大学生创新创业项目报告-全息投影智能交互系统的语音、体感交互技术

校内编号：石家庄铁道大学大学生创新创业训练计划项目申请表项目名称:全息投影智能交互系统的语音、体感交互技术申请人:黄城班级及学号:信130620132996申请级别:□校级□省级□国家级申请类别:□创新训练□创业训练□创业实践推荐单位:石家庄铁道大学信息科学与技术学院指导教师:王正友、段淑凤填表日期:2015年4月14日石家庄铁道大学教务处制2填表说明1、各项内容必须实事求是，表达明确严谨，简明扼要。严格按照规定格式填写，对于填写不符合要求，内容含混不清，不予受理。2、鼓励跨学院跨学科组建项目团队，团队成员应有明确的分工并相互协作，但申请人必须在所属院系申请。3、项目编号不填写，申请级别和类别在相应位置打√即可，所属门类按照“中华人民共和国学科分类与代码简表（国家标准GB/T13745-2009）”填写。项目级别分国家、省和校级，项目类别分为以下三类：（1）创新训练项目：学生个人或团队根据个人或团队成员的学科知识基础和兴趣，在导师指导下完成实验系统开发、实验项目设计、产品设计、发明制作、软件开发、或社会调查等创新性训练项目内容，并自主完成项目设计、研究条件准备和项目实施、数据处理与分析、研究报告撰写、成果（学术）交流等工作。（2）创业训练项目：本科生团队，在导师指导下，团队中每个学生在项目实施过程中扮演一个或多个具体的角色，完成编制商业计划书、开展可行性研究、模拟企业运行、参加企业实践或进行一定程度的验证试验、撰写创业报告等工作。（3）创业实践项目：本科生团队在学校和企业指导教师共同指导下，利用前期创新训练项目的研究成果，提出一项具有市场前景的创新性产品或者服务，以此为基础开展创业实践活动。创业实践项目要面向市场展开，按企业实际运营模式进行管理和实践。4、用A4纸打印，左侧装订，页面不足可加页。一式三份，经指导教师审核，由项目管理单位组织专家评选排序后，签署意见，加盖单位公章后，交教务处实践教学办公室（可用一份上签署意见后再复印盖章），获批立项以通知或合同为准。3项目名称全息投影智能交互系统的语音、体感交互技术所属学科一级学科编号及名称520计算机科学技术二级学科编号及名称52060计算机应用起止年月2015年4月——2016年4月申请经费2000（元）申请人姓名黄城性别男出生年月1995.09.05民族汉学号20132996班级信1306专业数字媒体技术联系电话[e-mail]项目组其他成员信息（不超过5人）姓名性别电话分工签字周俊达男1992.12.12信120618332006902程序设计连想女1994.11.22信1306157321140883D建模沈通女1995.03.23信130613722988706程序设计程瑞杰男1995.09.09信1406152265787753D建模指导教师基本信息姓名出生年月职务/职称工作单位联系电话Email王正友1972.9教授石家庄铁道大学信息科学与技术学院数字媒体技术系[e-mail]段淑凤1980.04讲师石家庄铁道大学信息科学与技术学院数字媒体技术系[e-mail]一、项目简介（400字以内）基于语音、体感技术的智能交互精灵系统是一款全新的智能3D全息投影平台。基本思路是利用体感交互和语音识别功能制作全息投影仪的智能交互系统。我们的一期项目已经基本完成了平台的搭建和简单功能的实现。现二期项目将就全息投影与语音交互、体感技术进行更深层次的研究，使它们更加完美的融合在一起，使系统的使用条件更为简单，效果更加逼真，实现“跳出屏幕”的随时随地的裸眼3D观影。我们小组将致力于以一期成果全息投影智能交互系统作为基础，结合体感交互和语音识别等先进技术，尝试将其完美融合在一起，力图创造出更加符合全息技术趋势和市场需求的作品。