发部时间：2022-01-11 浏览量：
大数据与人工智能产业
按照国家创新驱动发展战略要求，落实山西省第十一次党代会精神和“十三五”规划，山西大学通过整合相关学科资源组建“山西大学大数据科学与产业研究院”，以计算机科学与技术、统计学、应用数学为支撑学科，与众多其它学科进行深度交叉研究，致力于人工智能与大数据相关的科学研究、人才培养和产业创新。
l 化学结构式检索技术
l 微光视觉增强技术
l 基于照片的PM2.5污染评估技术
l 文档图片高清处理系统
l 弱监督学习框架下的语义分割技术
l 真实、复杂环境下的显著性目标检测技术
l 复杂环境中的计数技术
l 微观三维重建技术
l 图像去雾技术
l 智能电子版书写系统
l 电子顺磁共振成像技术
l 脑卒中患者远程智慧康复云平台系统
l 认知功能评测云平台系统
l 煤矿安全
l 火眼一号
l 区块链技术
化学结构式检索技术
研发的化学结构式检索技术的核心算法是本团队自主开发的演化深度融合算法（EDF）。改技术通过将化学结构检索转化为多视图学习问题,并利用演化算法和神经架构搜索自动搜索多视图融合的网络架构。此外，该技术不依赖于SMILES、MOLfile等专业的文件格式，而是直接使用化学结构图片作为检索信息。该技术可供不同专业背景的人士使用，特别是没有生物、化学等专业背景的人员也可以方便快捷的通过一张图片检索所需的化学结构信息。该技术不仅检索精度高，而且对检索图的格式、分辨率要求低。
微光视觉增强技术
本成果是一种直接对极低照度图像进行处理的微光图像增强技术，基于普通CCD光信号探测元件采集微弱光信号，利用人工智能手段重构具有良好亮度和对比度，自然真实色彩和更加符合人眼视觉系统特性的图像。该技术具有实时性和普适性特征，能应用于头盔式夜视仪、热成像夜视仪、微光夜视望远镜、微光夜视定位镜、微光夜视监控设备以及航空夜视机载设备等产品，有效解决夜间成像“拍不清、看不到”的难题。
基于照片的PM2.5污染评估技术
目前PM2.5的精确测量如滤膜称重法、振荡天平法以及β射线法等通常都需要专用的设备。这些设备通常只能测量某个固定观测点的PM2.5值。这些都会影响空气质量的准确检测。本技术充分利用历史PM2.5的测量值和对应的实景照片，综合使用图像处理技术和数据挖掘技术，只需要使用目标区域景物照片就能够快速估计其PM2.5指数，克服了传统方法通常只能定点测量的缺点，提供了一种能够快速估计大范围区域PM2.5的技术方法，从而可以应用到日常的出行、健康、天气预测等人类活动，并可用于大规模PM2.5污染指数的快速测量。
本发明与现有技术相比的优点在于：
（1）不需要制作或者使用特别的仪器以及化学试剂，仅使用目标区域的照片就能够识别PM2.5指数；
（2）当只有目标区域照片时，无法重建或者重复观察目标区域的环境因素，本方法仍然可以识别其PM2.5指数；
（3）能够直接识别大面积区域的平均PM2.5值，而不是定点观测。
文档图片高清处理系统
通过扫描得到的文档图片常常会带来以下的一些非常棘手的问题，如：字迹和图章不清晰；图像不干净，存在很多噪声等。该系统可以对文档图片进行高清化的处理，专业性较强，对不同的场景给出了最佳的解决方案，效果良好。软件的界面简洁明了，操作上手快，并且可以极其细致分区域的打磨每个图片细节。用户可以非常简单的完成：字迹和图章的加深、 图像噪声的去除等操作。同时也支持一些比较复杂的对极弱情况下的图章增强操作。
弱监督学习框架下的语义分割技术
弱监督语义分割系统通过计算机视觉与机器学习等技术，自动分割给定图像或视频中的目标，通过准确分割出图像目标轮廓，有助于智能机器快速掌握物体在空间的位置区域。更进一步，利用人工智能、全球定位协同合作，可以应用在汽车等驾驶工具上，在没有任何人工干预的操作下，能识别出树木、人、动物等不同目标，自动避让可能出现的交通事故来源，安全平稳地行驶在真实的街道，实现自动驾驶技术。不仅可以帮助减少车祸，还能大幅度降低交通拥堵等情况。
这些技术的应用能够将人工智能算法推广至汽车等行业，实现产业升级，同时将人从繁重的、机械的任务中解脱出来，让生活变得更便捷、更美好，推动经济社会高质量发展可持续化发展。
