智能化辦事大廳信息展示與交互平臺的開發

田文雅

摘 要： 分析了現有辦事大廳信息展示與交互平臺所存在的問題，利用Web 3D三維顯示、虛擬現實等技術，設計實現了基于場景式服務的智能化辦事大廳信息展示與交互平臺。通過該平臺的應用，提升各級政府辦事大廳的“政務服務”水平，提高群眾辦事滿意度，并有效降低大廳工作人員的工作強度。

關鍵詞： 信息展示； 交互平臺； 智能化； 辦事大廳； 電子政務

中圖分類號：TP37 文獻標志碼：A 文章編號：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

人機交互[1]是當前信息展示與交互平臺設計的發展方向，它采用多通道用戶界面、計算機協同工作、三維人機交互等高科技手段，為觀眾提供全方位、多角度的觀展互動體驗。

在政府辦事大廳信息化建設方面，行政服務機構的信息展示與用戶交互手段已經從鼠標、鍵盤等操作過渡到更為簡便的觸摸屏系統，但是，觸摸屏不斷普及后發現，其交互性差、界面觀賞性差、使用不方便等問題也較突出。在當前越來越重視用戶體驗的背景下，基于場景式的服務與虛擬現實技術的智能化辦事大廳信息展示與交互平臺應運而生，并逐漸成為解決以上問題的出路。

1 政府信息交互平臺場景式服務模式現狀與存在的問題

目前，政府信息交互平臺場景式服務模式的應用還處于初級階段，從我國政府門戶網站場景式服務系統建設的實際看，仍存在如下不足：

⑴ 簡單使用flash制作或html頁面形成場景式服務，信息不能實現同步更新；

⑵ 場景式服務系統和網站內容管理系統沒有實現無縫銜接，后期維護工作量大，信息無法實現共享。

2 智能化辦事大廳信息展示與交互平臺的技術方案

2.1 邏輯架構設計

平臺的運行方式為：①智能化控制系統檢測到有人臉在攝像頭前，啟動系統，出現歡迎頁面；②控制系統識別使用者手勢、人體姿勢、動作，把這些輸入轉換為鼠標或鍵盤信號；③控制系統發出鼠標或鍵盤信號；④展示系統接受系統信號；⑤展示系統調用Web服務器和數據庫服務器；⑥查詢結果；⑦展示系統使用Web 3D效果場景顯示；⑧展示系統播報語音、顯示動畫；⑨重復①-⑧。

其邏輯架構圖如圖1所示。

2.2 數據庫設計

數據庫主要由行政權利數據庫、外網公告數據庫、辦事流程數據庫等部分組成。其中行政權利數據庫（服務指南）和政務內網行政審批系統同步，公告和辦事流程數據庫及辦事大廳門戶網站數據同步。

2.3 技術路線

系統設計、應用開發基于B/S方式。在技術框架上，為了實現與其他系統平臺的高效對接、與現有系統的兼容性和應用支撐平臺的結合，采用面向服務的架構、Web Service技術、.net技術架構，中間件采用IIS7，數據庫采用msSqlServer 2008，開發語言為C#，as3。程序中的應用層和數據層分離。

3 智能化辦事大廳信息展示與交互平臺功能模塊

本研究開發的智能化辦事大廳信息展示與交互平臺利用手勢、軀體動作、自然語音作為人機交互手段，以用戶體驗為中心，以簡明、形象、三維的導航方式，為使用者創建一個虛擬的辦事環境，按照業務邏輯引導客戶找到解決問題的相關信息。平臺分為信息展示器硬件研發、智能化控制系統軟件、3D多媒體展示軟件三個功能模塊，如圖2所示。

3.1 智能化控制系統

智能化控制系統包括：手勢識別控制、身體姿勢動作識別控制等模塊。手勢識別[2]基于先進的圖像處理和機器視覺算法，它分析紅外體感攝像頭的實時視頻輸入，提取手勢圖像特征，從而實現手勢的輸入。本系統用紅外體感攝像頭前跟蹤用戶的手部動作，并把這些手勢轉換成Windows消息，利用Windows消息機制控制設備及其應用的用戶輸入的命令。

3.1.1 手勢和人體動作撲捉

使用紅外體感攝像頭可以獲得人體的骨骼數據，骨骼追蹤技術[3]通過處理景深數據來建立人體各個關節的坐標，骨骼追蹤能夠確定人體的各個部分，如哪部分是手、頭部以及身體。骨骼追蹤產生X、Y、Z數據來確定這些骨骼點。

