)習(xí)196
第十五章電腦神醫(yī)——精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)帶來的福音
AI挑戰(zhàn)醫(yī)生200
破解醫(yī)學(xué)影像處理難題202
手術(shù)機(jī)器人205
精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)應(yīng)運(yùn)而生208
新藥研制走上新路210
時(shí)刻不離的遠(yuǎn)程AI醫(yī)生212
第十六章二十三條軍規(guī)——對(duì)人工智能者的回答
烏鎮(zhèn)內(nèi)外216
AI為什么是錯(cuò)的219
今天的AI可能還處于胚胎階段221
樂觀的信號(hào)出現(xiàn)223
未雨綢繆的“二十三條軍規(guī)”225
第十七章美麗新世界——AI的未來
AI 2.0新篇章230
通用AI的追求231
深度學(xué)習(xí)的未來232
挑戰(zhàn)摩爾定律234
向人腦學(xué)習(xí)237
人類的新征程240
第十八章中國傳奇正在書寫
AI名人堂里來了中國人244
244國際學(xué)術(shù)會(huì)議因春節(jié)改期246
246美國媒體關(guān)注中國AI 247
247開放環(huán)境創(chuàng)造雙贏249
249美國政府的新?lián)鷳n251
創(chuàng)業(yè)大潮風(fēng)起云涌252
宏偉的國家AI發(fā)展藍(lán)圖255
【關(guān)鍵詞】計(jì)算機(jī)技術(shù) 消防領(lǐng)域 應(yīng)用
隨著我國科學(xué)技術(shù)和經(jīng)濟(jì)水平的不斷發(fā)展,互聯(lián)網(wǎng)逐漸步入到人們的生活中,對(duì)人類的生活方式、消防領(lǐng)域都有著很大影響。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)不僅是信息來源的主渠道,實(shí)現(xiàn)資源共享的有力保證,同時(shí)也是消防安全的有力保障,促進(jìn)社會(huì)和諧健康的重要載體。隨著“數(shù)字化、信息化、網(wǎng)絡(luò)化、自動(dòng)化、全球一體化”新時(shí)代的飛速到來,計(jì)算機(jī)技術(shù)在人們的生活和生產(chǎn)都占據(jù)了極其重要的地位。隨著計(jì)算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)通訊、數(shù)據(jù)庫等技術(shù)的高速發(fā)展,在消防領(lǐng)域中已經(jīng)廣泛的應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)來解決消防中所遇到的各方面的問題。本文主要從計(jì)算機(jī)在火災(zāi)報(bào)警、火災(zāi)統(tǒng)計(jì)技術(shù)中的應(yīng)用以及運(yùn)用GIS系統(tǒng)對(duì)消防接處警和日常行政管理提供必要的技術(shù)支持來進(jìn)行分析,從而對(duì)計(jì)算機(jī)技術(shù)在消防領(lǐng)域中的應(yīng)用進(jìn)行深入的探討。
1 計(jì)算機(jī)技術(shù)在消防火災(zāi)統(tǒng)計(jì)中的應(yīng)用
計(jì)算機(jī)技術(shù)在消防火災(zāi)統(tǒng)計(jì)中的應(yīng)用是通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)運(yùn)用其獨(dú)特的功能將多臺(tái)計(jì)算機(jī)和外部設(shè)施設(shè)備,通過通信線連接在一起,并在計(jì)算機(jī)軟件的操作和管理的下對(duì)火災(zāi)發(fā)生的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)工作。通過信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)即實(shí)現(xiàn)了資源的共享和信息的傳遞,也給消防工作帶來的前所未有的便利以及更準(zhǔn)確地了解某個(gè)區(qū)域內(nèi)發(fā)生火災(zāi)的情況,根據(jù)數(shù)據(jù)進(jìn)行詳細(xì)的分析,并作出某一時(shí)間段內(nèi)火災(zāi)形勢(shì)的研判,提供更完善的防火措施和對(duì)對(duì)廣大人民群眾防火知識(shí)的普及,使人民的生命財(cái)產(chǎn)安全得到充分的保障。消防信息化緣于火災(zāi)統(tǒng)計(jì)領(lǐng)域中對(duì)計(jì)算機(jī)技術(shù)的處理與應(yīng)用,其主要是通過對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通信技術(shù)、衛(wèi)星定位等現(xiàn)代化技術(shù)的手段的綜合應(yīng)用,并以計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)為載體,從而對(duì)消防信息進(jìn)行采集、分析和處理,以此實(shí)現(xiàn)消防工作的基礎(chǔ)設(shè)施和信息的高效性和精確性的共享。隨著科技的飛速發(fā)展,計(jì)算機(jī)在消防領(lǐng)域中的應(yīng)用專業(yè)在不斷的更新,從上世紀(jì)八十年代至今,消防領(lǐng)域中對(duì)計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)有了質(zhì)的飛躍,并實(shí)現(xiàn)了在火災(zāi)統(tǒng)計(jì)技術(shù)中統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的精確性和及時(shí)性,全面提高了火災(zāi)統(tǒng)計(jì)工作的效率和效果。
2 計(jì)算機(jī)技術(shù)在消防指揮中的應(yīng)用
