第七屆“中國軟件杯”大學(xué)生軟件設(shè)計(jì)大賽賽題名稱: 基于人工智能的視頻運(yùn)動比對分析教學(xué)平臺組類： A 本科及以上 賽題簡介：介紹整個(gè)賽題的思路和整體要求思路： 隨著計(jì)算機(jī)軟硬件以及互聯(lián)網(wǎng)的飛速發(fā)展，計(jì)算機(jī)視覺在各個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛的關(guān)注。其中，視頻中的人體動作識別技術(shù)已經(jīng)在安防和監(jiān)控等領(lǐng)域具有重要作用，同樣也可以在視頻教學(xué)中得到很好地應(yīng)用。傳統(tǒng)視頻教學(xué)以單純的灌輸式知識講解為主，無法了解學(xué)習(xí)者對于知識掌握情況，這種問題在涉及到動作的教學(xué)中就更加突顯。我們應(yīng)用人工智能技術(shù)對視頻中的人物動作進(jìn)行特征提取，通過攝像頭捕捉用戶學(xué)習(xí)畫面，將教學(xué)視頻與用戶學(xué)習(xí)動作進(jìn)行比較，就能對用戶學(xué)習(xí)效果進(jìn)行評估，根據(jù)評估結(jié)果能夠更好的指導(dǎo)用戶進(jìn)行學(xué)習(xí)。整體要求： 基于人工智能的視頻運(yùn)動比對分析教學(xué)平臺，主要是以人工智能算法為依托，通過設(shè)備自帶攝像頭采集用戶動作，以視頻中動作為判定標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)人物動作與視頻動作的相似度識別。本課題中使用的教學(xué)視頻與動作相關(guān)，比如動作教學(xué)、運(yùn)動健身、動作游戲類等不同資源，實(shí)現(xiàn)豐富的教學(xué)或者娛樂的互動方式；同時(shí)為了增加平臺娛樂性，可增加課程大廳、會員管理、積分管理、第三方分享等娛樂功能。賽題業(yè)務(wù)場景：描述賽題相關(guān)的真實(shí)企業(yè)業(yè)務(wù)背景。從真實(shí)場景中，適當(dāng)簡化或者提煉出適合比賽的賽題場景在目前普遍的視頻教學(xué)中，特別是針對運(yùn)動類型的教學(xué)，如Keep，采用傳統(tǒng)的講解式教學(xué)效果不理想，針對這類教學(xué)采用面對面的教學(xué)方式是常見的，現(xiàn)在應(yīng)用圖像處理技術(shù)，能夠讓視頻與學(xué)習(xí)者進(jìn)行實(shí)時(shí)的動作比對和互動，達(dá)到與視頻進(jìn)行面對面學(xué)習(xí)的效果。這樣學(xué)習(xí)者只需要在攝像頭前模仿視頻中的動作，運(yùn)用圖像處理算法對視頻進(jìn)行特征檢測和識別，實(shí)時(shí)的反饋給學(xué)習(xí)者相似度和學(xué)習(xí)建議，就可以達(dá)到在學(xué)習(xí)中與學(xué)習(xí)者互動的效果，本賽題就是基于此技術(shù)開發(fā)視頻教學(xué)平臺。 基于人工智能的視頻運(yùn)動比對分析教學(xué)平臺，我們選定運(yùn)動健身作為應(yīng)用場景。通過系統(tǒng)預(yù)先初始化的運(yùn)動視頻，用戶選擇該項(xiàng)目后，系統(tǒng)將播放視頻，用戶在攝像頭前做出相同動作，系統(tǒng)實(shí)時(shí)計(jì)算相似度，在運(yùn)動結(jié)束后做出總體評價(jià)。具體功能具有以下特點(diǎn)：l 基于設(shè)備自帶攝像頭即可應(yīng)用，無需另外購置其他設(shè)備，攜帶使用方便；l 課程資源管理：管理員可通過后臺發(fā)布運(yùn)動視頻教學(xué)課程，可以進(jìn)行分類、標(biāo)簽、推薦、特征學(xué)習(xí)與標(biāo)定等其他操作，這將是用戶選擇運(yùn)動項(xiàng)目的基礎(chǔ)和特征匹配的標(biāo)準(zhǔn)。l 視頻播放：用戶選定運(yùn)動項(xiàng)目后，系統(tǒng)將進(jìn)入到運(yùn)動環(huán)節(jié)，該界面將自動播放用戶當(dāng)前選定的教學(xué)視頻。l 動作識別：通過攝像頭捕捉用戶動作，對用戶動作進(jìn)行檢測和識別，包括上肢動作和下肢動作，并在視頻播放界面能顯示動作軌跡，并實(shí)時(shí)顯示與視頻內(nèi)容的擬合影像。l 相似度識別：在對用戶動作識別的基礎(chǔ)上，需要將視頻動作作為標(biāo)準(zhǔn)，用戶動作作為樣本，實(shí)時(shí)進(jìn)行相似度計(jì)算并顯示，完成后對項(xiàng)目整體情況進(jìn)行相似度計(jì)算和評價(jià)。l 教學(xué)平臺：基于上述核心技術(shù)，在教學(xué)的同時(shí)也可以賦予系統(tǒng)更多的管理功能和娛樂屬性，比如：運(yùn)動分享、評論、積分等其他互動娛樂方式。