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如何及時(shí)感知學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)是中小學(xué)教育中的難點(diǎn)。傳統(tǒng)課堂教學(xué)中，教師需要在講課的同時(shí)觀察數(shù)十名學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)，難以做到面面俱到；而在家庭練習(xí)中，父母陪同觀察孩子既費(fèi)時(shí)又會(huì)引起孩子的緊張和反感。針對(duì)這一應(yīng)用需求和痛點(diǎn)，本項(xiàng)目計(jì)劃研發(fā)一款能夠自動(dòng)及時(shí)感知中小學(xué)生的智能相機(jī)。該相機(jī)將采用人工智能和大數(shù)據(jù)的前沿技術(shù)，對(duì)中小學(xué)生的學(xué)習(xí)行為進(jìn)行自動(dòng)采集和分析，智能感知學(xué)習(xí)狀態(tài)，并反饋給教師和家長(zhǎng)進(jìn)行參考，據(jù)此調(diào)整教學(xué)內(nèi)容和形式，從而達(dá)到改善教學(xué)效果、提高學(xué)習(xí)成績(jī)

本項(xiàng)目研究面向成渝地區(qū)雙城經(jīng)濟(jì)圈大數(shù)據(jù)智能產(chǎn)業(yè)需求，尤其是對(duì)智能制造、公共安全場(chǎng)景提供高效的視頻流在線推理和管理平臺(tái)，研發(fā)了一個(gè)通用性的智能中臺(tái)架構(gòu)，支持視頻流和智能模型模塊化管理，支持全程可視化操作交互式界面，支持視覺智能感知模型在線推理快速部署，支持感知與識(shí)別結(jié)果實(shí)時(shí)推送、預(yù)警和報(bào)警。

1. 痛點(diǎn)問題 2020年我國(guó)鋼材產(chǎn)量超過13億噸，占全球產(chǎn)量的一半以上，同時(shí)我國(guó)鋼鐵消費(fèi)市場(chǎng)也是全球第一。現(xiàn)代智能化鋼廠是鋼鐵企業(yè)未來(lái)的重要發(fā)展方向，目前國(guó)內(nèi)主流鋼廠都在大力布局。但作為智能鋼廠的基礎(chǔ)和核心，鋼鐵生產(chǎn)智能設(shè)備國(guó)內(nèi)技術(shù)能力差距較大，對(duì)國(guó)外依賴性比較明顯。 2. 解決方案 本項(xiàng)目將最新的光電技術(shù)與鋼廠生產(chǎn)需求深入結(jié)合，致力于鋼廠關(guān)鍵智能感知設(shè)備的研發(fā)。目前已完成原理驗(yàn)證和樣機(jī)開發(fā)的智能設(shè)備包括：轉(zhuǎn)爐煉鋼過程動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、轉(zhuǎn)爐內(nèi)壁智能測(cè)量掃描設(shè)備、輥道輥在線智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)等。項(xiàng)目還有多項(xiàng)智能設(shè)備在研。 本項(xiàng)目的轉(zhuǎn)爐煉鋼過程動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，是通過監(jiān)測(cè)爐口火焰光譜和圖像信息，經(jīng)過人工智能計(jì)算，得到煉鋼過程中鋼水溫度、元素含量等參數(shù)，實(shí)現(xiàn)煉鋼過程實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。轉(zhuǎn)爐內(nèi)壁智能測(cè)量掃描設(shè)備，是采用激光雷達(dá)和數(shù)據(jù)融合技術(shù)，遠(yuǎn)距離快速智能掃描轉(zhuǎn)爐內(nèi)壁，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)爐內(nèi)壁自動(dòng)檢測(cè)。輥道輥在線智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，是通過對(duì)軋鋼輥道輥電流實(shí)時(shí)連續(xù)監(jiān)測(cè)和智能分析，有效監(jiān)測(cè)和預(yù)防輥異常導(dǎo)致的帶鋼或鑄坯表面損傷。 合作需求 本項(xiàng)目下一步發(fā)展需求主要集中在與鋼鐵和冶金行業(yè)相關(guān)企業(yè)的技術(shù)和產(chǎn)品合作，其次是資本投資、政府政策等方面的扶持。需要的外部資源主要是產(chǎn)業(yè)的工程化、產(chǎn)品化資源和市場(chǎng)資源。