(1)消防的位置與定位系統(tǒng)中的應(yīng)用。通過計(jì)算機(jī)技術(shù)運(yùn)用數(shù)據(jù)庫系統(tǒng),對(duì)各個(gè)消防領(lǐng)域管轄地區(qū)的地理位置、消防栓的分布、重要建筑物的分布、行政部門的劃分、交通路線以及各類水源的分布等進(jìn)行定位,并在消防系統(tǒng)中用特殊的顏色及形狀在屏幕上表示出來,以便在發(fā)生火災(zāi)的時(shí)候?yàn)槟軌蚣皶r(shí)有效地開展救火行動(dòng)提供支持。計(jì)算機(jī)技術(shù)還可以對(duì)消防車輛進(jìn)行GPS定位,通過對(duì)消防車輛進(jìn)行定位發(fā)送信息,確定消防車輛的具置、移動(dòng)方向、車輛速度等要素。在遇到意外緊急情況的時(shí)候,以便技術(shù)救援和及時(shí)更改車輛路線等。根據(jù)計(jì)算機(jī)技術(shù)在消防的位置與定位系統(tǒng)中的應(yīng)用可以預(yù)先制定滅火救援預(yù)案,從而達(dá)到及時(shí)提供正確的車輛觸動(dòng)編成信息,保證滅火行動(dòng)能夠順利地完成。
(2)遠(yuǎn)程通信指揮系統(tǒng)中的應(yīng)用。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)和信息化的快速發(fā)展,城市建設(shè)也在潛移默化地發(fā)展著,以往的消防技術(shù)已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代社會(huì)的需求。因此,消防領(lǐng)域也需要隨著時(shí)代的步伐,通過運(yùn)用計(jì)算機(jī)的獨(dú)特功能建立和完善消防通信的指揮系統(tǒng),以便于消防工作的順利開展(如:實(shí)施快速滅火救援工作、進(jìn)行火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)的偵查等),保障社會(huì)群眾的人生財(cái)產(chǎn)安全,使社會(huì)和諧穩(wěn)定的發(fā)展。通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)城市消防指揮中心可以將火警的形式建立成出車指令、作戰(zhàn)預(yù)案等形式的資料發(fā)給相關(guān)的中隊(duì),中隊(duì)通過電話、電腦以及揚(yáng)聲器等設(shè)備接受信息,以便于各項(xiàng)工作的順利開展。中隊(duì)也可通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)將其面對(duì)的問題以及不能解決的火災(zāi)情況反饋給指揮中心,通過終端的無線通信,尋求幫助,及各種器材的使用步驟。可見,計(jì)算機(jī)技術(shù)在消防領(lǐng)域中通信指揮系統(tǒng)中的應(yīng)用也起著不可或缺的作用。
3 計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用GIS系統(tǒng)在消防領(lǐng)域中的作用
(1)GIS技術(shù)的含義。GIS系統(tǒng)(即地理信息系統(tǒng)的英文縮寫)是以地理空間數(shù)據(jù)庫為出起點(diǎn),在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的支持下,運(yùn)用系統(tǒng)工程和信息科學(xué)的理論來對(duì)地理數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合、科學(xué)地分析,達(dá)到管理和決策所需的相關(guān)信息的技術(shù)系統(tǒng)。由此可知,GIS系統(tǒng)是以測(cè)量測(cè)繪為基礎(chǔ),以數(shù)據(jù)庫作為其數(shù)據(jù)使用的源泉,以計(jì)算機(jī)的編程作為其平臺(tái)的空間分析技術(shù)。在科技快速發(fā)展的情況下,地理信息系統(tǒng)越來越受到各領(lǐng)域的重視,尤其是消防領(lǐng)域,因此其得到了快速發(fā)展。
(2)GIS系統(tǒng)在消防工作中的協(xié)助作用??梢岳肎IS系統(tǒng)的功能特點(diǎn),將其運(yùn)用到消防工作中(如:報(bào)警信息系統(tǒng)的定位、GPS的定位、數(shù)據(jù)費(fèi)分析以及信息的查詢)。然而,正在步入信息化、數(shù)字化、自動(dòng)化、網(wǎng)絡(luò)化、全球一體化的新時(shí)代,消防部隊(duì)僅根據(jù)其現(xiàn)專用的數(shù)據(jù)和事故案發(fā)現(xiàn)場(chǎng)信息來進(jìn)行快速查詢附近的消防資源,從而實(shí)施救援,這往往是不夠的。世界在發(fā)展,我國也在不斷地成為國際化的國家,消防工作是社會(huì)公民的人生財(cái)產(chǎn)安全的重要保障,因此,應(yīng)該加強(qiáng)消防工作的實(shí)施與完善,更加重視原始的創(chuàng)新、自主的創(chuàng)新以及系統(tǒng)的集成創(chuàng)新,減少因火災(zāi)事故死亡和損失財(cái)力為重點(diǎn),就需要與時(shí)俱進(jìn),應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)通過GIS系統(tǒng)協(xié)助消防工作的順路開展,在原來的消防技術(shù)上取得新的突破。由此可以看出,計(jì)算機(jī)技術(shù)已成為人們生產(chǎn)、生活和消防領(lǐng)域中的作用尤為重要,扮演著一個(gè)不可或缺的角色。
