基于图像识别的宠物综合服务移动管理平台

刘少林 游国强 曾燕 刘盼

摘要：现有的各类宠物信息系统，大多关注于宠物商品的销售与管理，对于宠物的综合服务管理问题的关注有所欠缺。文章针对现有宠物信息采集、分享、服务的痛点，基于人工智能图像识别和微信小程序技术，建立一个智能、多样、便捷的宠物综合服务移动管理平台，构建流浪宠物领养、遗失宠物寻回、宠物信息交流的新模式，实现智能化的宠物综合服务管理，促进宠物综合服务管理水平的提高。

关键词： 人工智能; 图像识别; 微信小程序; 宠物综合服务平台

中图分类号：TP393      文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2022）14-0058-03

1  概述

随着我国社会经济的高速、深入发展，人们的休闲娱乐、情感寄托方式呈现出个性化、多元化的发展趋势。宠物在人类生活中扮演着越来越重要的角色，推动我国宠物行业的飞速发展，也给宠物服务管理提出了新的要求。本项目对宠物服务管理需求及现状的调查研究发现，现有的宠物服务平台仍然存在以下缺陷：

1）平台服务类型单一：现有平台的服务主要针对宠物商品的购物需求，导致养宠用户日益增长的个性化服务需求（如：流浪宠物管理、宠物遗失与寻回、宠物社交、宠物健康管理等）无法得到及时满足;

2）平台信息处理模式单一：现有平台的服务管理主要针对宠物文本信息完成相关的管理服务（如：宠物文本信息发布、查询及管理），对于当前大数据环境下，如何利用人工智能相关技术，实现基于图像、视频的多媒体信息管理模式缺乏深入研究。

3）平台设计同质化严重：现有平台多针对垂直领域应用，每类平台的功能基本类似，且不同类别的平台间缺乏互通性，导致用户需使用多个平台才能完成日常管理工作，造成现有宠物平台用户体验欠佳的现实局面。

另一方面，基于深度学习的人工智能技术在各种应用场景中取得了令人瞩目的成就，如：人脸识别、语音识别、机器翻译等。基于神经网络的对象识别算法显著提高了识别精度，面向文本、图像、音频、视频信息的识别应用，正在各种应用领域构建全新的应用模式，凸显其在智能化方面的显著优势。同时，微信小程序作为一款轻量级应用，具有庞大的潜在用户群。其设计合理、使用成本低、对开发者友好等特点使得微信小程序迅速獲得了大量关注。将微信小程序用于宠物管服务理领域，不仅方便宠物平台软件的运维，更方便平台的推广和建立宠物社交圈文化。由此可见，基于图像识别的智能化及微信小程序的通用性、便利性，将有利于促进本平台的实施与开发，形成满足多样化宠物综合服务需求的移动管理平台。综上，项目拟开展广泛深入的宠物综合服务需求的调查研究，基于图像识别和微信小程序技术，建立一个智能化、多样化、便捷化的宠物综合服务移动管理平台，构建宠物服务移动管理的新模式。

2 功能设计

项目基于宠物市场的需求分析，利用微信小程序的通用性、便利性，设计和开发基于人工智能图像识别的宠物综合服务移动管理平台。该平台通过集成传统的宠物服务需求（如：信息分享、商品购买）及个性化宠物服务需求（如：宠物爱好者兴趣相关的宠物识别、宠物领养、宠物巡回、宠物社交等），实现智能、多样、便捷的宠物综合服务。该平台的总体功能结构图如图1所示。

该平台由主页显示、宠物识别、宠物领养、宠物寻回、爱宠论坛、宠物视频时刻、日常资源、消息通知和用户中心九个主要功能模块组成，布局共分为四个主页面，各页面的具体功能如下：

（1）主页显示页面：该页面主要负责显示搜索功能、宠物识别、宠物领养、宠物寻回、宠物百科。

① 宠物识别：用户上传图片，通过图像识别辨别宠物的品种及其所处年龄段，并显示该宠物品种的百科信息。

② 宠物领养：用户可以对预领养的流浪宠物进行图像识别，辨别宠物的品种及其所处年龄段，并显示该宠物品种的百科信息，以辅助用户是否对流浪宠物的收养做出决策。用户也可以借助此模块发布宠物的待领养详细信息，其他用户可以借助平台与发布者进行沟通获取领养权。

③ 宠物寻回：用户通过上传联系方式和遗失宠物的图片、年龄、遗失地点等其他信息，发布者还可以选择进行有偿或无偿发布寻找令。其他用户在宠物识别时会先进行判定是否为已发布遗失宠物，如果是已发布遗失宠物，提示拍照用户该宠物为遗失宠物及是否领取寻找令并向发布者提供照片。若拍照用户领取寻找令，则将发布者的联系方式告知拍照用户。用户也可以主动寻找，通过宠物识别判定是否为已发布遗失宠物，待确认后领取寻找令。