項(xiàng)目背景：現(xiàn)有船舶設(shè)計(jì)及強(qiáng)度評(píng)估方法已經(jīng)處于緩慢發(fā)展 階段，但是船舶結(jié)構(gòu)安全事故（尤其是針對(duì)大型船舶）卻屢見不 鮮，傳統(tǒng)的技術(shù)方法在提升船體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的同時(shí)，也直接導(dǎo)致船 舶建造成本和船舶營(yíng)運(yùn)成本的快速增加，因此船舶結(jié)構(gòu)安全保障 技術(shù)發(fā)展已進(jìn)入一個(gè)瓶頸期。類比其他行業(yè)如橋梁飛機(jī)等，發(fā)展 方向已逐漸向智能化監(jiān)測(cè)以及預(yù)警及決策轉(zhuǎn)變。為打破瓶頸，針 對(duì)船舶結(jié)構(gòu)安全性的技術(shù)方向也應(yīng)向智能化感知及輔助決策方 向轉(zhuǎn)變。其中的主要研究要點(diǎn)為智能感知和數(shù)字孿生關(guān)鍵技術(shù)， 技術(shù)路徑為構(gòu)建傳感系統(tǒng)的搭建與優(yōu)化體系、研究結(jié)構(gòu)狀態(tài)智能 感知和數(shù)據(jù)挖掘方法，建立基于感知數(shù)據(jù)的載荷反向識(shí)別、數(shù)字 孿生模型與驅(qū)動(dòng)更新技術(shù)，以及基于智能算法的安全評(píng)估技術(shù)， 該技術(shù)不但可以在營(yíng)運(yùn)過程中保障船舶結(jié)構(gòu)安全，還可以船舶設(shè) 計(jì)優(yōu)化和完善規(guī)范有重要的指導(dǎo)意義。該需求技術(shù)國(guó)內(nèi)外均處于 初步研究階段，國(guó)外船級(jí)社 DNV 已有該類產(chǎn)品，但國(guó)內(nèi)尚無(wú)同類 產(chǎn)品，并未形成行業(yè)壁壘，可實(shí)現(xiàn)研究自主化，獲得自主知識(shí)產(chǎn) 權(quán)，填補(bǔ)國(guó)內(nèi)空白；該產(chǎn)品的研發(fā)也有利于實(shí)施國(guó)家制造業(yè)發(fā)展、 山東省產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型和青島市海洋發(fā)展等國(guó)家和地方戰(zhàn)略，在搶占行 業(yè)高地的同時(shí)帶動(dòng)產(chǎn)業(yè)鏈升級(jí)。 所需技術(shù)需求簡(jiǎn)要描述：1.傳感器網(wǎng)絡(luò)布局優(yōu)化及數(shù)據(jù)采集，硬件傳感網(wǎng)絡(luò)布局覆蓋全船結(jié)構(gòu)，最大監(jiān)測(cè)點(diǎn)不小于 128， 最高采樣頻率不低于 500Hz；2.船體結(jié)構(gòu)感知系統(tǒng)智能化數(shù)據(jù)處 理，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)正常狀態(tài)數(shù)據(jù)和異常狀態(tài)數(shù)據(jù)的模式識(shí)別；3.船舶 結(jié)構(gòu)智能孿生模型構(gòu)建及同步演化；4.結(jié)構(gòu)安全在線評(píng)估，并提 出結(jié)構(gòu)安全完成任務(wù)使命所需的運(yùn)維處理和運(yùn)維策略。  對(duì)技術(shù)提供方的要求:1.在船體結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)領(lǐng)域具有一定的研 究經(jīng)驗(yàn)；2.具備相關(guān)領(lǐng)域軟件開發(fā)和硬件集成、測(cè)試能力；3. 具有相關(guān)技術(shù)的研發(fā)和軟件開發(fā)背景；4.具備船級(jí)社質(zhì)量管理體 系認(rèn)證。 