總之,隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)和城市建設(shè)的快速發(fā)展,計(jì)算機(jī)技術(shù)和消防工作在社會(huì)中的地位越來越重要。然而,想要消防事業(yè)能夠快速穩(wěn)定的發(fā)展,計(jì)算機(jī)技術(shù)起著十分重要的作用,因?yàn)樵谙拦芾砉ぷ髦杏?jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在都扮演著重要的角色,其包括防火監(jiān)督管理、通信指揮系統(tǒng)、消防人員的訓(xùn)練與培訓(xùn)、火災(zāi)統(tǒng)計(jì)、消防隊(duì)伍的后勤管理、人事管理以及日常辦公自動(dòng)化等。因此,在數(shù)字化、信息化、網(wǎng)絡(luò)化的新時(shí)代,計(jì)算機(jī)技術(shù)在消防領(lǐng)域中的應(yīng)用已勢(shì)在必行。
參考文獻(xiàn)
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[關(guān)鍵詞] 手機(jī); 增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù); 移動(dòng)學(xué)習(xí)應(yīng)用
[中圖分類號(hào)] G434 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼] A
[作者簡介] 程志(1965—),男,廣東河源人。副教授,博士,主要從事數(shù)字化學(xué)習(xí)、教師專業(yè)發(fā)展研究。E-mail:。
一、前 言
增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)(AR)是將計(jì)算機(jī)生成的二維或三維的虛擬信息與真實(shí)環(huán)境中的景象相融合的一種技術(shù),它綜合了計(jì)算機(jī)圖形、融合顯示、多傳感器、圖像處理、計(jì)算機(jī)視覺等多門學(xué)科,是在虛擬現(xiàn)實(shí)(VR)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一個(gè)新興的研究領(lǐng)域。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的使用者可以在看到周圍真實(shí)環(huán)境的同時(shí),還能看到計(jì)算機(jī)產(chǎn)生的增強(qiáng)信息,這種增強(qiáng)信息可以是在真實(shí)環(huán)境中與真實(shí)物體共存的虛擬物體,也可以是與存在的真實(shí)物體有關(guān)的非幾何信息。[1]目前,增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)在醫(yī)學(xué)、娛樂、軍事訓(xùn)練、教學(xué)培訓(xùn)、工程設(shè)計(jì)、消費(fèi)設(shè)計(jì)等許多領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用?;谧烂嬗?jì)算機(jī)的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng),由于存在體積龐大笨重、成本高、易損壞等缺陷,在實(shí)際使用及操作中常有諸多不便。目前小型的移動(dòng)設(shè)備如智能手機(jī),已經(jīng)具備了接近普通PC機(jī)的運(yùn)算能力,以及海量的存儲(chǔ)能力和高質(zhì)量顯示效果,因此選擇手機(jī)作為增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的開發(fā)應(yīng)用平臺(tái),已成為新一代增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的必然趨勢(shì)?;谑謾C(jī)的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí),不僅能夠突破基于桌面PC機(jī)的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)所帶來的各種限制,而且在移動(dòng)性、便攜性以及人機(jī)交互性等方面具有較強(qiáng)的優(yōu)勢(shì),因而更具移動(dòng)學(xué)習(xí)的應(yīng)用前景。鑒于此,本文試圖對(duì)基于手機(jī)的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)及其在移動(dòng)學(xué)習(xí)中的應(yīng)用作一些深入的探討,以期能對(duì)手機(jī)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的教育應(yīng)用有更深的理解。
二、基于手機(jī)的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)
(一)手機(jī)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的結(jié)構(gòu)
增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)不僅可以使用戶看到周圍的真實(shí)環(huán)境,還可看到計(jì)算機(jī)產(chǎn)生的虛擬物體或非幾何信息。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)主要由攝像與處理模塊、注冊(cè)定位模塊、融合渲染模塊、顯示模塊等幾個(gè)關(guān)鍵部分組成(如圖1所示)。系統(tǒng)的工作流程大致如下:首先,攝像與處理模塊通過圖像采集設(shè)備獲取真實(shí)場(chǎng)景,并通過一定的算法降低噪聲;第二,注冊(cè)與定位模塊通過硬件或者軟件計(jì)算出觀察者當(dāng)前的位置和姿態(tài)即注冊(cè)信息;第三,融合渲染模塊在獲得觀察者精確的注冊(cè)信息后,由計(jì)算機(jī)圖形系統(tǒng)根據(jù)注冊(cè)信息生成虛擬場(chǎng)景或物體,并通過視頻信號(hào)融合器實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)生成的虛擬場(chǎng)景與真實(shí)場(chǎng)景融合;最后,通過顯示設(shè)備輸出,使觀察者“浸沒”在增強(qiáng)后的場(chǎng)景中。
