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基于前后端分离技术的图像数据集标注系统构建*

更新时间:2016-07-05

0 引言

目前图像数据集的规模及对其信息的标注逐渐成为提高计算机视觉系统准确率的关键因素。随着便携式设备的不断发展,用户能随时随地产生大量的图像数据,使得图像资源的生成变得极其便利。同时,基于众包模式[1]对图像数据集进行标注,能使其信息更为合理和准确。如图像美学计算,图片的美感信息需要来自于大量用户评价,仅依靠少部分人的标注则很难提高其准确率。

目前的图像数据集标注系统以基于传统的B/S架构实现为主。首先,该方式仅适于少数人通过PC平台进行操作,较难应用于众包模式的图像集标注。其次,基于传统的B/S架构构建的平台前后端耦合度高较高。该缺点导致后端系统服务对象单一、开发过程中前后端职责不明确、系统后期扩展及维护成本高等问题[2-4]。因此,本文提出了一种适于众包的基于前后端分离技术的图像数据集标注系统。该系统能以竞赛发布的方式收集与主题相关的图片,并为用户提供对图片评论、打分的功能。通过众包模式在构建图像数据集的同时收集对图像的标注,为计算机视觉系统如图像美学提供丰富和准确的基础数据。

1技术基础

1)MVC设计模式

MVC设计模式,将应用系统划分为三层:模型层(Model)、视图层(View)和控制器层(Controller)。视图层面向终端用户,负责渲染界面;模型层用于管理和存储数据,控制器层则用于连接模型层和视图层[5,6]。通过这种设计模式,能极大地降低GUI应用程序的开发难度。

2)前后端分离技术

随着前端计算能力的不断提高,前后端分离技术逐渐应用到大量的web系统中。文献[2]中介绍了基于SSM(spring、springMVC、Mybatis)框架的前后端分技术,并实现了代码逻辑清晰、易维护、需求扩展灵活的电商平台;文献[3]介绍了基于Angular技术的前端MVC框架,达到了前后端从开发分工到工作流程真正分离的目的,提升了问题发现及定位的速度;在文献[4]介绍的前后端分离技术中,前端基于AngularJS构造,后端基于SSH(Struts、Spring、Hibernate)框架构造,通过结合工作流的设置,实现了能与各种业务系统进行无缝对接的内容管理系统。

中央税模式,即消费税收入归于中央政府所有。我国是对消费税采取中央税模式的典型国家,消费税的收入均归中央所有。世界各国中,有些国家对全部商品消费税采取中央税模式,如英国对酒、烟草商品、烃油(燃油)、车辆、航空旅客、赌博和游艺课税,收入均归于中央政府所有。有些国家有选择性地对部分商品采取中央税模式,如法国仅对烟草制品、酒类商品征税采取中央税模式。[17]

3)微服务架构

微服务架构是一项在云中部署应用和服务的新技术,旨在提供多元化却又相关联系的服务。它将Web服务拆分成多个小型、松散耦合但有业务功能的服务,且每个服务可部署到一个或多个服务器中独立运行[5]。微服务架构模式给采用单体式编码方式很难实现的功能提供了模块化的解决方案。并改善了传统前后端分离系统在修改或扩展单个模块时,需要同时改动多个模块的问题。通过微服务架构使后端的单个服务容易开发、理解和维护,同时也达到了面向用户的前端平台可被多终端同时操作的目的。

环腐棒杆菌在种薯中越冬,成为翌年初侵染源。病薯播下后,一部分芽眼腐烂不发芽,一部分是出土的病芽,病菌沿维管束上升至茎中部或沿茎进入新结薯块而致病。适合环腐棒杆菌生长温度20~23℃,最高31~33℃,最低1~2℃。致死温度为干燥情况下50℃。

随着社会的发展,六分法已难以满足图书分类的需要。西晋武帝时期,秘书监荀勖等编撰《晋中经簿》(亦称《中经新簿》)。此书正文十六卷,另附佛经两卷,共收录图书1885部,20935卷,是一部综合性的藏书目录。《晋中经簿》对传统的六略图书分类体制进行改革,创立了将目录分为甲、乙、丙、丁四部的四部书目分类体系,此分类方法奠定了古代目录学四部分类的基础。

2 架构设计

本文采用前后端分离技术实现图像数据集标注系统,在前端采用MVC设计模式,后端采用微服务系统架构,前后端通过JSON进行数据传输,系统整体设计架构如图1所示。

1 系统设计架构图

2.1 基于Django框架的微服务设计

在微服务架构下,后端系统主要完成数据服务功能,比如数据存储、数据查询、数据的获取等,具体的业务逻辑处理则由前端框架完成。本文基于Django平台搭建微服务架构。传统的Django平台采用了MVC的设计模式,为其能适用于微服务架构本文对Django进行改造,整体结构由控制层、模型层和资源层组成,对服务的请求采用JSON的数据格式,整体架构如图2所示。

在系统中,每种功能均由一个微服务完成,每个微服务通过URL的方式提供API接口。通过该接口不仅前端能获取其服务,微服务之间也能通过这种方式获取服务。URL格式如下:

http://host/v/msname/apiname/

其中,v用于表示需要请求的微服务版本,msname为微服务的名称,apiname为具体服务的api名称。

当请求服务者需要获取服务时,通过HTTP协议将请求发送到后端微服务。微服务的控制层,首先通过路由配置,路由到具体操作的实体类(Action类)。并将接收的JSON数据进行序列化操作。实体类再依据JSON约束的规范,进行服务处理。在服务处理时,主要通过Model类进行数据的操作。完成处理后,实体类将依据JSON约束,将处理的结果反馈给请求者。

