基于圖像識別的寵物綜合服務(wù)移動(dòng)管理平臺

劉少林 游國強(qiáng) 曾燕 劉盼

摘要：現(xiàn)有的各類寵物信息系統(tǒng)，大多關(guān)注于寵物商品的銷售與管理，對于寵物的綜合服務(wù)管理問題的關(guān)注有所欠缺。文章針對現(xiàn)有寵物信息采集、分享、服務(wù)的痛點(diǎn)，基于人工智能圖像識別和微信小程序技術(shù)，建立一個(gè)智能、多樣、便捷的寵物綜合服務(wù)移動(dòng)管理平臺，構(gòu)建流浪寵物領(lǐng)養(yǎng)、遺失寵物尋回、寵物信息交流的新模式，實(shí)現(xiàn)智能化的寵物綜合服務(wù)管理，促進(jìn)寵物綜合服務(wù)管理水平的提高。

關(guān)鍵詞： 人工智能; 圖像識別; 微信小程序; 寵物綜合服務(wù)平臺

中圖分類號：TP393? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1009-3044（2022）14-0058-03

1? 概述

隨著我國社會經(jīng)濟(jì)的高速、深入發(fā)展，人們的休閑娛樂、情感寄托方式呈現(xiàn)出個(gè)性化、多元化的發(fā)展趨勢。寵物在人類生活中扮演著越來越重要的角色，推動(dòng)我國寵物行業(yè)的飛速發(fā)展，也給寵物服務(wù)管理提出了新的要求。本項(xiàng)目對寵物服務(wù)管理需求及現(xiàn)狀的調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有的寵物服務(wù)平臺仍然存在以下缺陷：

1）平臺服務(wù)類型單一：現(xiàn)有平臺的服務(wù)主要針對寵物商品的購物需求，導(dǎo)致養(yǎng)寵用戶日益增長的個(gè)性化服務(wù)需求（如：流浪寵物管理、寵物遺失與尋回、寵物社交、寵物健康管理等）無法得到及時(shí)滿足;

2）平臺信息處理模式單一：現(xiàn)有平臺的服務(wù)管理主要針對寵物文本信息完成相關(guān)的管理服務(wù)（如：寵物文本信息發(fā)布、查詢及管理），對于當(dāng)前大數(shù)據(jù)環(huán)境下，如何利用人工智能相關(guān)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)基于圖像、視頻的多媒體信息管理模式缺乏深入研究。

3）平臺設(shè)計(jì)同質(zhì)化嚴(yán)重：現(xiàn)有平臺多針對垂直領(lǐng)域應(yīng)用，每類平臺的功能基本類似，且不同類別的平臺間缺乏互通性，導(dǎo)致用戶需使用多個(gè)平臺才能完成日常管理工作，造成現(xiàn)有寵物平臺用戶體驗(yàn)欠佳的現(xiàn)實(shí)局面。

另一方面，基于深度學(xué)習(xí)的人工智能技術(shù)在各種應(yīng)用場景中取得了令人矚目的成就，如：人臉識別、語音識別、機(jī)器翻譯等?；谏窠?jīng)網(wǎng)絡(luò)的對象識別算法顯著提高了識別精度，面向文本、圖像、音頻、視頻信息的識別應(yīng)用，正在各種應(yīng)用領(lǐng)域構(gòu)建全新的應(yīng)用模式，凸顯其在智能化方面的顯著優(yōu)勢。同時(shí)，微信小程序作為一款輕量級應(yīng)用，具有龐大的潛在用戶群。其設(shè)計(jì)合理、使用成本低、對開發(fā)者友好等特點(diǎn)使得微信小程序迅速獲得了大量關(guān)注。將微信小程序用于寵物管服務(wù)理領(lǐng)域，不僅方便寵物平臺軟件的運(yùn)維，更方便平臺的推廣和建立寵物社交圈文化。由此可見，基于圖像識別的智能化及微信小程序的通用性、便利性，將有利于促進(jìn)本平臺的實(shí)施與開發(fā)，形成滿足多樣化寵物綜合服務(wù)需求的移動(dòng)管理平臺。綜上，項(xiàng)目擬開展廣泛深入的寵物綜合服務(wù)需求的調(diào)查研究，基于圖像識別和微信小程序技術(shù)，建立一個(gè)智能化、多樣化、便捷化的寵物綜合服務(wù)移動(dòng)管理平臺，構(gòu)建寵物服務(wù)移動(dòng)管理的新模式。

2 功能設(shè)計(jì)

項(xiàng)目基于寵物市場的需求分析，利用微信小程序的通用性、便利性，設(shè)計(jì)和開發(fā)基于人工智能圖像識別的寵物綜合服務(wù)移動(dòng)管理平臺。該平臺通過集成傳統(tǒng)的寵物服務(wù)需求（如：信息分享、商品購買）及個(gè)性化寵物服務(wù)需求（如：寵物愛好者興趣相關(guān)的寵物識別、寵物領(lǐng)養(yǎng)、寵物巡回、寵物社交等），實(shí)現(xiàn)智能、多樣、便捷的寵物綜合服務(wù)。該平臺的總體功能結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