目前常用的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的硬件一般主要包括PC機(jī)、攝像頭、頭盔顯示器和硬件跟蹤設(shè)備等?;诖藰?gòu)架的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng),由于存在體積龐大笨重、成本高、易損壞以及難以維護(hù)等缺點(diǎn),因此對(duì)用戶的實(shí)際使用及操作帶來諸多不便。目前,小型移動(dòng)設(shè)備如智能手機(jī)、掌上電腦(PDA)等,已經(jīng)具備了接近普通PC機(jī)的運(yùn)算能力,而且還內(nèi)置了攝像頭、紅外通信接口、藍(lán)牙無線接口及GPS定位設(shè)備等,因此選擇智能手機(jī)作為增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的新載體,將增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)移植到智能手機(jī)上,能夠使增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)突破以往的體積龐大的限制,在便攜性、移動(dòng)性以及人機(jī)交互性等方面具有更大的優(yōu)勢(shì),也因而使增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)能應(yīng)用于更加廣泛的領(lǐng)域。
由于手機(jī)的計(jì)算能力及圖形顯示能力相對(duì)還比較弱,為了減輕手機(jī)端的計(jì)算負(fù)擔(dān),基于手機(jī)的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)目前大都還采用C/S的系統(tǒng)結(jié)構(gòu),讓手機(jī)端與服務(wù)器共同承擔(dān)計(jì)算處理任務(wù),將部分計(jì)算工作放在服務(wù)器端,通過無線互聯(lián)網(wǎng)將計(jì)算結(jié)果返回,在手機(jī)屏幕上進(jìn)行增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)效果的顯示(如圖2所示)。該系統(tǒng)的工作過程如下:首先,手機(jī)通過攝像頭捕捉真實(shí)場(chǎng)景視頻,并通過無線網(wǎng)絡(luò)傳送給服務(wù)器;其次,服務(wù)器端實(shí)現(xiàn)三維跟蹤注冊(cè),并且根據(jù)三維跟蹤注冊(cè)結(jié)果,先計(jì)算出虛擬模型的渲染參數(shù),再將渲染參數(shù)通過無線網(wǎng)絡(luò)連接傳給手機(jī);最后,手機(jī)根據(jù)渲染參數(shù),進(jìn)行虛擬場(chǎng)景渲染繪制,接著將虛擬場(chǎng)景疊加到真實(shí)場(chǎng)景視頻中,并且將虛實(shí)融合的增強(qiáng)場(chǎng)景圖像顯示在手機(jī)的屏幕上。
(二)手機(jī)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的關(guān)鍵技術(shù)
基于手機(jī)的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)應(yīng)能實(shí)時(shí)跟蹤手機(jī)在真實(shí)場(chǎng)景中的空間位置和姿態(tài),并根據(jù)這些信息計(jì)算出虛擬物體在攝像機(jī)中的坐標(biāo),實(shí)現(xiàn)虛擬物體畫面與真實(shí)場(chǎng)景畫面精準(zhǔn)匹配。因此,盡管手機(jī)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的研究需涉及許多關(guān)鍵技術(shù),但讓虛實(shí)準(zhǔn)確結(jié)合的跟蹤注冊(cè)技術(shù)是最為關(guān)鍵的技術(shù)。手機(jī)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的跟蹤注冊(cè)一般可分為兩種:[2]一種是采用跟蹤傳感器進(jìn)行注冊(cè),簡稱跟蹤器法;一種是采用計(jì)算機(jī)視覺系統(tǒng)結(jié)合特定算法來實(shí)時(shí)得到,簡稱視覺法。其中,視覺法或基于視覺的方法又可分為基于標(biāo)志的方法和基于自然特征的方法。
基于跟蹤器的注冊(cè)方法常采用磁力跟蹤、超聲跟蹤、光學(xué)式跟蹤、慣性跟蹤、機(jī)械式跟蹤、全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)(GPS)等方法進(jìn)行跟蹤注冊(cè)。由于不同的跟蹤器方法各有利弊,各自適合于不同的應(yīng)用范圍,且容易受到外界的干擾,以至于單一使用某種傳感器進(jìn)行跟蹤注冊(cè),在精度和使用范圍上難于滿足實(shí)際應(yīng)用的需要。因此,為了得到更廣泛的適應(yīng)性和更好的性能,許多系統(tǒng)采用跟蹤器法與視覺法相結(jié)合的復(fù)合方法,以有效提高增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的跟蹤性能和注冊(cè)精度。