真实、复杂环境下的显著性目标检测技术
显著性目标检测系统旨在利用人工智能、计算机视觉和图像处理等技术，在无需人工干预、快速、准确地实现真实、复杂场景的智能化管理，例如城市交通分流管理、人口检测、安全监督、智能预警。随着更深层次的发展，使用大数据、机器学习等计算机相关领域技术，评估整个城市的现状并规划未来的发展，合理运用公安系统工作处理过程中的大数据，同时结合当前城市公安系统的发展趋势，以城市某区域为例进行智能的干预，自动调节目标区域的发展方向，再推广至整个城市，助力城市智能化发展。项目的应用将能够优化城市交通的监测和管理体系，为城市的智能化发展提供技术，便捷警员的管理和出警工作流程。大数据和计算机视觉在公安系统中起到至关重要的双重作用，体现在公安人员搜查、交通智能化管理和对公安系统资源的合理分配等。使得在公安系统监管下的区域变得更加智能化、人性化和安全性，有效预防突发事件或危机事件的发生，实时准确的帮助公安人员搜索检测目标，实现真正的安全智能城市。
复杂环境中的计数技术
系统以视频监控大数据的采集、汇聚、整合为具体举措，构建“互联网+安防”的核心数据资源；以AI算法引入、业务流程重塑、业务模型优化为技术手段，构建“互联网+安防”新型安防大数据应用体系；以全域覆盖、高度集成、智能分析为目标任务，构建“互联网+安防”综合服务平台。密集人群估数系统旨在通过计算机视觉与机器学习等技术，无需人工干预的情况下，对于给定的监控图像或监控视频，自动统计人群中的瞬时人数。通过准确估计当前监控场景的人群密度，对于某些超过阈值的场景即时进行风险预估，适时发出警报，协助管理人员制定相应的安保措施，提前启动应急方案，并在最大程度上降低误报和漏报的现象。更进一步，利用大数据挖掘与机器学习等技术，对人群行为进行智能分析，自主识别检测异常行为，如人群骚乱、逃散、打架斗殴、非法集会等，在人群异常行为发生之初或之前进行识别、预判、发出警报，预防和制止纠纷，预防打击违法犯罪活动，有效减少或避免密集场所突发异常事件，优化警力配置和部署，维护稳定、保障安全。
微观三维重建技术
研制的微观三维重建技术可有效的克服现有微观三维重建设备普遍存在数据难以共享、重建效率低下、设备集成昂贵和模型扩展复杂等问题，其三维重建精度与重建效率均达到世界主流微观三维重建设备水平。目前该技术已成功应用于人民币质量检测、新能源电池检测与印辊墨量估计等领域，未来在微加工、印刷业、煤炭生物行业具有广泛的应用前景与较高的市场价值，可为山西省的转型跨越式发展提供科技支撑。
图像去雾技术
高速公路、民航机场因强浓雾的出现而实施封路和停班的现象屡见不鲜，给运输业造成了严重打击，许多对运输时限有较高的要求的行业都受到了一定的影响。交通事故的发生频次和数量也较正常天气有大幅增加，给居民的生命财产安全带来巨大损失。此外，雾霾天气时，户外景物图像的对比度和颜色都会被改变或者退化，使得图像中包含的许多特征信息变得模糊甚至被覆盖，导致视频监控产品不能采集到清晰的现场图像，对安全城市的建设以及各类场所的安全防范的实施和管理产生了严重影响。我们针对现有的去雾算法参数量复杂、推理时间较慢、去雾图像保真度差等问题做出了改进，实现一种基于人类视觉感知模型的数字去雾技术。
图像去雾技术拥有广泛的应用场景：在监控领域，可以有效地提高户外监控的在恶劣气候条件下的图像质量；在无人机航拍方面，可以有效提高无人机在恶劣气候下的作业能力。
智能电子版书写系统
山西大学计算机科学与技术学院陈红星副教授开发的“智能电子板书写系统”，集成了电子显示设备、电子触控设备及模拟实现黑板和电子教学资源功能的计算机软件，解决了传统黑板/白板书写内容不能数字化及同步存储、粉尘或液体笔溶剂气味污染等痛点问题，克服了现有电子板单屏内容显示、批注不便、电子课件播放过快等问题。
该技术突破了产品的整体结构、字迹呈现、擦除、多屏显示、通用资源处理、大数据分析等关键技术瓶颈，模拟黑板总数≥1000，电子教学资源页数≥1000；产品包括单屏、双屏双板、三屏双板、三屏三板系列；单屏有65、70、75、86 寸四种普通规格和98、105 寸两种超大规格。