l 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析：將用戶產(chǎn)生的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)和運(yùn)動數(shù)據(jù)，首先是對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，得到用戶總體運(yùn)動報(bào)告；其次通過用戶在平臺的長期活躍數(shù)據(jù)，對用戶興趣進(jìn)行挖掘，能夠產(chǎn)生用戶特征畫像，以及平臺活躍的用戶群體的特征畫像。功能性需求主要是實(shí)現(xiàn)三個(gè)方面的功能：一是通過攝像頭捕捉的用戶動作及軌跡，在教學(xué)視頻播放時(shí)同步顯示用戶動作軌跡和實(shí)時(shí)相似度；二是開發(fā)娛樂平臺，包含資源管理、用戶管理、運(yùn)動管理等功能模塊；三是針對系統(tǒng)用戶產(chǎn)生的運(yùn)動數(shù)據(jù)，能夠分析用戶興趣愛好。系統(tǒng)應(yīng)具備以下功能：（1）動作識別引擎使用設(shè)備自帶Webcam攝像頭捕捉用戶運(yùn)動畫面，實(shí)現(xiàn)人物動作識別，并可在教學(xué)視頻上顯示動作軌跡。（15分）（2）動作判定預(yù)先錄制運(yùn)動教學(xué)視頻，如廣播體操、太極拳等，用戶在攝像頭前模仿運(yùn)動，平臺實(shí)時(shí)給出相似度，并在教學(xué)視頻上顯示擬合影響，最后對整體效果進(jìn)行判定。（20分）（3）教學(xué)平臺實(shí)現(xiàn)基于攝像頭的互動教學(xué)，可自行創(chuàng)意，但是需與用戶運(yùn)動結(jié)合。基本功能包括：一是教學(xué)互動大廳，可動態(tài)增刪運(yùn)動教學(xué)課程；二是運(yùn)動記錄（單條明細(xì)基本數(shù)據(jù)包括：運(yùn)動次數(shù)、有效時(shí)間、運(yùn)動時(shí)間、卡路里消耗量、評分），實(shí)現(xiàn)運(yùn)動照片和視頻錄制并壓縮上傳到后臺，同時(shí)也可以進(jìn)行分享；四是用戶可對課程進(jìn)行分享、評論、評分功能，總體評價(jià)作為課程排序依據(jù)之一。（15分）（4） 娛樂游戲 實(shí)現(xiàn)基于攝像頭的以動作識別為基礎(chǔ)的娛樂游戲，每實(shí)現(xiàn)一個(gè)得3分，最多得15分（15分）（5）數(shù)據(jù)管理對于用戶學(xué)習(xí)記錄數(shù)據(jù)，可實(shí)現(xiàn)多級數(shù)據(jù)權(quán)限，比如省市區(qū)區(qū)域級別。同時(shí)也可以按個(gè)人、用戶組、區(qū)域、運(yùn)動項(xiàng)目統(tǒng)計(jì)運(yùn)動數(shù)據(jù)，并進(jìn)行自定義時(shí)間區(qū)間的對比。根據(jù)用戶在平臺使用時(shí)間、使用周期、課程類別等其他數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，分析用戶愛好特征及人群劃分。（10分）非功能性需求（1）人機(jī)交互界面友好，操作簡單、易用。（5分）（2）如果是BS架構(gòu)或者H5混合開發(fā)，頁面支持響應(yīng)式，對移動端設(shè)備（手機(jī)、平板）有很好的支持。（5分）（3）開發(fā)文檔完整性。（5分）（4）對于視頻的特征檢測、識別和比對算法能跨平臺，同時(shí)支持Windows、Android、IOS平臺，并且在各個(gè)平臺上有比較好的性能表現(xiàn)（10分）附加分： （1）教學(xué)視頻以動畫角色實(shí)現(xiàn)的加10分；動畫角色可動態(tài)更換的加10分。 （2）其他創(chuàng)新或創(chuàng)意功能（20分）其他限制條件：開發(fā)環(huán)境、實(shí)驗(yàn)平臺、開發(fā)語言、數(shù)據(jù)庫、編譯器等限制條件（請盡量明確）開發(fā)環(huán)境：不限開發(fā)語言：不限數(shù)據(jù)庫：不限測試數(shù)據(jù)或平臺：提供給參賽者的測試環(huán)境和測試數(shù)據(jù)。（可提供電子檔）測試環(huán)境：Windows 7及以上、Android5.0及以上或IOS10及以上，測試機(jī)器帶攝像頭測試數(shù)據(jù)：（1） 單個(gè)動作判定：主要含四肢、頭部及軀干六個(gè)部分的動作識別，如左臂抬起、左臂放下、頭部抬起、右腳跨出等，需精準(zhǔn)識別和描述；（2） 組合動作判定：同時(shí)做出四肢及頭部組合動作，系統(tǒng)給出動作描述；（3） 測試視頻：以第三套全國小學(xué)生廣播體操希望風(fēng)帆為參考視頻，用戶在攝像頭前根據(jù)視頻做出動作，系統(tǒng)實(shí)時(shí)給出相似度判斷。開發(fā)所需設(shè)備及設(shè)備指標(biāo)需求說明圖像采集設(shè)備：通過設(shè)備自帶的攝像頭采集，不允許使用深度攝像頭或體感設(shè)備。其他要求提交相關(guān)文檔： l 需求規(guī)格書：詳細(xì)描述課題的功能與非功能需求； l 系統(tǒng)設(shè)計(jì)說明書：詳細(xì)描述軟件的架構(gòu)、設(shè)計(jì)理念、算法思路等； l 測試文檔：描述測試環(huán)境的搭建、準(zhǔn)備的測試數(shù)據(jù)、測試方法等； l 程序源代碼：指未編譯的