基于標(biāo)志的跟蹤注冊(cè)是通過預(yù)先放置標(biāo)記,然后對(duì)獲取的圖像進(jìn)行分析,以計(jì)算攝像機(jī)的位置和姿態(tài)。人工標(biāo)志的作用是向虛擬物體提供繪制信息,因此在很大程度上降低了計(jì)算機(jī)的計(jì)算要求和算法的復(fù)雜度,也使人工標(biāo)志在增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中得到較為廣泛的應(yīng)用。人工標(biāo)志若按照形狀劃分則有三角形、方形、五邊形、圓形、同心圓環(huán)等,若按照顏色劃分則有黑白與彩色兩種情況。人工標(biāo)志的實(shí)例如圖3所示。不同的人工標(biāo)志所表達(dá)的信息不同,采用的分析識(shí)別的方法也不完全一樣,因此依據(jù)不同的應(yīng)用場(chǎng)景合理地選取人工標(biāo)志,能夠有效地降低分析難度及提高識(shí)別結(jié)果的準(zhǔn)確性。人工標(biāo)志的識(shí)別和頂點(diǎn)提取本身是兩個(gè)較為復(fù)雜的問題,涉及色彩過濾、圖像分割、直線擬合等多種處理方法。[3]此外,采用人工標(biāo)志的另一個(gè)好處是使用者可以通過移動(dòng)標(biāo)志的位置實(shí)現(xiàn)與虛擬物體進(jìn)行實(shí)時(shí)交互。但是,某些場(chǎng)合可能無法使用人工標(biāo)志,如想在某一被破壞的建筑廢墟上呈現(xiàn)虛擬的、曾經(jīng)的完整建筑景象,就無法在廢墟上安放標(biāo)志物,只能通過無人工標(biāo)志的方法來實(shí)現(xiàn)。
基于自然特征的跟蹤技術(shù)的基本原理與基于標(biāo)識(shí)的跟蹤技術(shù)類似,不過前者采用的是對(duì)場(chǎng)景目標(biāo)對(duì)象的自然特征進(jìn)行識(shí)別的方法,而不是人工標(biāo)志。與基于標(biāo)識(shí)的跟蹤技術(shù)只適合小范圍的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)應(yīng)用不同,基于自然特征的跟蹤技術(shù)由于擺脫了依賴放置在真實(shí)場(chǎng)景中的標(biāo)志物的限制,因此具有更大的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)應(yīng)用范圍,而且在光照變化比較大和遮擋情況下比基于標(biāo)志的跟蹤更棒。
三、手機(jī)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的主要功能特點(diǎn)
手機(jī)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)利用計(jì)算機(jī)產(chǎn)生的附加信息對(duì)真實(shí)環(huán)境的景象進(jìn)行增強(qiáng)或擴(kuò)張,并且還可讓學(xué)習(xí)者與這些附加信息進(jìn)行實(shí)時(shí)交互,這些附加信息或是虛擬物體,或是非幾何信息。由此可見,手機(jī)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)具有以下主要功能特點(diǎn)。
(一)擴(kuò)張真實(shí)環(huán)境
一般認(rèn)為,增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)是在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一個(gè)研究領(lǐng)域,但二者對(duì)浸沒感的要求卻存在明顯的不同。虛擬現(xiàn)實(shí)強(qiáng)調(diào)使用者完全沉浸在一個(gè)由計(jì)算機(jī)所生成的虛擬空間之中,無法感知到周圍的真實(shí)世界,而增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)則致力于將計(jì)算機(jī)產(chǎn)生的虛擬物體或信息與真實(shí)環(huán)境融為一體,使其成為真實(shí)環(huán)境中的一個(gè)組成部分,以此來增強(qiáng)使用者對(duì)現(xiàn)實(shí)世界的理解。Milgram 等人[4]的研究把虛擬環(huán)境和現(xiàn)實(shí)環(huán)境看成是一個(gè)連續(xù)的統(tǒng)一體(如圖4所示),增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)位于現(xiàn)實(shí)環(huán)境與虛擬環(huán)境同時(shí)存在的混合現(xiàn)實(shí)部分,所以增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)也被稱為混合現(xiàn)實(shí)。因此,增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)是補(bǔ)充現(xiàn)實(shí)而不是替代現(xiàn)實(shí),它為學(xué)習(xí)者呈現(xiàn)一個(gè)虛擬物體與真實(shí)環(huán)境自然融合的學(xué)習(xí)環(huán)境,讓他們可以在看到周圍真實(shí)環(huán)境的同時(shí),還能看到計(jì)算機(jī)產(chǎn)生的虛擬物體,并且還可以在真實(shí)環(huán)境中與虛擬物體進(jìn)行交互。因此,手機(jī)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)創(chuàng)設(shè)的虛實(shí)結(jié)合的學(xué)習(xí)環(huán)境,能使學(xué)習(xí)者更直觀、全面地掌握和理解學(xué)習(xí)對(duì)象。
(二)高度交互性
