一种基于移动定位和深度学习的户外观鸟记录可视化交互系统

1.本发明涉及涉及深度学习、定位技术、鸟类识别技术领域，具体涉及一种基于基于移动定位和深度学习的户外观鸟记录可视化交互系统。


背景技术：

2.观鸟护鸟意识日渐完善，作为一个户外集体活动，观鸟“让人独处同时，也不感孤独”，既适合社恐，也适合交友。中国观鸟人群不断增加，且呈现年轻化、新人多、学历高、具有国际视野等特点。观鸟记录是日常观鸟必备，对个人是观鸟过程的见证，一个全新鸟种的记录，象征着个人的突破和意外的惊喜；对于科研保护，观鸟记录是鸟类保护研究的有机组成和重要补充，意义非凡。因此专业观鸟者们希望，能有更多观鸟者积累数据，填补保护的空白。
3.当前数字化观鸟记录方式中，小程序功能单一，可靠性低；app多偏向信息查询，不便于实时记录，无法实现观鸟者边走边记的需求。且两种记录方式都偏专业化，设置固定的记录格式，不适合具有不同的记录需求和习惯的观鸟者，与实际观鸟行为习惯不符，存在一定的使用门槛，为记录带来阻碍。就观鸟记录的使用现状和最终用途而言，该领域迫切需要一个能够集观鸟记录与数据导出等功能于一体的准专业化观鸟记录系统，来满足现阶段的缺陷。


技术实现要素：

4.为了解决上述技术问题，本发明提供一种基于移动定位和深度学习的户外观鸟记录可视化交互系统，针对当前户外观鸟记录步骤繁琐、记录内容单一、记录内容非专业化等现状，通过该自定义记录系统使得户外观鸟记录记录过程更便捷、记录内容更专业、数据统计更全面，从而推动户外观鸟记录乃至户外观鸟活动的发展，将户外观鸟活动与数字化记录系统相结合，能够更科学准确记录户外观鸟的过程及结果，提升观鸟者观鸟过程的满足感与参与度，科学规范的观鸟记录内容也能为鸟类研究与保护工作提供宝贵一手资料，从而推动观鸟护鸟工作的同步进行。
5.为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：
6.一种基于移动定位和深度学习的户外观鸟记录可视化交互系统，包括登录及账号管理模块1、个人信息模块2、观鸟识别记录模块3、记录查询模块4、鸟类库模块5、时间轴模块6、记录方式&记录内容自定义模块7和系统设置模块8；
7.所述登录及账号管理模块1用于实现新用户注册及老用户登录功能，用户可选择不同注册方式，实现与其他社交媒体的绑定；
8.所述个人信息模块2用于设定并展示观鸟者自身观鸟经历及基本信息，是观鸟者本身对于自身观鸟经历的回顾和认证；
9.所述观鸟识别记录模块3用于实现基于观鸟者所持终端定位前提下，对观鸟过程
中所观测的鸟类信息进行实时记录及鸟类名称识别，记录完成后生成观鸟记录表；所述观鸟过程包括三种观鸟记录模式：随记模式、行走观鸟模式、定点观鸟模式；所记录的鸟类信息包括系统自动生成的记录时间、地点、天气、温度、经纬度基本信息以及系统无法自动生成的且需要观鸟者依据现场情况自行填写的现场噪声情况、生境信息、鸟类数量、飞行高度及距离；所述的鸟类名称识别基于图像识别技术实现，由终端摄像头拍摄待识别鸟类图片，输入到cnn卷积神经网络模型中，得到识别结果；若识别结果与观鸟者主观判断不一致，可由观鸟者手动修改识别结果，并同时将待识别鸟类图片纳入训练集中，对cnn卷积神经网络模型重新进行训练；
10.所述记录查询模块4用于查询观鸟者过往观鸟记录，按照观鸟时间、观鸟方式、鸟种记录或观鸟地点筛选查询观鸟记录表；
11.所述鸟类库模块5用于专业化鸟类信息查询，以目-科-种-详细信息顺序递进，包括鸟类分类及鸟类信息介绍，所述的鸟类详细信息包含鸟类图片、常见叫声查询及辅助识别、鸟类中文名、拉丁名和英文俗名、鸟类简介；在所述的鸟类简介中设有已记录和未记录区分标识，且附加鸟种观鸟记录表的跳转链接；
12.所述时间轴模块6用于以时间为排列依据，展示相对应的观鸟记录；