該平臺由主頁顯示、寵物識別、寵物領(lǐng)養(yǎng)、寵物尋回、愛寵論壇、寵物視頻時(shí)刻、日常資源、消息通知和用戶中心九個(gè)主要功能模塊組成，布局共分為四個(gè)主頁面，各頁面的具體功能如下：

（1）主頁顯示頁面：該頁面主要負(fù)責(zé)顯示搜索功能、寵物識別、寵物領(lǐng)養(yǎng)、寵物尋回、寵物百科。

① 寵物識別：用戶上傳圖片，通過圖像識別辨別寵物的品種及其所處年齡段，并顯示該寵物品種的百科信息。

② 寵物領(lǐng)養(yǎng)：用戶可以對預(yù)領(lǐng)養(yǎng)的流浪寵物進(jìn)行圖像識別，辨別寵物的品種及其所處年齡段，并顯示該寵物品種的百科信息，以輔助用戶是否對流浪寵物的收養(yǎng)做出決策。用戶也可以借助此模塊發(fā)布寵物的待領(lǐng)養(yǎng)詳細(xì)信息，其他用戶可以借助平臺與發(fā)布者進(jìn)行溝通獲取領(lǐng)養(yǎng)權(quán)。

③ 寵物尋回：用戶通過上傳聯(lián)系方式和遺失寵物的圖片、年齡、遺失地點(diǎn)等其他信息，發(fā)布者還可以選擇進(jìn)行有償或無償發(fā)布尋找令。其他用戶在寵物識別時(shí)會先進(jìn)行判定是否為已發(fā)布遺失寵物，如果是已發(fā)布遺失寵物，提示拍照用戶該寵物為遺失寵物及是否領(lǐng)取尋找令并向發(fā)布者提供照片。若拍照用戶領(lǐng)取尋找令，則將發(fā)布者的聯(lián)系方式告知拍照用戶。用戶也可以主動(dòng)尋找，通過寵物識別判定是否為已發(fā)布遺失寵物，待確認(rèn)后領(lǐng)取尋找令。

④ 寵物百科：平臺收集豐富的寵物百科信息供用戶瀏覽。

（2）愛寵論壇：該模塊包括了搜索論壇、發(fā)布論壇和寵物視頻時(shí)刻。主要為用戶提供一個(gè)社交分享平臺。

①搜索論壇：用戶根據(jù)自己的意愿搜索感興趣的論壇。

②發(fā)布論壇：用戶可以根據(jù)自己的意愿發(fā)表論壇帖子。

③寵物視頻時(shí)刻：寵物主可在此分享寵物日常圖片、有趣視頻。

（3）寵物服務(wù)頁面：該模塊包括了寵物飼養(yǎng)手冊、寵物食品及飾品和寵物醫(yī)療，給寵物的健康成長提供參考。

①寵物飼養(yǎng)手冊：平臺收集寵物喂養(yǎng)的注意事項(xiàng)，分類整理供用戶瀏覽學(xué)習(xí)借鑒。

②寵物商城：提供用戶瀏覽寵物食品、飾品等產(chǎn)品，提供商家入駐功能。

③寵物醫(yī)療：提供常見的寵物不健康處理措施。

（4）用戶中心頁面：該模塊包括了用戶的基本信息，比如頭像、昵稱、性別等，我的寵物信息、我的領(lǐng)養(yǎng)記錄、我的發(fā)布、我的關(guān)注、消息通知及設(shè)置。

①我的寵物信息：主要顯示寵物的基本信息，如寵物頭像圖片、寵物名字、愛稱、性別、年齡、名氣排名等。

②我的領(lǐng)養(yǎng)記錄：記錄用戶在平臺上進(jìn)行的寵物領(lǐng)養(yǎng)記錄。

③我的發(fā)布：記錄用戶發(fā)布的論壇帖子及寵物視頻時(shí)刻。

④我的關(guān)注：主要顯示用戶所關(guān)注的論壇或者寵物信息。

⑤消息通知：提示用戶收到的回復(fù)及點(diǎn)贊信息等。

⑥設(shè)置：這部分只要包括用戶個(gè)人信息設(shè)置、黑名單、不同網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)下的圖片及視頻的質(zhì)量設(shè)置、使用指南、清除緩存、關(guān)于我們、退出登錄等功能。

3 系統(tǒng)詳細(xì)設(shè)計(jì)

采用微信開發(fā)者工具作為本平臺開發(fā)工具，采用騰訊WePY2作為開發(fā)框架，小程序云開發(fā)作為開發(fā)方式。小程序云開發(fā)弱化了后端及運(yùn)維，無須搭建服務(wù)器，使用微信平臺提供的API即可完成核心業(yè)務(wù)的開發(fā)，通過編寫云函數(shù)實(shí)現(xiàn)自身業(yè)務(wù)邏輯。采用云數(shù)據(jù)庫作為平臺的數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)庫使用JSON數(shù)據(jù)庫，采用鍵值對應(yīng)的方式存儲數(shù)據(jù)，如圖2所示。