通過借助于各種傳感器或視覺計(jì)算,基于手機(jī)的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)能夠在學(xué)習(xí)者的位置和視線方向發(fā)生變化時(shí),由計(jì)算機(jī)生成的疊加到真實(shí)場(chǎng)景中的虛擬物體也能實(shí)時(shí)地跟著改變。與此同時(shí),學(xué)習(xí)者還能與虛擬物體進(jìn)行交互。例如,當(dāng)用手機(jī)攝像頭掃描空蕩蕩的、尚未裝潢的辦公室時(shí),手機(jī)屏幕上會(huì)顯示出一系列的辦公室裝潢虛擬元素,學(xué)習(xí)者可通過與這些虛擬元素的交互來完成各種搭配。在基于手機(jī)的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)中,現(xiàn)實(shí)世界和虛擬世界的完美融合,讓人很難注意到現(xiàn)實(shí)和虛擬之間的區(qū)別,學(xué)習(xí)者只需用手指點(diǎn)擊手機(jī)屏幕中的景物,手上的移動(dòng)設(shè)備就會(huì)立即把與該景物相關(guān)的信息呈現(xiàn)出來。因此,基于手機(jī)的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的交互不再是具備明確位置的交互,而是擴(kuò)展到整個(gè)環(huán)境,將自己融合于周圍的空間與對(duì)象之中。由此可見,以手機(jī)為終端的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)讓學(xué)習(xí)的交互變得更為完美與自然。
(三)定位信息服務(wù)
借助于GPS、電子羅盤的定位、定向信息,基于手機(jī)的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)能根據(jù)學(xué)習(xí)者的空間地理位置的變化,動(dòng)態(tài)地為其提供各種學(xué)習(xí)信息,甚至這些信息還可通過三維的方式疊加在手機(jī)攝像頭的圖像上。在實(shí)際的應(yīng)用中,只需要將手機(jī)的攝像頭對(duì)準(zhǔn)某一方向或景物,就能在手機(jī)屏幕上自動(dòng)顯示出有關(guān)的詳細(xì)信息。手機(jī)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)定位信息服務(wù)的工作原理如圖5所示,按順序如下:[5](1)通過GPS取得緯度、經(jīng)度和高度等信息,同時(shí)通過電子指南針取得面向的方向,并以此確定手機(jī)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)需要搜索的范圍;(2)向無線互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)發(fā)送搜索范圍的數(shù)據(jù);(3)通過無線互聯(lián)網(wǎng)絡(luò),返回指定搜索范圍的相關(guān)信息,并將此信息疊加在手機(jī)顯示屏的畫面上。
目前,基于手機(jī)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的位置信息服務(wù),越來越多地受到大眾的廣泛關(guān)注。Layar是全球第一款增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)感的手機(jī)瀏覽器,能夠在瀏覽器上向人們展示周邊環(huán)境的真實(shí)圖像。[6]運(yùn)行Layar后,只要將手機(jī)攝像頭對(duì)準(zhǔn)某一位置固定的物體比如建筑物,手機(jī)的屏幕上就會(huì)出現(xiàn)與畫面上物體或位置相關(guān)的有用信息,比如建筑物的介紹、建筑物周圍的銀行、便利店、咖啡廳、茶館、酒吧等的詳細(xì)介紹及打折信息。另外,Sekai Camera讓每個(gè)用戶都能夠?yàn)榈厍蛏先魏我粋€(gè)地方貼上文字或語音標(biāo)簽,并且在每個(gè)標(biāo)簽后面都會(huì)附加上描述當(dāng)時(shí)手機(jī)狀態(tài)的“指紋”信息,包括GPS坐標(biāo)、手機(jī)與地面的角度、手機(jī)方向等,以此作為為其他用戶提供定位信息服務(wù)的鍵值。
四、手機(jī)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)在移動(dòng)學(xué)習(xí)中的應(yīng)用
移動(dòng)學(xué)習(xí)是一種在移動(dòng)設(shè)備支持下的能夠在任何時(shí)間、任何地點(diǎn)發(fā)生的學(xué)習(xí)。基于手機(jī)的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)所帶來的虛實(shí)結(jié)合的學(xué)習(xí)環(huán)境,為移動(dòng)學(xué)習(xí)的內(nèi)容呈現(xiàn)、交互方式及活動(dòng)過程等方面都提供了新的可能。以下將從基于情境感知的學(xué)習(xí)、科學(xué)探究學(xué)習(xí)及參與模擬的學(xué)習(xí)等三個(gè)方面探討手機(jī)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的移動(dòng)學(xué)習(xí)應(yīng)用。
(一)在基于情境感知的學(xué)習(xí)中的應(yīng)用
在人們的知識(shí)生產(chǎn)和應(yīng)用的過程中,情境賦予了知識(shí)及知識(shí)活動(dòng)相關(guān)的條件、背景和環(huán)境等個(gè)性化的特征,這些特征是區(qū)分、識(shí)別不同知識(shí)和知識(shí)活動(dòng)的重要因素,更是學(xué)習(xí)者完全理解知識(shí)的關(guān)鍵要素。因此,情境已成為了學(xué)習(xí)者與知識(shí)聯(lián)系、溝通的橋梁和紐帶。情境感知也稱情境感知計(jì)算,是指借助于環(huán)境、位置、時(shí)間、設(shè)備設(shè)施、行為活動(dòng)等情境信息,向?qū)W習(xí)者提供適合于當(dāng)前情形(如目標(biāo)、任務(wù)等)的知識(shí)或服務(wù),為學(xué)習(xí)者提供更好的適應(yīng)性、個(gè)性化的學(xué)習(xí)交互和學(xué)習(xí)支持。只有通過情境感知,才能保障學(xué)習(xí)者個(gè)性化知識(shí)需求的準(zhǔn)確性和可靠性。