本技術(shù)采用大數(shù)據(jù)智能分析算法，處理高速列車運(yùn)行過程中產(chǎn)生的大量數(shù)據(jù)，智能辨識(shí)高速列車運(yùn)行狀態(tài)。以高速列車外部受流裝備為對(duì)象，從受電弓狀態(tài)實(shí)時(shí)感知與能耗分項(xiàng)統(tǒng)計(jì)兩個(gè)角度，展示非侵入式智能感知技術(shù)在高速列車的最新應(yīng)用。 1.受電弓狀態(tài)實(shí)時(shí)感知 獲取受電弓的原始信號(hào)并進(jìn)行預(yù)處理，獲取多個(gè)原始數(shù)據(jù)向量；對(duì)原始數(shù)據(jù)向量進(jìn)行多尺度分解，從每個(gè)子頻帶提取特征量并構(gòu)建時(shí)序特征向量；將特征向量和受電弓故障的分類標(biāo)記作為特征映射數(shù)據(jù)，訓(xùn)練故障識(shí)別預(yù)判機(jī)制；以原始數(shù)據(jù)向量和故障類型分別作為輸入輸出數(shù)據(jù)，訓(xùn)練故障識(shí)別模型。對(duì)受電弓的實(shí)時(shí)電流信號(hào)進(jìn)行處理，得到原始數(shù)據(jù)向量和特征向量，故障識(shí)別預(yù)判模型根據(jù)特征向量對(duì)受電弓進(jìn)行故障預(yù)判，若有故障，故障識(shí)別模型根據(jù)原始數(shù)據(jù)向量對(duì)受電弓的故障類型進(jìn)行識(shí)別。實(shí)現(xiàn)列車運(yùn)行狀態(tài)下，對(duì)受電弓進(jìn)行實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)與故障類型識(shí)別，且無(wú)需在列車外部及路網(wǎng)沿線另外加裝硬件設(shè)備。 2.列車能耗分項(xiàng)統(tǒng)計(jì) 通過大數(shù)據(jù)智能分析方法，結(jié)合位于電路關(guān)鍵位置部分傳感器提供的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，可對(duì)動(dòng)力系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、廚衛(wèi)系統(tǒng)、用戶交互系統(tǒng)等不同功能模塊，提供非侵入式能耗分項(xiàng)統(tǒng)計(jì)。統(tǒng)計(jì)結(jié)果能為鐵路管理部門提供參考，優(yōu)化列車運(yùn)行管理模式，改進(jìn)各系統(tǒng)的運(yùn)行機(jī)制，降低高速列車運(yùn)行能耗。 圖1 高速列車受電裝置 圖2 受流裝置故障特征映射及辨識(shí)方法 圖3 不同功能模塊設(shè)備的提取特征 圖4 不同設(shè)備的分項(xiàng)能耗統(tǒng)計(jì)

圍繞無(wú)人駕駛、智能制造領(lǐng)域，本項(xiàng)目針對(duì)傳統(tǒng)機(jī)器視覺難以同時(shí)兼顧大視場(chǎng)、高分辨、實(shí)時(shí)性的技術(shù)瓶頸，從源頭打破常規(guī)成像規(guī)則，鑒于昆蟲復(fù)眼具有大視場(chǎng)高靈敏的優(yōu)勢(shì)，以及人眼視覺具有變分辨率和冗余數(shù)據(jù)壓縮的優(yōu)勢(shì)，將兩者相結(jié)合，提出一種復(fù)合仿生三維成像感知方法，通過突破變分辨掃描發(fā)射、多通道并行接收、圖像重構(gòu)與成像感知算法等關(guān)鍵技術(shù)，形成了具有體系化的前沿技術(shù)成果，研發(fā)出了諸如收發(fā)探測(cè)模塊，多通道仿生曲面相機(jī)系統(tǒng)、在線光電檢測(cè)系統(tǒng)等實(shí)物成果。核心技術(shù)受到國(guó)家、省部級(jí)項(xiàng)目資助5項(xiàng)。