平臺擬采用卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)作為圖像識別的網(wǎng)絡(luò)框架模型。該模型基于圖像底層特征，采用參數(shù)的權(quán)值共享機(jī)制，通過多輪學(xué)習(xí)得到圖像的語義特征，從而實(shí)現(xiàn)對象識別。本項(xiàng)目組擬基于斯坦福大學(xué)寵物圖片數(shù)據(jù)集進(jìn)行前期實(shí)驗(yàn)，每個(gè)寵物種類隨機(jī)挑選總樣本的2/3圖片作為訓(xùn)練集，剩下的 1/3用來測試集。將預(yù)處理后的訓(xùn)練集圖片輸入到模型，訓(xùn)練模型，獲得訓(xùn)練結(jié)果，然后讓測試集進(jìn)行識別，如圖3所示。

卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是深度學(xué)習(xí)中的一類神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，被廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)視覺。不同于傳統(tǒng)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)引入了卷積層與池化層兩個(gè)新概念，它們與傳統(tǒng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中密集連接層的最大不同就在于更關(guān)注圖像的局部，以此識別圖像中的局部特征，再對所有局部特征做整合，從而模擬人類視覺上識別圖像的邏輯。

卷積層的作用主要是提取特征。其工作思路為：為卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的每一層設(shè)置一組特定尺寸的卷積核，卷積核與圖片數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)中的表示形式類似。處理每一層時(shí)，網(wǎng)絡(luò)會掃描當(dāng)前特征圖中與卷積核同等尺寸的每一個(gè)子圖，對該子圖與卷積核按位點(diǎn)乘運(yùn)算并求和，便得到了下一層表示中該部分的值。圖4為一個(gè)二維情況下卷積運(yùn)算的例子。

3.1 部分頁面功能流程圖

1）主頁顯示頁面：該頁面主要負(fù)責(zé)顯示搜索、寵物識別、寵物領(lǐng)養(yǎng)、寵物尋回、寵物百科等功能，如圖5（主頁顯示頁面流程圖）、圖6（主頁顯示頁面效果圖）所示。

2）用戶中心頁面：該模塊包括了用戶的基本信息，比如頭像、昵稱、性別、我的寵物信息、我的領(lǐng)養(yǎng)記錄、我的發(fā)布、我的關(guān)注、消息通知及設(shè)置等，如圖7所示。

3.2 部分?jǐn)?shù)據(jù)庫表設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)中的信息表有：用戶信息表、寵物飼養(yǎng)手冊信息表、寵物醫(yī)療知識信息表等。數(shù)據(jù)庫中表的詳細(xì)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)舉例如表1～表3所示。

4 結(jié)束語

國內(nèi)的寵物軟件市場還有巨大的發(fā)展空間，市場上暫未出現(xiàn)寵物服務(wù)的獨(dú)角獸企業(yè)，寵物服務(wù)軟件的種類和數(shù)量雖多，但產(chǎn)品形式單一，缺乏模式上的創(chuàng)新，用戶的個(gè)性化需求得不到釋放。此外，軟件設(shè)計(jì)缺乏新穎性，界面的 UI 設(shè)計(jì)單一俗套，寵物服務(wù)軟件應(yīng)結(jié)合寵物本身“萌”的特點(diǎn)，給人以親切可愛，耳目一新的感覺。

在國外發(fā)達(dá)國家，寵物作為獨(dú)立的產(chǎn)業(yè)已經(jīng)發(fā)展有兩百年左右的歷史了，已經(jīng)形成從繁殖、訓(xùn)練、寵物用品、玩具、醫(yī)療、服務(wù)的產(chǎn)業(yè)鏈條。寵物經(jīng)濟(jì)、寵物食品、寵物用品、寵物店、寵物醫(yī)院等新興產(chǎn)業(yè)如雨后春筍一般迅速成長，寵物市場日趨繁盛。國外寵物應(yīng)用軟件也日益成熟。

國內(nèi)外寵物服務(wù)軟件市場均已得到一定程度的發(fā)展和應(yīng)用，但該類軟件仍舊缺乏對個(gè)性化寵物服務(wù)需求的挖掘，因此，研究設(shè)計(jì)具有操作智能化、需求個(gè)性化的寵物綜合服務(wù)移動(dòng)平臺是一個(gè)極具現(xiàn)實(shí)意義和市場發(fā)展?jié)摿Φ难芯空n題。

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收稿日期：2021-12-30

基金項(xiàng)目：湖南省大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目（S202010554030）

作者簡介：劉少林（2000—），男，湖南邵陽人，本科在讀，主要研究方向?yàn)橛?jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù);游國強(qiáng)（2000—），湖南婁底人，本科在讀，主要研究方向?yàn)檐浖こ?劉盼（2001-），男，湖南衡陽人，本科在讀，主要研究方向?yàn)檐浖こ?曾燕（2001—），湖南衡陽人，本科在讀，主要研究方向?yàn)橛?jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)。