在基于情境感知的學(xué)習(xí)中,“學(xué)習(xí)內(nèi)容由移動(dòng)學(xué)習(xí)系統(tǒng)通過感知學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)情境自動(dòng)推送給學(xué)習(xí)者,使學(xué)習(xí)者在情境中進(jìn)行學(xué)習(xí)”。[7]手機(jī)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的定位信息服務(wù)功能,讓學(xué)習(xí)者在移動(dòng)中只要將手機(jī)對(duì)準(zhǔn)某一方向或目標(biāo)物體,就可利用GPS坐標(biāo)、加速器給出的手機(jī)與地面角度,以及指南針確定的攝像頭朝向,通過無線互聯(lián)網(wǎng)搜索相關(guān)的情境信息,并將返回的情境信息呈現(xiàn)在手機(jī)的顯示屏上,以支持學(xué)習(xí)者進(jìn)行情境學(xué)習(xí)。因此,手機(jī)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的定位跟蹤技術(shù)為情境感知提供了更為完善的技術(shù)支持和實(shí)現(xiàn)方案,而情境感知?jiǎng)t為在真實(shí)的問題情境、工作活動(dòng)中開展情境學(xué)習(xí)提供了條件。例如,當(dāng)學(xué)習(xí)者在戶外旅游時(shí),將具備增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)功能的手機(jī)攝像頭對(duì)準(zhǔn)某一景物,經(jīng)過對(duì)屏幕內(nèi)的景物信息進(jìn)行分析處理后,隨即在屏幕上顯示有關(guān)該景物及周邊地區(qū)的各種旅游信息,以及提供實(shí)用全面的旅游攻略等,讓學(xué)習(xí)者能在真實(shí)的情境中掌握旅游知識(shí)。
另外,基于情境感知的學(xué)習(xí)還可借助增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的自然特征識(shí)別技術(shù),通過對(duì)手機(jī)攝像頭拍攝的景物特征進(jìn)行辨識(shí)來獲得與情境相關(guān)的信息服務(wù),以支持學(xué)習(xí)者在移動(dòng)中開展情境學(xué)習(xí)。例如,國內(nèi)正在研究基于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的圓明園景觀數(shù)字重現(xiàn)方面的應(yīng)用。該應(yīng)用開發(fā)成功后,游客把手機(jī)攝像頭對(duì)準(zhǔn)圓明園“大水法”遺址,就能夠看到被破壞前的原貌,了解到該建筑的所有信息,包括何年何人主持建造、所用建筑材料、何年因何被入侵者破壞等內(nèi)容。[8]此類手機(jī)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)在基于情境感知的學(xué)習(xí)中的應(yīng)用,可幫助學(xué)生在真實(shí)的情境中對(duì)相關(guān)知識(shí)進(jìn)行學(xué)習(xí),有利于學(xué)生對(duì)知識(shí)的記憶和了解。
(二)在科學(xué)探究學(xué)習(xí)中的應(yīng)用
探究學(xué)習(xí)是從學(xué)科領(lǐng)域或現(xiàn)實(shí)社會(huì)生活中提出研究問題或任務(wù),然后學(xué)習(xí)者圍繞這個(gè)問題或任務(wù),通過假設(shè)、推理、驗(yàn)證等一系列的過程而最終解決問題或完成任務(wù)的一種探索活動(dòng)。因此,問題是探究的起點(diǎn),而且探究作為一種類似于科學(xué)研究的活動(dòng),還要經(jīng)歷科學(xué)研究的一般過程。盡管探究是以問題開始的,但問題的解決并不是探究的全部,需要學(xué)習(xí)者在知識(shí)、技能、情感和態(tài)度等各方面都獲得發(fā)展和提高。要更準(zhǔn)確地理解和把握科學(xué)探究,需要我們明確以下幾個(gè)方面:[9]首先,科學(xué)探究的對(duì)象是自然界,是對(duì)自然現(xiàn)象或問題的一種調(diào)查和研究;其次,科學(xué)探究作為一種認(rèn)知活動(dòng),要經(jīng)歷一定的活動(dòng)程序或階段;第三,在科學(xué)探究中,為了發(fā)現(xiàn)和認(rèn)識(shí)自然現(xiàn)象或事物的特征,揭示自然的發(fā)展規(guī)律,個(gè)體要運(yùn)用一系列的科學(xué)方法,包括觀察、比較、分類、測(cè)量、交流、預(yù)測(cè)、假設(shè)、實(shí)驗(yàn)等來尋求對(duì)于自然問題的答案,獲得對(duì)于自然世界的理解。
基于手機(jī)的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)由于其設(shè)備的便攜性,以及提供與真實(shí)情境高度相關(guān)的信息服務(wù),使其不再僅僅是扮演支持學(xué)習(xí)活動(dòng)的臺(tái)式機(jī)器的便攜版本,而且還可開辟新的移動(dòng)學(xué)習(xí)實(shí)踐,為學(xué)習(xí)者提供更多的移動(dòng)學(xué)習(xí)體驗(yàn)。在探究學(xué)習(xí)過程中,手機(jī)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)可為學(xué)習(xí)者呈現(xiàn)一個(gè)虛擬物體與真實(shí)環(huán)境相結(jié)合的學(xué)習(xí)環(huán)境,以支持學(xué)習(xí)者在自然的情境中開展科學(xué)探究學(xué)習(xí)活動(dòng)。