基于时频域指纹映射的中国书法运笔姿态与动作的无线感知与识别方法研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    61672427
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    62.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    F0208.物联网及其他新型网络
  • 结题年份:
    2020
  • 批准年份:
    2016
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2017-01-01 至2020-12-31

项目摘要

There is a strong need for a new method to guide calligraphy learning so that the policy “Calligraphy is into the classroom” can be carried out. However, traditional demonstration teaching approach face the limited time of course, a number of students, shortage of teachers and etc. To cope with these challenges, this project tries to sense and recognize the motion features of calligraphy brushstrokes by using wireless signals. We try to use combine RSSI information、amplitude of CSI information and phase of CSI information to improve recognition accuracy. To enhance the robustness, transfer learning is used to deal with the handwriting diversity problem for different writers. LOF algorithm is used to disassemble the signals of motion features and time-frequency domain analysis is used to extract the features from the disassembled brushstroke signals so that the computational complexity and storage space can be reduced. HMM and fuzzy cluster algorithm are utilized to build an objective evaluation model to judge and correct the hand-writing copy, the efficiency of hand-writing copy is improved accordingly. We are planning to verify the practicability and efficiency of the solutions in real scenes by doing experiments in Forest of Steles Museum and carrying out related experiments. The scientific essence of this project introduces transfer learning and probability theory in behavior recognition, seeks the intrinsic relationship between wireless signals and motion features of calligraphy brushstrokes. The research findings of this project will provide theoretical for a new generation of hand-writing copying and will have a positive effort on it.
“书法进课堂”政策的落地,迫切需要新的有效的书法学习与指导方法。本项目试图利用无线信号对书法运笔姿态与动作进行感知与识别,从而解决传统观摩式教学面临的课时短、学生多、师资少等挑战。结合RSSI及CSI的幅值相位信息提高书法运笔姿态信号的识别准确率,引入迁移学习解决不同书写者的书写多样性问题,增强鲁棒性;利用局部异常因子检测算法对书法运笔姿态和动作信号进行拆解,结合时频域分析方法对拆解后的信号进行特征提取,以降低识别的计算开销,避免因样本库过大而造成存储空间消耗;利用隐式马尔可夫模型和模糊聚类算法建立临摹效果评测体系,对临摹效果进行评判及纠正,提高临摹效率。项目将通过碑林博物馆以及相关实验环境验证所提方法在真实场景下的有效性。其科学实质是在无线信号行为识别中引入迁移学习、概率统计理论,寻求无线信号与书法运笔姿态之间的内在规律,研究成果为新一代书法临摹应用提供有价值的理论支撑和应用参考。

结项摘要

书法是中国乃至世界范围内一种流行的、备受推崇的艺术形式,是中国文化的重要载体。随着“书法进课堂”政策的落地,急需新的高效的书法学习与指导方法。本项目针对传统观摩式书法教学面临的课时短、学生多、师资少等问题,研究了通过先进感知技术识别书法运笔姿态和动作进而高效准确的指导初学者练习书法等科学问题。项目提出的基于迁移学习的跨场景识别和基于集成学习的大规模无线行为识别方法,有效地解决了WiFi感知中不同场景采集训练数据的开销问题和大规模场景中系统性能迅速下降的问题,为解决书法运笔姿态识别中的书写多样性、空间多样性问题提供了理论参考;项目提出的基于目标追踪算法的图形密码锁攻击方法,能在5次尝试中成功破解90%以上的智能手机上的图形密码锁,该研究为连续书法运笔姿态与动作信号的拆解方法提供了理论参考;本项目针对中国书法运笔姿态与动作的感知,分别提出了基于计算机视觉、基于WiFi信号、基于RF技术的书写姿态评估方法,能准确的跟踪笔刷的运动轨迹,将其与知名书法家的示例模板进行比较来指导书法初学者的运笔姿势,很好的解决了传统现场观摩式书法教学面临的专业师资队伍严重紧缺的问题。该项目的多个研究成果先后发表在ACM Mobicom 2018,ACM CCS 2018, IJCAI 2018,IEEE TON等高水平国际会议和期刊上,并被美国斯坦福大学、德国萨尔大学、清华大学等多个国际国内知名高校引用。相关成果被新华社、华商报、福布斯、泰晤士报等国际国内主流媒体广泛报道。本项目的研究对“书法进课堂”政策的实施和发扬中国传统文化有着重要意义。

项目成果

期刊论文数量(21)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(9)
专利数量(12)
一种基于RSSI的智能家居环境Evil-Twin攻击的检测方法
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    计算机学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    房鼎益;祁生德;汤战勇;陈晓江;顾元祥
  • 通讯作者:
    顾元祥
Human Behavior Recognition Using Wi-Fi CSI: Challenges and Opportunities
使用 Wi-Fi CSI 进行人类行为识别:挑战与机遇
  • DOI:
    10.1109/mcom.2017.1700081
  • 发表时间:
    2017-10-01
  • 期刊:
    IEEE COMMUNICATIONS MAGAZINE
  • 影响因子:
    11.2
  • 作者:
    Chen, Lili;Chen, Xiaojiang;Fang, Dingyi
  • 通讯作者:
    Fang, Dingyi
基于可执行代码的反污点分析方法研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    工程科学与技术
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    龚晓庆;周祥;汤战勇;房鼎益;彭瑶;陈峰
  • 通讯作者:
    陈峰
Enhance virtual-machine-based code obfuscation security through dynamic bytecode scheduling
通过动态字节码调度增强基于虚拟机的代码混淆安全性
  • DOI:
    10.1016/j.cose.2018.01.008
  • 发表时间:
    2018-05
  • 期刊:
    Computers & Security
  • 影响因子:
    5.6
  • 作者:
    Kuang Kaiyuan;Tang Zhanyong;Gong Xiaoqing;Fang Dingyi;Chen Xiaojiang;Wang Zheng
  • 通讯作者:
    Wang Zheng
Efficient Network Coding with Interference-Awareness and Neighbor States Updating in Wireless Networks
无线网络中具有干扰感知和邻居状态更新的高效网络编码
  • DOI:
    10.1155/2017/4974165
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    Wireless Communications and Mobile Computing
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Chen Xiaojiang;Zhao Jingjing;Xu Dan;Cao Shumin;Li Haitao;Meng Xianjia;Fang Dingyi
  • 通讯作者:
    Fang Dingyi

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其他文献

应用变形引擎实现的软件动态保护方法研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
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    --
  • 作者:
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  • 通讯作者:
    辛强伟
面向多重应用的高鲁棒被动式定位模型研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    计算机学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    陈晓江;陈丽丽;李博航;汤战勇;谢彬彬;王薇;王安文;房鼎益
  • 通讯作者:
    房鼎益
白盒环境中防动态攻击的软件保护方法研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    电子学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    房鼎益;董浩;汤战勇;陈晓江
  • 通讯作者:
    陈晓江
VANET中流调度与路径选择联合优化的传输策略
  • DOI:
    10.13328/j.cnki.jos.005384
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    软件学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    强敏;陈晓江;尹小燕;贾茹昭;徐丹;汤战勇;房鼎益
  • 通讯作者:
    房鼎益
一种温度自适应无线传感网络时间同步方法
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    软件学报,2015(10):2667-2683,(第一作者是申请人指导的博士生)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    汤战勇;刘晨;徐丹;王薇
  • 通讯作者:
    王薇

其他文献

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汤战勇的其他基金

基于编译器多级中间表示的跨语言开源软件漏洞检测与修复方法研究
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相似国自然基金

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AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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