4二、实施背景和意义（包括项目来源、国内外现状及发展动态及可行性分析等）背景：现在全息投影技术发展前景广阔，市场需求旺盛，在很多行业中都有广阔的应用前景，可以很好的符合今天两会李克强总理提出了的“互联网+”的趋势和要求，能够有效的充当“+”号的角色。虽然全息投影技术给人惊艳的视觉冲击，但美中不足的是如今的全息投影技术还是缺少交互性。由于目前的全息投影技术缺少交互性，这也局限了它的应用范围，现在一般作为全息展示柜，软件行业并没有针对虚拟成像智能交互的系统，浪费了全息投影成像技术作为次世代显示方式代替传统屏幕的优势。国内外现状：（1）国外现状：VR技术在美国的研究现状：美国是虚拟现实技术研究的发源地，目前大部分研究机构都在美国。NASAAmes实验室一直是许多VRT思想的发源地。早在1981年,他们就开始研究空间信息显示，1984年开始了虚拟视觉环境显示项目,后来还开发了虚拟界面环境工作站。目前,Ames实验室正在致力于一个叫“虚拟行星探索”的试验计划。这一项目能使“虚拟探索者”利用虚拟环境来考察遥远的行星。VR技术在英国的研究现状：英国的Bristol公司开发的软件系统DVS是一个领先于某些标准操作系统环境。公司还提供了领先于DVS的环境编辑语言。英国在VR开发的某些方面，特别是在分布并行处理、辅助设备(包括触觉反馈)设计和应用研究方面，在欧洲来说是领先的。（2）国内现状：国家科委国防科工委部已将虚拟现实技术的研究列为重点攻关项目，国内许多研究机构和高校也都在进行虚拟现实的研究和应用并取得了一些不错的研究成果。北京航空航天大学计算机系也是国内最早进行VR研究、最有权威的单位之一，其虚拟实现与可视化新技术研究室集成了分布式虚拟环境，可以提供实时三维动态数据库、虚拟现实演示环境、用于飞行员训练的虚拟现实系统、虚拟现实应用系统的开发平台等；清华大学国家光盘工程研究中心所作的“布达拉宫”,采用了5QuickTime技术，实现大全景VR制；浙江大学AD&CG国家重点实验室开发了一套桌面型虚拟建筑环境实时漫游系统;哈尔滨工业大学计算机系已经成功地合成了人的高级行为中的特定人脸图像,解决了表情的合成和唇动合成技术问题，并正在研究人说话时手势和头势的动作、语音和语调的同步等。虚拟现实技术的发展趋势：随着虚拟现实技术在城市规划、军事、商品展示、全息博物馆等等方面应用的不断深入，在建模与绘制方法、交互方式和系统构建方法等方面对虚拟现实技术都提出来更高的需求。所以全息投影技术必将从单纯的展示功能向着多功能、多输入、多交互方式的方向发展。可行性：（1）已经拥有一期项目的基础（全息投影智能交互系统），并获得石家庄铁道大学挑战杯特等奖，为更加深入的研究提供了一定平台。（2）拥有信息科学虚拟仿真实验中心、数字媒体技术实验室等实验平台。（3）为了满足不断发展的新的需求，近年来虚拟现实相关技术研究遵循“低成本、高性能”原则取得了快速发展，表现出一些新的特点和发展趋势。而这款综合语音识别和体感交互的新项目必将在将来取得长足的发展和应用。（4）今年两会李克强总理提出了“互联网+”的概念，这足以表明互联网和各行各业深度融合的趋势，我们将要做的基于语音、体感技术的全息投影智能交互系统能很好的充当“+”号的角色，促进互联网和其它行业的深度融合。（5）我们的每个小组成员都对全息投影技术有一定的了解，并且都很有兴趣去学习和研究全息投影技术。我们的目标明确，脚步坚定，不会轻言放弃，一定会在这条路上做出自己的更加完美作品。6三、实施该项目所具备的基础、优势和风险（包括自身具备的知识条件、自己的特长、兴趣、已有的创新创业成果等）(1)现已有一期项目基础，一期作品全息投影智能交互系统已经初具规模。(2)实验场所：信息科学虚拟仿真实验中心、数字媒体技术实验室等。（3）组员能力强，具有不错的技术基础。黄城：数字媒体技术专业13级学生，在平时生活中对这方面的知识和前沿课题、技术都有涉猎。比较擅长3D建模等。具有良好的组织领导能力，性格积极向上，不会轻言放弃。曾参加过学校挑战杯赛，获得特等奖并在积极筹备省赛。