④ 宠物百科：平台收集丰富的宠物百科信息供用户浏览。

（2）爱宠论坛：该模块包括了搜索论坛、发布论坛和宠物视频时刻。主要为用户提供一个社交分享平台。

①搜索论坛：用户根据自己的意愿搜索感兴趣的论坛。

②发布论坛：用户可以根据自己的意愿发表论坛帖子。

③宠物视频时刻：宠物主可在此分享宠物日常图片、有趣视频。

（3）宠物服务页面：该模块包括了宠物饲养手册、宠物食品及饰品和宠物医疗，给宠物的健康成长提供参考。

①宠物饲养手册：平台收集宠物喂养的注意事项，分类整理供用户浏览学习借鉴。

②宠物商城：提供用户浏览宠物食品、饰品等产品，提供商家入驻功能。

③宠物医疗：提供常见的宠物不健康处理措施。

（4）用户中心页面：该模块包括了用户的基本信息，比如头像、昵称、性别等，我的宠物信息、我的领养记录、我的发布、我的关注、消息通知及设置。

①我的宠物信息：主要显示宠物的基本信息，如宠物头像图片、宠物名字、爱称、性别、年龄、名气排名等。

②我的领养记录：记录用户在平台上进行的宠物领养记录。

③我的发布：记录用户发布的论坛帖子及宠物视频时刻。

④我的关注：主要显示用户所关注的论坛或者宠物信息。

⑤消息通知：提示用户收到的回复及点赞信息等。

⑥设置：这部分只要包括用户个人信息设置、黑名单、不同网络状态下的图片及视频的质量设置、使用指南、清除缓存、关于我们、退出登录等功能。

3 系统详细设计

采用微信开发者工具作为本平台开发工具，采用腾讯WePY2作为开发框架，小程序云开发作为开发方式。小程序云开发弱化了后端及运维，无须搭建服务器，使用微信平台提供的API即可完成核心业务的开发，通过编写云函数实现自身业务逻辑。采用云数据库作为平台的数据库，数据库使用JSON数据库，采用键值对应的方式存储数据，如图2所示。

平台拟采用卷积神经网络作为图像识别的网络框架模型。该模型基于图像底层特征，采用参数的权值共享机制，通过多轮学习得到图像的语义特征，从而实现对象识别。本项目组拟基于斯坦福大学宠物图片数据集进行前期实验，每个宠物种类随机挑选总样本的2/3图片作为训练集，剩下的 1/3用来测试集。将预处理后的训练集图片输入到模型，训练模型，获得训练结果，然后让测试集进行识别，如图3所示。

卷积神经网络是深度学习中的一类神经网络，被广泛应用于计算机视觉。不同于传统的神经网络，卷积神经网络引入了卷积层与池化层两个新概念，它们与传统神经网络中密集连接层的最大不同就在于更关注图像的局部，以此识别图像中的局部特征，再对所有局部特征做整合，从而模拟人类视觉上识别图像的逻辑。

卷积层的作用主要是提取特征。其工作思路为：为卷积神经网络的每一层设置一组特定尺寸的卷积核，卷积核与图片数据在网络中的表示形式类似。处理每一层时，网络会扫描当前特征图中与卷积核同等尺寸的每一个子图，对该子图与卷积核按位点乘运算并求和，便得到了下一层表示中该部分的值。图4为一个二维情况下卷积运算的例子。

3.1 部分页面功能流程图

1）主页显示页面：该页面主要负责显示搜索、宠物识别、宠物领养、宠物寻回、宠物百科等功能，如图5（主页显示页面流程图）、图6（主页显示页面效果图）所示。

2）用户中心页面：该模块包括了用户的基本信息，比如头像、昵称、性别、我的宠物信息、我的领养记录、我的发布、我的关注、消息通知及设置等，如图7所示。

3.2 部分数据库表设计

本系统中的信息表有：用户信息表、宠物饲养手册信息表、宠物医疗知识信息表等。数据库中表的详细设计结构举例如表1～表3所示。

4 结束语

国内的宠物软件市场还有巨大的发展空间，市场上暂未出现宠物服务的独角兽企业，宠物服务软件的种类和数量虽多，但产品形式单一，缺乏模式上的创新，用户的个性化需求得不到释放。此外，软件设计缺乏新颖性，界面的 UI 设计单一俗套，宠物服务软件应结合宠物本身“萌”的特点，给人以亲切可爱，耳目一新的感觉。

在国外发达国家，宠物作为独立的产业已经发展有两百年左右的历史了，已经形成从繁殖、训练、宠物用品、玩具、医疗、服务的产业链条。宠物经济、宠物食品、宠物用品、宠物店、宠物医院等新兴产业如雨后春笋一般迅速成长，宠物市场日趋繁盛。国外宠物应用软件也日益成熟。

国内外宠物服务软件市场均已得到一定程度的发展和应用，但该类软件仍旧缺乏对个性化宠物服务需求的挖掘，因此，研究设計具有操作智能化、需求个性化的宠物综合服务移动平台是一个极具现实意义和市场发展潜力的研究课题。

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收稿日期：2021-12-30

基金项目：湖南省大学生创新创业训练计划项目（S202010554030）

作者简介：刘少林（2000—），男，湖南邵阳人，本科在读，主要研究方向为计算机科学与技术;游国强（2000—），湖南娄底人，本科在读，主要研究方向为软件工程;刘盼（2001-），男，湖南衡阳人，本科在读，主要研究方向为软件工程;曾燕（2001—），湖南衡阳人，本科在读，主要研究方向为计算机科学与技术。