智能化办事大厅信息展示与交互平台的开发

2015-04-29田文雅

计算机时代 2015年12期

田文雅

摘要：分析了现有办事大厅信息展示与交互平台所存在的问题，利用Web 3D三维显示、虚拟现实等技术，设计实现了基于场景式服务的智能化办事大厅信息展示与交互平台。通过该平台的应用，提升各级政府办事大厅的“政务服务”水平，提高群众办事满意度，并有效降低大厅工作人员的工作强度。

关键词：信息展示；交互平台；智能化；办事大厅；电子政务

中图分类号：TP37 文献标志码：A 文章编号：1006-8228（2015）12-30-04

Implementation of information display and interaction platform for intelligent service hall

Tian Wenya

（Zhejiang Economic & Trade Polytechnic， Hangzhou， Zhejiang 310018， China）

Abstract： The existing problems in the information display and interaction platform of the existing service hall are analyzed， using Web 3D display， virtual reality and other technology， an information display and interactive platform for intelligent service hall is designed and implemented based on scene type service. Through the application of the platform， the government service level in the service hall of government at all levels is improved， the satisfaction of the masses is improved， and the work intensity of the staff in the service hall is effectively reduced.

Key words： information display； interaction platform； intelligent； service hall； e-Government

0 引言

人机交互[1]是当前信息展示与交互平台设计的发展方向，它采用多通道用户界面、计算机协同工作、三维人机交互等高科技手段，为观众提供全方位、多角度的观展互动体验。

在政府办事大厅信息化建设方面，行政服务机构的信息展示与用户交互手段已经从鼠标、键盘等操作过渡到更为简便的触摸屏系统，但是，触摸屏不断普及后发现，其交互性差、界面观赏性差、使用不方便等问题也较突出。在当前越来越重视用户体验的背景下，基于场景式的服务与虚拟现实技术的智能化办事大厅信息展示与交互平台应运而生，并逐渐成为解决以上问题的出路。

1 政府信息交互平台场景式服务模式现状与存在的问题

目前，政府信息交互平台场景式服务模式的应用还处于初级阶段，从我国政府门户网站场景式服务系统建设的实际看，仍存在如下不足：

⑴ 简单使用flash制作或html页面形成場景式服务，信息不能实现同步更新；

⑵ 场景式服务系统和网站内容管理系统没有实现无缝衔接，后期维护工作量大，信息无法实现共享。

2 智能化办事大厅信息展示与交互平台的技术方案

2.1 逻辑架构设计

平台的运行方式为：①智能化控制系统检测到有人脸在摄像头前，启动系统，出现欢迎页面；②控制系统识别使用者手势、人体姿势、动作，把这些输入转换为鼠标或键盘信号；③控制系统发出鼠标或键盘信号；④展示系统接受系统信号；⑤展示系统调用Web服务器和数据库服务器；⑥查询结果；⑦展示系统使用Web 3D效果场景显示；⑧展示系统播报语音、显示动画；⑨重复①-⑧。

其逻辑架构图如图1所示。

2.2 数据库设计

数据库主要由行政权利数据库、外网公告数据库、办事流程数据库等部分组成。其中行政权利数据库（服务指南）和政务内网行政审批系统同步，公告和办事流程数据库及办事大厅门户网站数据同步。

2.3 技术路线

系统设计、应用开发基于B/S方式。在技术框架上，为了实现与其他系统平台的高效对接、与现有系统的兼容性和应用支撑平台的结合，采用面向服务的架构、Web Service技术、.net技术架构，中间件采用IIS7，数据库采用msSqlServer 2008，开发语言为C#，as3。程序中的应用层和数据层分离。

3 智能化办事大厅信息展示与交互平台功能模块

本研究开发的智能化办事大厅信息展示与交互平台利用手势、躯体动作、自然语音作为人机交互手段，以用户体验为中心，以简明、形象、三维的导航方式，为使用者创建一个虚拟的办事环境，按照业务逻辑引导客户找到解决问题的相关信息。平台分为信息展示器硬件研发、智能化控制系统软件、3D多媒体展示软件三个功能模块，如图2所示。

3.1 智能化控制系统

智能化控制系统包括：手势识别控制、身体姿势动作识别控制等模块。手势识别[2]基于先进的图像处理和机器视觉算法，它分析红外体感摄像头的实时视频输入，提取手势图像特征，从而实现手势的输入。本系统用红外体感摄像头前跟踪用户的手部动作，并把这些手势转换成Windows消息，利用Windows消息机制控制设备及其应用的用户输入的命令。

3.1.1 手势和人体动作扑捉

使用红外体感摄像头可以获得人体的骨骼数据，骨骼追踪技术[3]通过处理景深数据来建立人体各个关节的坐标，骨骼追踪能够确定人体的各个部分，如哪部分是手、头部以及身体。骨骼追踪产生X、Y、Z数据来确定这些骨骼点。

本系统能识别人体大约20个骨骼点（如图3所示），关键处在于手部骨骼点的跟踪识别。

图3 人体骨骼点示意图

当在本系统前面有多人站立的时候，本系统可以使用红外摄像头跟踪最多六名用户（离系统最近的六人，下称跟踪者），但同时只支持一人使用本系统。默认情况，系统会锁定离红外摄像头最近的人为使用者，但如果此人不动，则自动锁定离系统最近的做动作的一名跟踪者为使用者。系统将把“使用者”的手势、动作作为系统交互输入信号。

当同时输入时，系统接收优先级高的输入信号，忽略优先级低的输入信号。

Kinect最多可以跟踪两个骨骼，可以最多检测六个人（如图4左所示）。站立模式可以跟踪20个关节点，坐着的模式的话，可以跟踪10个关节点（如图4右所示）。

骨骼跟踪分主动和被动两种模式，提供最多两副完整的骨骼跟踪数据。主动模式下需要調用相关帧读取函数获得用户骨骼数据；被动模式下还支持额外最多四个人的骨骼跟踪，但是在该模式下仅包含了用户的位置信息，不包括详细的骨骼数据。

对于所有获取的骨骼数据，至少包含以下信息：

⑴ 相关骨骼的跟踪状态，被动模式时仅包括位置数据（用户所在位置），主动模式包括完整的骨骼数据（用户20个关节点的空间位置信息）；

⑵ 惟一的骨骼跟踪ID，用于分配给视野中的每个用户（和之前说的深度数据中的ID是一个东西，用以区分现在这个骨骼数据是哪个用户的）；

⑶ 用户质心位置，该值仅在被动模式下可用（就是标示用户所在位置的）。

3.1.2 深度数据获取

深度数据储存了关节点的 x、y、z数据，其中 x，y为平面坐标，z为距离坐标，需要获得相关骨骼的深度数据才能对手势和动作进行识别。

3.1.3 识别

识别需坐标转换和空间转换，即把操作人员所在位置的操作坐标转换到计算机屏幕的坐标位置。

3.1.4 控制