該技術(shù)建立了在役輸電鐵塔結(jié)構(gòu)性能弱化模型和評(píng)估方法，提出了適用于瞬變載荷測(cè)量的輸電鐵塔狀態(tài)全面感知技術(shù)，考慮臺(tái)風(fēng)、龍卷風(fēng)、覆冰等災(zāi)害氣象條件下載荷的瞬變特征，完成了輸電線路瞬變載荷狀態(tài)感知系統(tǒng)及終端設(shè)備研制，提出以架空導(dǎo)線載荷、鐵塔結(jié)構(gòu)傾角和應(yīng)力狀態(tài)實(shí)時(shí)測(cè)量為基礎(chǔ)，與數(shù)字仿真模型深度融合的輸電鐵塔狀態(tài)全面感知技術(shù)，構(gòu)建輸電鐵塔的邊緣智能感知端與云端協(xié)調(diào)工作架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)輸電鐵塔結(jié)構(gòu)狀態(tài)全面高速感知，可以實(shí)現(xiàn)輸電線路巡護(hù)重點(diǎn)定位和輸電鐵塔災(zāi)害反演。 該技術(shù)的應(yīng)用將解決重要架空輸電線路通道中鐵塔結(jié)構(gòu)的健康狀態(tài)智能感知與評(píng)價(jià)問題，能夠?qū)崿F(xiàn)架空輸電線路結(jié)構(gòu)健康狀態(tài)全面感知，有效提升輸電鐵塔結(jié)構(gòu)健康狀態(tài)感知的準(zhǔn)確度和智能化水平，為定位輸電線路的巡護(hù)重點(diǎn)提供重要技術(shù)手段，為我國(guó)堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)的建設(shè)，提供重要理論支撐、技術(shù)保障和實(shí)踐依據(jù)。 1 系統(tǒng)功能 （1）輸電線路地理信息 以電子地圖方式顯示輸電線路的地理信息，展示輸電線路走向及鐵塔位置信息。同時(shí)，可標(biāo)識(shí)當(dāng)前的氣象信息。 （2）輸電鐵塔結(jié)構(gòu)狀態(tài)感知實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù) 以表格、圖形的方式顯示狀態(tài)感知實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，對(duì)異常的狀態(tài)感知數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)聲光報(bào)警，并可進(jìn)行歷史狀態(tài)感知數(shù)據(jù)的查詢。 （3）輸電鐵塔災(zāi)害反演 建立塔線體系三維模型，在三維模型上顯示導(dǎo)線位移、導(dǎo)線和絕緣子的應(yīng)力計(jì)算結(jié)果，并可實(shí)現(xiàn)災(zāi)害過程反演。 （4）輸電鐵塔實(shí)時(shí)健康狀態(tài) 建立輸電鐵塔的三維模型，在三維模型上顯示輸電鐵塔的桿件應(yīng)力計(jì)算結(jié)果、輸電鐵塔結(jié)構(gòu)變形結(jié)果及實(shí)時(shí)的健康狀態(tài)評(píng)價(jià)結(jié)果。 （5）輸電線路結(jié)構(gòu)健康狀態(tài)及巡護(hù)重點(diǎn)定位 顯示輸電線路結(jié)構(gòu)健康狀態(tài)評(píng)價(jià)結(jié)果，提供輸電鐵塔薄弱環(huán)節(jié)定位功能，為輸電線路重點(diǎn)巡護(hù)提供支持。 2 系統(tǒng)組成 輸電線路結(jié)構(gòu)健康狀態(tài)智能感知平臺(tái)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分為感知裝置和主站系統(tǒng)構(gòu)成，如下圖所示。 圖1 系統(tǒng)圖 系統(tǒng)客戶端界面如下圖所示。 圖2 客戶端界面

1、復(fù)雜作業(yè)環(huán)境下多參數(shù)的智能感知技術(shù)；2、人工智能中樞控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)；3、智能電液控制技術(shù)；4、終端軌跡規(guī)劃及精確控制技術(shù)；5、自動(dòng)掃描、分析技術(shù)與系統(tǒng)協(xié)調(diào)作業(yè)；6、基于影像分析的地面監(jiān)控系統(tǒng)和遠(yuǎn)程操作系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)；7、井下多傳感信息融合及檢測(cè)技術(shù)；8、井下網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)平臺(tái)構(gòu)建；9、無(wú)線與有線光纜通信異構(gòu)融合與組網(wǎng)技術(shù)；10、地面井下信息互通，以及與礦井綜合自動(dòng)化平臺(tái)的高效融合技術(shù)