13.所述记录方式&记录内容自定义模块7用于自定义观鸟记录内容和记录方式，所述的记录内容包括鸟种名、数量、栖息地类型、干扰类型和垂直距离；所述的记录方式包括填空和选择；
14.所述系统设置模块8用于设置系统界面配色、账户安全和语言基本信息。
15.与现有技术相比，本发明的优点和有益效果在于：本发明提供一种基于基于移动定位和深度学习的户外观鸟记录可视化交互系统，针对当前户外观鸟记录步骤繁琐、记录内容单一的现状，通过该自定义记录系统使得户外观鸟记录更加便捷，从而推动户外观鸟记录乃至户外观鸟运动的发展，将户外观鸟活动与数字化记录相结合，能够更科学准确记录户外观鸟的过程及结果，提升观鸟者观鸟过程的满足感与参与度，科学规范的观鸟记录内容也能为鸟类研究与保护工作提供宝贵一手资料，从而推动观鸟护鸟工作的同步进行。
附图说明
16.图1为本发明基于移动定位和深度学习的户外观鸟记录可视化交互系统的一种实施方式框图。
17.图2为本发明基于图像识别技术实现鸟类识别的示意图。
具体实施方式
18.下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
19.本实施例提供一种基于移动定位和深度学习的户外观鸟记录可视化交互系统，如图1所示，包括登录及账号管理模块1、个人信息模块2、观鸟识别记录模块3、记录查询模块4、鸟类库模块5、时间轴模块6、记录方式&记录内容自定义模块7和系统设置模块8。
20.该系统主要功能如下：
21.一、个人信息管理及登录设置环节：由登录及账号管理模块1、个人信息模块2、系统设置模块8三个模块共同实现。
22.二、专业化鸟类信息查询环节：由鸟类库模块5实现。
23.三、观鸟记录内容自定义环节：由记录方式&记录内容自定义模块7实现。
24.四、观鸟记录环节：由观鸟识别记录模块3实现。
25.五、观鸟记录查询环节：由记录查询模块4、时间轴模块6共同实现。
26.六、记录可视化导出环节：上述的观鸟识别记录模块3、记录查询模块4还支持可视化导出功能。
27.上述系统一般使用流程如下：个人信息管理及登录设置、观鸟记录内容自定义、观鸟记录、观鸟记录查询、记录可视化导出。专业化鸟类信息查询作为鸟类资料查询、学习、印证等辅助功能，贯穿整个使用流程。
28.(1)个人信息管理及登录设置环节：由登录及账号管理模块1、个人信息模块2、系统设置模块8三个模块共同实现。
29.所述登录及账号管理模块1，其用于实现新用户注册及老用户登录功能，用户可选择不同注册方式，实现与其他社交媒体的绑定。例如，常用的手机号注册、微信注册、微博注册等。
30.所述个人信息模块2，其用于设定并展示观鸟者自身观鸟经历及基本信息，是观鸟者本身对于自身观鸟经历的回顾和认证。对于新注册用户，在注册的基本信息中需要填写个人信息，例如观鸟时间、观鸟经历和观鸟水平自评。后续可以根据实际情况对个人信息进行修改维护。
31.所述系统设置模块8用于实现该系统界面配色、账户安全、语言等系统基本信息，用户可根据自身偏好进行设置。
32.值得注意的是，个人信息管理及登录设置环节作为本实施例提供的基于移动定位和深度学习的户外观鸟记录可视化交互系统的设置部分，即是对于本系统用户账户及界面部分的常态化基本性设置，更是对于观鸟者自身情况的录入以及后续展示的重要前期准备部分，是整个系统构成的基本前提。
33.(2)专业化鸟类信息查询环节：由鸟类库模块5实现。
34.所述鸟类库模块5用于专业化鸟类信息查询，以目-科-种-详细信息顺序递进，该模块各界面均设置搜索框，便于检索查询，可查询的内容包括鸟种分类、鸟类信息、鸟种观测记录等，以便观鸟爱好者查看及比对。鸟类分类依据郑光美院士主编《中国鸟类分类与分布名录(第三版)》。在每个鸟种显示界面，除设置有鸟种照片、中英文俗名及拉丁名、鸟类信息简介外，还设置有收藏按键，观鸟者可根据自身喜好进行操作；设置有已记录和未记录区分标识，用于提醒该鸟种观鸟记录情况。本实施例中，通过对比观鸟识别记录模块中已记录的鸟种信息，对鸟类库中的相应鸟种添加标识(已记录和未记录)，并添加已记录的鸟种观测记录跳转链接，可实现精确到各鸟种的观鸟记录查询，供用户查询、补充记录或修改记录。上述专业化鸟类信息查询环节，是基于专业化鸟种分类基础之上，所整理的单个鸟种基本信息介绍中还特别引入鸟声介绍，供观鸟者参考学习比对，便于观鸟者户外根据鸟类叫声情况分辨判断鸟种类别及鸟类活动。
