经调查研究,目前世面上有很多关于人工智能的课程,也有一些嵌入式系统设计及应用的课程,随着人工智能技术不断发展,并不断进入日常生活,各种嵌入式系统的智能水平越来越高,智能系统设计成为嵌入式设计的核心内容,必须结智能技术与系统设计,也就是要把智能人机交互,比如计算机视觉等,智能决策,智能运动控制,比如路径规划等,融合到嵌入式系统设计,但是几乎没有将人工智能类研究与嵌入式系统设计与应用结合的课程。
本课程在这样的背景下建设而成,仍将坚持“做中学”的教学模式,以项目驱动学生学习,在项目中提升学生的创新意识和创新设计能力。
课程拟沿用之前的专题方式进行进一步建设,每个与人工智能和嵌入式系统设计的专题都围绕一个项目开展,在项目中学生学习知识,提高设计能力。
专题一:机器学习算法与应用
介绍什么是机器学习,机器学习算法的发展,机器学习的应用,机器学习的分类,机器学习算法介绍(包括回归算法,神经网络,支持向量机,聚类算法,降维算法,推荐算法),机器学习算法的应用。重点介绍一个机器学习的应用——情感识别,使用情感字典方法实例及演示,使用机器学习方法实例及演示。
专题二:智能化人机交互
课程内容分为两部分,第一部分是介绍基于可穿戴式传感器的人机交互方式,重点分析了如何使用佩戴式传感器,实现对机械臂的控制功能。第二部分是关于无佩戴的自然人机交互方式,重点介绍了基于超声波和WiFi信号的多普勒效应的人机交互方式,系统分析了从信号采集到模式分类的完整流程;同时,也重点介绍了使用WiFi的无线信道状态信息,实现人体运动信息的识别与人机交互。
专题三:计算机视觉
计算机如何理解图片;CV概念、发展、挑战、技术框架;预处理算法、特征提取算法、匹配算法、分割算法、机器学习在CV中的应用、相关数据库简介;3D视觉交互,包括以下内容:体感传感器介绍,PCL库;人姿态识别、手势识别;行人检测算法、相关数据库。
专题四:图像处理算法
图像处理及目标检测。主要内容包括:图像处理基础知识,图像特征点检测,图像配准,激光光斑检测基本概念及要求。
专题五:智能控制算法
介绍智能嵌入式系统中智能控制算法设计,包括模糊控制和混沌控制系列算法,基于神经网络的智能控制算法,以及基于机器学习的专家控制系统的设计;介绍智能控制算法的仿真;并以机器人自主行走的控制算法设计为例,介绍智能控制的具体工程实现。
课题题目:机器人自主行走——设计要求:了解 SLAM、EKF-SLAM等算法,了解专家控制系统的构建,针对不同足数机器人的详细设计方案、给出详细设计实现、分析实验结果,撰写实验报告。
专题六:智能嵌入式平台及网络通信
首先介绍智能嵌入式系统的概念,组成、应用,发展和未来;哪些场景适于应用智能嵌入式系统;接着介绍intel开发板的生产和发展,特点及应用,相关学习资源介绍;最后介绍应用智能嵌入式系统时,一般在哪些方面涉及定制开发及开发的相关方法。
专题七:Intel嵌入式设计大赛获奖作品
选拔参加Intel嵌入式设计大赛的学生,支持和指导开展竞赛的系统开发,并邀请请Intel技术人员介绍Intel产品特点及最新发展动态。
参考资源:
[1]http://rogerioferis.com/VisualRecognitionAndSearch2014/Resources.html
[2]http://www.cs.cmu.edu/afs/cs/project/cil/ftp/html/v-source.html
[3]http://blog.csdn.net/langb2014/article/details/533920
[4]Andrew Ng.斯坦福大学机器学习PPT〔DB/CD〕
[5] Tom M.Mitchell.机器学习 [M] .北京:机械工业出版社,2016.04
[6] 北京科技大学机器学习PPT.北京:北京科技大学
[7]汪亮,基于可穿戴传感器网络的人体行为识别技术研究[D].南京:南京大学,2014:1-2.(WANG L.Research on wearable sensor network based human activity recognition technologies[D].Nangjing: Nanjing University,2014:1-2.)
[8]Leap Motion. Leap Motion Controller [EB/OL]. [2014-12-28].
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肖玲.无线体域网中人体动作监测与识别若干方法研究[D].湖南:湖南大学,2014:1-3(XIAO L.Rearch on key technologies of human activity monitoring and recognition in wirelesw body sensor networks[D]. Hunan:Hunan University,2014:1-3)
Rafael C. Gonzalez, Richard E. Woods and Steven L. Eddin(Digital Image Processing, Third Edition)阮秋琦,阮宇智等译,数字图像处理第三版, 电子工业出版社,2011.06。
Rafael C. Gonzalez, Richard E. Woods and Steven L. Eddins,(Digital Image Processing Using MATLAB Second Edition)阮秋琦等译,数字图像处理MATLAB版, 电子工业出版社,2013.04