1.痛點(diǎn)問題 元宇宙時(shí)代三維成像基礎(chǔ)設(shè)備和數(shù)字終端成像及顯示設(shè)備都將需要革命性的提升。同時(shí)，工業(yè)智能和基礎(chǔ)科學(xué)的快速發(fā)展也對(duì)感知和成像極限提出了更高的需求。 現(xiàn)有的成像技術(shù)，即攝像頭模組和3D成像模組，存在諸多技術(shù)和經(jīng)濟(jì)的缺陷，如抗擾動(dòng)性能差、占據(jù)空間大、功耗大、成本高等，特別是隨著傳感芯片像素?cái)?shù)的增加，傳統(tǒng)光學(xué)成像系統(tǒng)需要多級(jí)較大的昂貴鏡片才能實(shí)現(xiàn)高分辨率的成像性能，很難應(yīng)用于手機(jī)等小型化設(shè)備上，不足以適應(yīng)科技的高速發(fā)展。 “智能視覺感知芯片”將達(dá)成光學(xué)感知的技術(shù)革新并有效解決現(xiàn)存問題。通過數(shù)字自適應(yīng)光學(xué)技術(shù)矯正系統(tǒng)像差和環(huán)境像差、實(shí)現(xiàn)高速重構(gòu)目標(biāo)景物高精度三維信息，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)使用普通的低成本小型化單鏡片即可實(shí)現(xiàn)高分辨率成像，同時(shí)該芯片能夠適用于不同的光學(xué)系統(tǒng)，包括大口徑天文成像，實(shí)現(xiàn)高分辨率遠(yuǎn)距離成像，克服大氣湍流干擾。 2.解決方案 團(tuán)隊(duì)提出“智能視覺感知芯片”概念，該種芯片擁有多項(xiàng)優(yōu)勢(shì)：全球領(lǐng)先的4D感知技術(shù)，自適應(yīng)抗干擾；創(chuàng)新的透鏡設(shè)計(jì)方案結(jié)合自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)算法，可通過單攝像頭模組實(shí)現(xiàn)原多攝像頭模組功能，大幅降低現(xiàn)有成本、體積和功耗，顯著提升分辨率。通過對(duì)目標(biāo)場(chǎng)景進(jìn)行多維度的密集采樣，將多維度的耦合信息解耦，重構(gòu)傅里葉面的非期望相位分布，實(shí)現(xiàn)高速大范圍的自適應(yīng)光學(xué)矯正，顯著降低光學(xué)成像系統(tǒng)尺寸與成本，提升成像效果，同時(shí)具備三維深度感知能力。 合作需求 尋求消費(fèi)電子等領(lǐng)域有相關(guān)技術(shù)開發(fā)、市場(chǎng)推廣經(jīng)驗(yàn)，能推廣本技術(shù)落地的高科技企業(yè)，可以進(jìn)行深度合作。

1. 痛點(diǎn)問題 元宇宙時(shí)代三維成像基礎(chǔ)設(shè)備和數(shù)字終端成像及顯示設(shè)備都將需要革命性的提升。同時(shí)，工業(yè)智能和基礎(chǔ)科學(xué)的快速發(fā)展也對(duì)感知和成像極限提出了更高的需求。 現(xiàn)有的成像技術(shù)，即攝像頭模組和3D成像模組，存在諸多技術(shù)和經(jīng)濟(jì)的缺陷，如抗擾動(dòng)性能差、占據(jù)空間大、功耗大、成本高等，特別是隨著傳感芯片像素?cái)?shù)的增加，傳統(tǒng)光學(xué)成像系統(tǒng)需要多級(jí)較大的昂貴鏡片才能實(shí)現(xiàn)高分辨率的成像性能，很難應(yīng)用于手機(jī)等小型化設(shè)備上，不足以適應(yīng)科技的高速發(fā)展。 “智能視覺感知芯片”將達(dá)成光學(xué)感知的技術(shù)革新并有效解決現(xiàn)存問題。通過數(shù)字自適應(yīng)光學(xué)技術(shù)矯正系統(tǒng)像差和環(huán)境像差、實(shí)現(xiàn)高速重構(gòu)目標(biāo)景物高精度三維信息，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)使用普通的低成本小型化單鏡片即可實(shí)現(xiàn)高分辨率成像，同時(shí)該芯片能夠適用于不同的光學(xué)系統(tǒng)，包括大口徑天文成像，實(shí)現(xiàn)高分辨率遠(yuǎn)距離成像，克服大氣湍流干擾。 2. 解決方案 團(tuán)隊(duì)提出“智能視覺感知芯片”概念，該種芯片擁有多項(xiàng)優(yōu)勢(shì)：全球領(lǐng)先的4D感知技術(shù)，自適應(yīng)抗干擾；創(chuàng)新的透鏡設(shè)計(jì)方案結(jié)合自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)算法，可通過單攝像頭模組實(shí)現(xiàn)原多攝像頭模組功能，大幅降低現(xiàn)有成本、體積和功耗，顯著提升分辨率。通過對(duì)目標(biāo)場(chǎng)景進(jìn)行多維度的密集采樣，將多維度的耦合信息解耦，重構(gòu)傅里葉面的非期望相位分布，實(shí)現(xiàn)高速大范圍的自適應(yīng)光學(xué)矯正，顯著降低光學(xué)成像系統(tǒng)尺寸與成本，提升成像效果，同時(shí)具備三維深度感知能力。 合作需求 尋求消費(fèi)電子等領(lǐng)域有相關(guān)技術(shù)開發(fā)、市場(chǎng)推廣經(jīng)驗(yàn)，能推廣本技術(shù)落地的高科技企業(yè)，可以進(jìn)行深度合作。