35.(3)观鸟记录内容自定义环节：由记录方式&记录内容自定义模块7实现。
36.所述记录方式&记录内容自定义模块7用于自定义观鸟记录内容，可根据观鸟者自身观鸟记录习惯及观鸟记录用途进行自定义记录内容编辑，常见记录内容为鸟种名、鸟类数量、栖息地类型、干扰类型、垂直距离等，用户可根据观鸟记录用途及观测习惯进行自定义修改添加，上述记录内容的记录方式也可以根据观鸟者自身记录习惯设置不同记录方式的切换，如填空、选择等。本实施例中，以选择方式进行记录的，在每一种记录内容下均设有预选项，例如栖息地类型下的预选项包括雨林、热带季风林、城市、沙漠与半沙漠、高山及高原、洞穴、两极地区等。观鸟者根据自身记录用途及习惯设置的记录内容，直接反馈至观鸟识别记录模块中用于实现实时观鸟记录环节。
37.上述观鸟记录内容自定义环节，是本实施例提供的基于移动定位和深度学习的户外观鸟记录可视化交互系统核心环节，是根据实际观鸟记录行为中记录内容对于不同观鸟者用途各异、记录方式的差异以及内容的不同需求所作出的调整，为观鸟者提供了自定义的空间和可能，以便满足自身的不同需求，更是该系统开发和存在的意义。
38.(4)观鸟记录环节：由观鸟识别记录模块3实现。
39.所述观鸟识别记录模块3用于实现基于观鸟者所持终端定位前提下，对观鸟过程中所观测的鸟类信息进行实时记录及鸟类名称识别，观鸟记录完成后自动生成观鸟记录表。定位技术的位置信息基于《自然资源部2020年标准地图》，采用随记、行走观鸟、定点观鸟三种观鸟记录模式，实现观鸟者观鸟过程边走边记便捷记录。可采用基于gps的定位技术，如差分gps(dgps)、辅助gps(a-gps) 等，或者采用下行链路观测到达时间差(otdoa)方法实现定位。
40.所述的观鸟识别记录模块3中的随记、行走观鸟、定点观鸟三种观鸟模式是对于目前实地观鸟过程的归纳与梳理。随记模式：没有特定的观鸟计划、目标与路线，在不经意间观测到鸟类行为后进行记录；行走观鸟模式：观鸟者基于一条行进中的路线进行观鸟，该路线既可以提前规划也可以视实际观鸟情况任意安排，行走观鸟记录有明确的起始点已经对应的经纬度坐标，是对指定区域内的鸟类所进行的有目的的观鸟活动，是目前观鸟常见的观鸟行为之一。定点观鸟模式：观鸟保持相对位置，在该位置观察过往鸟类并做相应记录，与行走观鸟而言，是一种不同的观鸟方式，其意义和结果也不同。
41.观鸟记录环节，不仅对于观鸟的方式做了主流划分，对于记录内容更是做出了区别化的分类，既有系统自身设置的海拔25、经纬度坐标26、观鸟样区划分 27、地图显示方式选择28、观鸟运动配速29、观鸟路线记录30、观鸟时长记录 31、步数统计32、生境照片拍摄上传33，也有根据上述观鸟记录内容自定义环节所自定义的观鸟记录内容，使得观鸟记录更加完善且科学。交互界面中设置有“开始观鸟”、“暂停观鸟”、“恢复”及“结束”按钮，在观鸟开始后，会实时显示并记录运动平均配速、运动耗时、步数、经纬度、海拔信息等。
42.其中，观鸟样区划分是对地图按照经纬线划分为等面积的正方形区域，采用统一的编号方式，便于后期数据处理及识别。地图显示方式选择是指用户可根据喜好选择不同的加载地图，例如高德地图、高德卫星地图、openstreetmap、等高线地图、徒步+骑行地图、道路详情地图等。观鸟运动配速是指观鸟者本身在该段观鸟运动中的实时移动速度。
43.所记录的鸟类信息包括系统自动生成的记录时间、地点、天气、温度、经纬度基本信息以及系统无法自动生成的且需要观鸟者依据现场情况自行填写的现场噪声情况、生境