同樣,手機(jī)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的定位信息服務(wù)功能也可為探究學(xué)習(xí)活動(dòng)提供腳手架,以幫助學(xué)習(xí)者在移動(dòng)中完成科學(xué)探究的任務(wù)。例如,2002年開始啟動(dòng)的英國的環(huán)境森林項(xiàng)目,“給學(xué)習(xí)者提供增強(qiáng)的自然世界,然后讓學(xué)生在反復(fù)的假設(shè)及驗(yàn)證的過程中,理解生態(tài)界的相互依存性與有關(guān)概念”。[10]該項(xiàng)目通過在森林中安置了帶有增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)功能的移動(dòng)終端設(shè)備,人為地創(chuàng)設(shè)虛實(shí)相融合的學(xué)習(xí)環(huán)境,以幫助學(xué)生探究禿林和密林, 考察動(dòng)植物的棲息環(huán)境以及它們之間的相互依存性,進(jìn)而掌握生態(tài)系統(tǒng)的生物分布與生物之間相互依存的知識(shí)。另外,可以在 iphone 上運(yùn)行的游戲“生態(tài)蟲子”,通過設(shè)計(jì)一些虛擬的蟲子,讓學(xué)生對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的各種情況進(jìn)行探索,比如溫度和食物的情況等,以使這些蟲子能在現(xiàn)實(shí)世界中生存。它的目標(biāo)受眾是7到11歲的孩子,主要是為了幫助孩子們進(jìn)行探索,更好地理解我們的生態(tài)系統(tǒng)。[11]
(三)在參與模擬的學(xué)習(xí)中的應(yīng)用
參與模擬的學(xué)習(xí)強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)者參與學(xué)習(xí)活動(dòng),充分發(fā)揮他們學(xué)習(xí)的主動(dòng)性、自主性和探索性,讓學(xué)習(xí)者在參與模擬的過程中體驗(yàn)到學(xué)習(xí)帶來的樂趣。參與模擬的學(xué)習(xí)是符合建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論的一種學(xué)習(xí)方式。在建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論中,學(xué)生是信息加工的主體,是知識(shí)意義的主動(dòng)建構(gòu)者,而不是外部刺激的被動(dòng)接受者和被灌輸?shù)膶?duì)象。通過為學(xué)習(xí)者提供參與模擬學(xué)習(xí)活動(dòng)的環(huán)境以及建構(gòu)知識(shí)的工具,讓他們能在技術(shù)的支持下從信息的被動(dòng)接收者變?yōu)榉e極的知識(shí)建構(gòu)者,以提高他們的高層次思維能力和問題解決能力。
借助手機(jī)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)對(duì)學(xué)習(xí)環(huán)境或自然環(huán)境進(jìn)行部分模擬,可為學(xué)習(xí)者參與模擬學(xué)習(xí)活動(dòng)構(gòu)建虛實(shí)融合的移動(dòng)學(xué)習(xí)環(huán)境,并且讓每個(gè)學(xué)習(xí)者都能參與到這個(gè)模擬的學(xué)習(xí)環(huán)境中。在移動(dòng)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)支持的參與模擬學(xué)習(xí)中,每個(gè)學(xué)習(xí)者都擁有一部帶有增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)功能的手機(jī),通過它將學(xué)習(xí)者帶入高度交互的、真實(shí)與虛擬相融合的移動(dòng)學(xué)習(xí)環(huán)境,而且每個(gè)學(xué)習(xí)者都需要在移動(dòng)學(xué)習(xí)環(huán)境中扮演重要角色,比如扮演獅子,成為模擬學(xué)習(xí)的一部分,使他們?cè)趨⑴c模擬的學(xué)習(xí)活動(dòng)中能夠看到他們的活動(dòng)對(duì)整個(gè)學(xué)習(xí)過程的影響。運(yùn)用移動(dòng)設(shè)備開展參與模擬學(xué)習(xí)的案例并不少見,如Colella 的病毒游戲就是其中之一。在Colella 的游戲中,學(xué)習(xí)者通過在教室里走動(dòng)并與其他人面對(duì)面地接觸,以此來模擬和觀察病毒在一定人群中的傳播過程,使學(xué)習(xí)者在參與模擬中獲得有關(guān)病毒傳播及病毒控制的知識(shí)。具有增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)功能的手機(jī)支持下的參與模擬的學(xué)習(xí),能為學(xué)習(xí)者體驗(yàn)多種不同角色提供更為豐富、交互性更強(qiáng)的經(jīng)歷,因此更能調(diào)動(dòng)他們參與學(xué)習(xí)的積極性,并在反思的過程中建構(gòu)起他們對(duì)知識(shí)意義的理解。AR Invaders就是一款讓學(xué)習(xí)者參與模擬的基于手機(jī)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的射擊游戲。在AR Invaders游戲中,無論你身處何處都是真實(shí)的戰(zhàn)場(chǎng),你需要扮演地球的保衛(wèi)者,在攝像頭捕捉到的真實(shí)的建筑物、汽車、行人中,搜索外星飛碟并擊毀它們,以阻止外星人的入侵。AR Invaders游戲通過利用陀螺儀和重力感應(yīng)來判斷使用者的動(dòng)作、方向和位置變化,給學(xué)習(xí)者帶來非常逼真的學(xué)習(xí)體驗(yàn)。
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