相关研究成果获国家发明专利7 项、实用新型专利2 项；该产品获第五届中国发明展览会金奖、第六届深交会优秀产品奖。山西卫视新闻联播、黄河新闻、山西经济资讯、山西科技报、新华网等媒体对产品进行了报道。
山西大学东山校区应用场景
电子顺磁共振成像技术
电子顺磁共振成像（EPRI）是一种新颖的代谢成像技术，可以对活体内部的氧气浓度、PH值、氧化还原位等代谢信息进行高分辨高精度成像。与CT、MRI及PET等成像模态融合，可以更好地进行医学诊断和病理分析。当前，其最重要的应用是基于氧图像导航的肿瘤精准放疗。我们研究聚焦于EPRI的三维图像重建技术。
此设备是国内第一台EPRI成像仪，EPRI成像系统的核心重建程序是由山西大学和芝加哥大学共同开发的。
新冠肺炎疫情预测预警云平台系统
山西大学复杂系统研究所靳帧团队开发的新冠肺炎疫情预测预警云平台系统旨在围绕新冠肺炎疫情，瞄准全球疫情传播动态，利用网络爬虫技术收集疫情相关的多源数据，构建新冠肺炎疫情大数据库，结合人工智能与动力学等方法，建立集“预测预警、防控措施模拟、风险评估”等功能于一体的预测预警云平台，多维度、多尺度综合展示新冠肺炎疫情的传播流行规律。基于该平台形成的计算结果、建议等报送科技部3次，教育部（与南开大学、南京医科大学合作报送）7次，中国疾病预防与控制中心21件次，山西省科技厅23次，山西省科协1次。同时，该平台获得“第二十二届中国国际工业博览会高校展区优秀展品奖”，以及获得计算机软件著作权登记1项。
脑该系统面向脑卒中患者，聚焦院外远程日常健康管理、术后康复与随访等问题，山西大学复杂系统研究所靳帧团队重点解决了在缺乏临床医生参与情况下的患者肢体运动功能量化评定关键技术。通过构建"医院-社区-家庭"三级康复服务体系，真正意义上实现患者的"足不出户"零距离康复。目前，该系统已在山西白求恩医院、苏州大学附属第一医院、嘉兴市第二医院、苏州市相城人民医院等机构开展临床示范应用，共服务500余名脑卒中患者，累计搜集约15,000条有效肢体运动数据。
卒中患者远程智慧康复云平台系统
认知功能评测云平台系统
依托“136兴医工程”项目，山西大学复杂系统研究所靳帧团队与山西医科大学第一医院神经内科李阳团队联合成立了“认知运动感知、评定与调控联合实验室”，重点围绕认知和运动两大功能的诊疗及科研需求，充分发挥双方的各自优势，紧跟国际前沿动态，利用人工智能、大数据分析、物联网和穿戴式设备等技术，研究认知障碍疾病的早期诊断与筛查，定量感知、评定与调控，以及覆盖“医院-社区-家庭”的远程示范应用与效果评价等。截止目前，双方联合申报了中央引导地方科技发展专项资金项目1项（150万元）、山西省卫健委“四个一批”科技兴医创新计划项目1项（15万元）；申请软件著作权2项，发表学术论文5篇。合作开发的“认知功能评测云平台系统”已上线试运行一年左右，累计服务患者3000余人，该系统目前正处于成果转化阶段。
煤矿井下瓦斯预警及监测监管综合管理系统
大数据科学与产业研究院致力于数据挖掘与机器学习，围绕煤炭、煤层气、旅游、基础教育等支柱产业和重点行业，研发了系列智能软件，对我省转型跨越与企业的信息化建设起到了重要的促进作用。 研发的“煤矿井下瓦斯预警及监测监管综合管理系统” 在山西焦煤集团、山煤国际、霍尔辛赫、鹿台山等30余个煤矿企业部署应用。
火眼一号
“火眼一号”——基于微光视觉增强的智慧城市用电安全预警平台由灾情监控装置和管理系统平台两部分组成，其装置由普通相机和工业相机构成，双目并行监控作业。用电安全预警平台系统是基于视频流的智能图像识别系统，利用最新的人工智能深度学习与大数据技术，代替人眼，自动识别各种早期火灾隐患，为安全生产保驾护航。
区块链技术
研发的基于区块链的教育摇号系统和基于区块链的能源调度系统都是将数据存储于搭建的区块链平台中而不是存储于中心化数据库中。这样可以保证数据永久性存储、数据不被篡改以及数据可溯源追踪。基于区块链的教育摇号系统主要实现的是将学生名单和摇号结果保存到区块链上，基于区块链的能源调度技术主要实现的是本地控制器端和微网中央控制器端的交互过程，并将能源数据存储到区块链上，可以对数据进行追踪。基于区块链实现的系统操作简单，数据安全性更高，能够保证数据的安全性和完整性。