信息、鸟类数量、飞行高度及距离；所述的鸟类名称识别基于图像识别技术实现。本实施例中，如图2所示，由终端摄像头拍摄待识别鸟类图片，输入到cnn卷积神经网络模型中，得到识别结果；若识别结果与观鸟者主观判断不一致，可由观鸟者手动修改识别结果，并同时将待识别鸟类图片纳入训练集中，对cnn卷积神经网络模型重新进行训练。
44.cnn卷积神经网络仿造生物的视知觉机制构建，可以进行监督学习和非监督学习，其隐含层内的卷积核参数共享和层间连接的稀疏性使得卷积神经网络能够以较小的计算量对格点化特征，例如像素和音频进行学习、有稳定的效果且对数据没有额外的特征工程要求。cnn卷积神经网络深度学习技术为首次运用于观鸟识别记录领域，能够在现有移动终端完整运行并产生较好效果。
45.(5)观鸟记录查询环节：由记录查询模块4、时间轴模块6共同实现。
46.所述记录查询模块4用于查询观鸟者过往观鸟记录，可按照观鸟时间、观鸟方式、鸟种记录和观鸟地点等不同方式对观鸟记录进行筛选，观鸟记录表内容包含但不局限于鸟类基本信息、观测地点基本信息、观鸟时间基本信息、观测所用设备、观鸟人员及观测人员移动轨迹，以鸟种信息列表式排列。
47.所述时间轴模块6用于以时间为排列依据，展示相对应观鸟记录，每条记录显示内容为开始时间、结束时间、开始地点、观鸟过程中的行走距离及路线、观察者等基本信息，可实现与上述观鸟记录表的对应链接及跳转。
48.此外，上述鸟类库模块5中“已记录”标识中的跳转链接也可以实现相对应鸟种观测记录的精确查询。
49.(6)记录可视化导出环节：除上述中的5种环节以外，所述的观鸟识别记录模块3、记录查询模块4等还可以实现记录内容的可视化导出。
50.所述观鸟识别记录模块3待单次观鸟活动结束后，系统参照以往综合观鸟情况，统计并显示于本次观鸟活动情况对比，最终生成带有观鸟者头像、时间以及带有类似“恭喜刷新单次观鸟鸟种数量记录”“恭喜新增3种未观测鸟种”等对比数据，观鸟者可选择背景图片上传替换后，生成观鸟记录表或图片保存至手机，也可直接分享至社交媒体及好友。且所述观鸟识别记录模块3中的观鸟记录表支持分享功能，能够通过微博、邮件、qq、微信等主流社交媒体及办公软件实现分享；观鸟记录表支持可视化导出，导出格式为照片、记事本、word、excel等，可供观鸟者上传至权威观鸟记录网站或供专业鸟类研究人员科研记录。
51.本实施例中，可导出的文件信息包含观鸟记录的整体信息，包含观测时间、观测人员、观测方式、观测所用设备、观测人员移动轨迹等，所对应的每条所观测的鸟种记录信息应包含系统自动生成的鸟种中英名称、拉丁名、经纬度、海拔、温度、湿度、环境类型等以及观测者自行添加的该鸟种被观测时的行为、数量已经相对应的环境具体信息。
52.此外，若想对过去的观鸟记录表进行导出，则可通过记录查询模块4查询定位到过往观鸟记录，筛选后以可视化图片等方式导出保存分享。
53.需要特别说明，上述各环节，除专业化鸟类信息查询环节不参与使用顺序排列且自由贯穿整个使用流程外，剩下各介绍流程即为本实施例提供一种基于移动定位和深度学习的户外观鸟记录可视化交互系统大致使用流程。
54.本实施例提供的一种基于移动定位和深度学习的户外观鸟记录可视化交互系统，是集鸟类信息查询、观鸟记录内容自定义、观鸟记录、记录查询、可视化记录导出等功能与
一体的准专业化户外观鸟记录app终端交互系统，为户外观鸟者特别开发设计，潜在观鸟爱好者、鸟类研究专业学者专家也为该系统使用目标用户。
55.需要注意的是，除非另有说明，本技术使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。
56.以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的范围当中。