本系統能識別人體大約20個骨骼點（如圖3所示），關鍵處在于手部骨骼點的跟蹤識別。

圖3 人體骨骼點示意圖

當在本系統前面有多人站立的時候，本系統可以使用紅外攝像頭跟蹤最多六名用戶（離系統最近的六人，下稱跟蹤者），但同時只支持一人使用本系統。默認情況，系統會鎖定離紅外攝像頭最近的人為使用者，但如果此人不動，則自動鎖定離系統最近的做動作的一名跟蹤者為使用者。系統將把“使用者”的手勢、動作作為系統交互輸入信號。

當同時輸入時，系統接收優先級高的輸入信號，忽略優先級低的輸入信號。

Kinect最多可以跟蹤兩個骨骼，可以最多檢測六個人（如圖4左所示）。站立模式可以跟蹤20個關節點，坐著的模式的話，可以跟蹤10個關節點（如圖4右所示）。

骨骼跟蹤分主動和被動兩種模式，提供最多兩副完整的骨骼跟蹤數據。主動模式下需要調用相關幀讀取函數獲得用戶骨骼數據；被動模式下還支持額外最多四個人的骨骼跟蹤，但是在該模式下僅包含了用戶的位置信息，不包括詳細的骨骼數據。

對于所有獲取的骨骼數據，至少包含以下信息：

⑴ 相關骨骼的跟蹤狀態，被動模式時僅包括位置數據（用戶所在位置），主動模式包括完整的骨骼數據（用戶20個關節點的空間位置信息）；

⑵ 惟一的骨骼跟蹤ID，用于分配給視野中的每個用戶（和之前說的深度數據中的ID是一個東西，用以區分現在這個骨骼數據是哪個用戶的）；

⑶ 用戶質心位置，該值僅在被動模式下可用（就是標示用戶所在位置的）。

3.1.2 深度數據獲取

深度數據儲存了關節點的 x、y、z數據，其中 x，y為平面坐標，z為距離坐標，需要獲得相關骨骼的深度數據才能對手勢和動作進行識別。

3.1.3 識別

識別需坐標轉換和空間轉換，即把操作人員所在位置的操作坐標轉換到計算機屏幕的坐標位置。

3.1.4 控制

智能化控制系統在識別手勢和動作之后，通過Window消息機制將控制信息傳遞到計算機，這樣就實現了控制與展示分離，控制系統獨立于展示系統。

3.2 3D多媒體展示系統

場景式服務[4]為使用者創建一個虛擬的辦事環境，按照業務邏輯引導客戶找到相關信息。

3D多媒體展示系統包括基于Web3D虛擬現實技術的場景式服務展示系統、后臺管理系統等模塊。

⑴ 歡迎界面。

⑵ 辦事大廳概況介紹。

⑶ 三維虛擬瀏覽。

虛擬瀏覽使用全景技術制作，實現全方位動式觀看真實場景的還原展示，在使用鼠標控制環視時，可上可下、可左可右、可近可遠。

⑷ 服務指南。

服務指南為交互平臺的主要查詢內容，以簡明、形象、三維的導航方式，為使用者創建一個虛擬的辦事環境，按照業務邏輯引導客戶找到解決問題的相關信息，找到具體所辦業務的申報材料、辦事程序、審批條件、法律依據及收費情況，并可以把這些信息發送到用戶手機上。

⑸ 辦事查詢。

與行政審批系統連接，輸入辦件編號后，可以查詢辦事的結果。

⑹ 后臺管理。

后臺管理系統是處理各項事務的支撐，主要功能包括：部門管理、服務事項管理、公告公示管理、辦事大廳簡介等宣傳文字的管理。

3.3 信息系統硬件展示系統

信息系統硬件展示分成顯示器和系統機箱二部分。其中WIN主機、體感攝像機、觸摸屏等進行集成，作為系統機箱部分[5]。

4 結束語

本系統利用Web 3D三維顯示、虛擬現實等技術，設計并實現了基于場景式服務的智能化辦事大廳信息展示與交互平臺。通過該平臺的應用，可提升各級政府現有辦事大廳的“政務服務”水平，提高用戶滿意度，并有效降低大廳工作人員的工作強度。

本研究主要解決了控制系統的識別率、可靠性以及3D虛擬現實技術這兩方面的技術難題，對于如何繼續完善識別算法，提高識別精度；如何集成類似Apple Siri的語音識別技術和智能問答系統等問題仍需要進一步的研究和解決。

參考文獻（References）：

[1] 周波，楊京玲.人機交互技術在現代展示設計中的應用[J].包

裝工程，2011.20：46-49

[2] 李月.基于自然用戶界面的手勢交互方式思考[J].科技信息，

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[3] 張詩潮，錢冬明.體感技術現狀和發展研究[J].華東師范大學

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[4] 周其信.政府門戶網站場景式服務內容管理系統的應用研究[D].

合肥工業大學碩士學位論文，2010.

[5] 張紅英.嵌入式語音合成技術的發展及在智能家居行業的應

用[J].家電科技，2013.11：22-23