周俊达：数字媒体技术专业12级学生，对全息投影技术有了相当的了解，我的作品曾获得石家庄铁道大学程序设计大赛一等奖、石家庄铁道大学软件设计大赛一等奖、石家庄铁道大学创新创意大赛一等奖，石家庄铁道大学挑战杯特等奖等。沈通：数字媒体技术专业13级学生，抱着对全息投影技术的热爱加入这个团队，正在积极的参阅各类相关图书等资料。能熟练地掌握、应用C++\JAVA等编程语言。性格乐观，做事不屈不挠，不言放弃，能够很好的完成各种工作。连想：数字媒体技术专业13级学生，我对全息投影有一定了解，性格活泼乐观，会积极的投入自己喜欢的工作中。（4）指导老师经验丰富、尽职尽责。创新创业的成果列表起止年月项目名称姓名担任的工作取得成效2015、04、11全息投影智能交互系统黄城组员校挑战杯特等奖并进入省赛2015、03、05教师用趣味点名系统黄城个人作品石家庄铁道大学创新创业大赛三等奖2015、04、11全息投影智能交互系统周俊达组长校挑战杯特等奖并进入省赛2014、10、04潘多拉魔塔周俊达负责人石家庄铁道大学程序设计大赛一等奖2015、03、05UC浏览器沈通UC浏览器校园推广大使应聘成功并有效推广了软件7四、项目特色和创新点特色：①．该项目一期作品已出具规模，具有一个很好地基础；②．降低了全息投影技术对工作环境的要求；③．提高了语音识别的正确率；④．降低体感技术的识别延时长度；⑤．完善了全息投影智能交互系统；⑥．改进独特设计的多进程传参投影源。创新点：①．将前沿的全息投影技术与语音识别、体感交互技术相融合；②．项目融合2D平面设计\3D虚拟现实、建模等技术，具有多学科交叉的特点；③．对语音识别、体感技术的进一步优化；④．独特的交互方式给特殊人群提供了方便。五、项目方案（至少1000字，包括实施内容、方法、拟解决的途径和应用领域及前景等）项目内容和实现方法：(1)继续完善采用语音识别作为交互的一个重要方式。语音识别是对基于生理学和行为特征的说话者嗓音和语言学模式的运用。人的声音（语音）经麦克风传入电脑的识别软件，软件自动提取人声（字、词的发音）的特征参数并与电脑里预存并建立的每个字或单词的语音特征参数模型进行匹配，将匹配最接近语音特征的模板作为识别结果。利用语音识别作为全息投影的交互方式增加了交互性和智能性。为全息投影技术的其他领域应用提供了可能。但是在一期项目中与全息投影相结合的语音识别技术的识别率不容乐观，识别正确率具有很大的提升空间，我们将用更加合理的技术和设备继续完善语音识别技术与全息投影的融合。(2)继续完善采用体感技术作为交互的一个重要方式。体感技术作为前沿科技之一，是一项无需借助任何控制设备，可以直接使用肢体动作与数字设备和环境互动，随心所欲地操控的智能技术。利用体感技术控制全息投影增加了交互性和智能性，为全息投影提供了次世代解决方法。在一期的作品中，我们对体感交互技术已经有了不错的应用，但是在识别时间、识别准确率方面还有所欠缺，在接下来我们准备利用改进算法等方式提升全息投影技术8中体感技术的应用体验。技术关键和主要技术指标：（1）体感交互技术（2）语音识别技术（3）全息投影技术(4)3D动画制作等项目功能实现：（1）全息博物馆（2）动画媒体展示（3）语音、体感智能交互系统（4）全息舞台（5）企业概念产品展示市场分析和经济效益预测：(1)作为科技的前沿，近年来国际上开始出现了全息博物馆，在展示文物同时保证了文物的安全性。珠宝店也开始使用全息投影技术展示珍贵珠宝。但由于技术较新国内使用较少。(2)可交互的全息投影技术，同时涵盖了全息投影，语音识别，体感交互等三个国际科技探究热点，也是次世代发展的必然趋势。拥有巨大的活力和市场前景，随着科技的发展，人们对次世代交互方式的需求越来越高。而对于全息投影的交互系统符合的社会的需求。(3)以技术创新为核心的软件产品，成本低，市场大，经济效益高。(4)春晚引领潮流，相信全息投影技术的未来前景不止局限于春晚。而它的交互系统将赋予其新的活力。应