2 后端技术架构图

2.2 基于AngularJS框架前端实现

在前后端分离的架构下,前端不仅完成界面的渲染、交互等任务,同时还负责与后端进行交互,获取所需的数据展示给用户。本文的前端实现采用AngularJS技术,该技术主要是为了克服HTML在构建应用上的不足而设计的[7,8]。前端技术架构如图3所示。

3 前端技术架构图

用户访问不同页面时发出的URL经由AngularJS的路由配置查找到相应模板,而后通过模板加载的控制器来处理模板和数据之间的绑定。

路由作为连接用户与浏览器的部件,任务是将 URL指到不同的模板中。在系统中,使用UI-Router来实现嵌套路由。以首页配置为例,其参数配置如下:

routerApp.config(function($stateProvider, $uilRouterProvider){

$urlRouterProvider.otherwise('/home'); $stateProvider

“type”:“String”,

url: '/home',

templateUrl:'home.html'

})

});

其中,路由匹配由url关键字确定,路由对应的模板由templateUrl关键字确定。

模板中提供的应用服务则由AngularJS控制器来完成。控制器的任务是控制前端应用程序的数据,而实现数据绑定的核心是scope对象。该对象可通过在视图中的HTML元素上使用ng-controller指令引入。例如:

},

AngularJS中视图层通过控制器的作用域来将$scope对象解析成相应的内容。因此同一个界面可被划分为不同的模块,通过不同的控制器控制不同的模块来进行开发, 从而为代码维护带来了便利。

加快农业产业化发展。支持具有比较优势的龙头企业建设现代农业精深加工项目,建立示范性生产基地,大力培育省级农业产业化集群。鼓励农民专业合作社发展农产品加工、销售,拓展合作领域和服务内容,积极发展订单性农产品生产、加工、配送。

2.3 JSON约束

JSON(JavaScript Object Notation)是一种不考虑数据显示的轻量级纯文本数据交换格式,基于JavaScript的一个子集实现,能被JavaScript直接解析。文献[9][10]指出JSON作为Ajax通信数据的载体能有效克服XML中存在的数据冗余和解析困难问题。

在使用过程中,JSON最常用的格式为对象的键值对。根据应用请求与响应的流程,可将JSON从操作类型(action)、响应状态(status)、数据模型(model)、数据ID(id)、数据内容(data)五个属性进行约束,具体JSON数据约束如下:

“required”:“true”,

“action”:{

.state(‘home’,{

“options”:[“add”, “delete”, “edit”, “list”],

根据食物的食用种类来分,可以分为原食和精加工食物。比如说,肉还可以划分为肉干、肉酱、肉片汤等等,吃法可谓千变万化。

“required”:“true”,

},

“status”:{

“type”:“String”,

“options”:[“ok”, “failure”],

},

当夜林白轩苏雨鸾等候在东方宇轩常住的悦来酒家,东方宇轩则披星戴月,连夜赶回万花谷。一路由关中的平原过潼关,经风陵渡,又步入秦岭群山,头顶星空历历,新月如弯,他运起花间游内力,提纵起伏,跋山涉水,如飞电跳丸,云霄轻羽,将三十余年来的修为全部激发出来,觉得踏步山川河流迎送,上纵又有星月冥冥中的助力,茫茫大块,万物流转,批郤导窾,皆与身形激发,竟是十数年来轻功大成的一夜,三更里赶回谷中,催请孙思邈老神仙起床配了药粉,团成一丸丹药,又召唤大鹏鲲载自己重返长安。

“model”:{

该服务提供了针对用户增、删、改、查的基本功能。该服务可从前端直接请求,也可为使用到用户对象的服务提供业务支持。其实现效果如图5所示,可对用户分类,且不同类别的用户在系统中所拥有的权限不同,因此分类功能需要权限管理服务提供技术支持。

修水县位于江西省西北部,九江市西部,修河上游,地处幕阜山与九岭山山脉之间,是(赣、湘、鄂)三省,(靖安、奉新、宜丰、铜鼓、平江、通城、崇阳、通山)九县的交界处,其地理位置条件优越,和江西省会城市南昌距离3个小时路程,是对城市居民短期旅游度假的理想之地,因此,不论是从满足人们的旅游增长需求分析,还是从江西省旅游发展前景分析,以及从旅游产业自身的发展方向、产业更新换代角度分析,修水县特殊的地理位置为旅游业发展提供前所未有的发展机遇。

{

彭伟民是个生意人,结婚后创办了自己的公司,每天应酬不少,但除了出差,就算再晚也会回家。丈夫昨晚夜不归宿,如此反常之举令刘丽芳恐慌不已。刘丽芳生性敏感,或者说,女人天性敏感,在刘丽芳潜意识里,婚姻并非坚不可摧牢不可破的城池,而是一枚品相看似完美的鲜鸡蛋,经不起任何磕碰,脆弱得不堪一击。

整个系统从功能上可分为六个部分,且每部分功能都可作为一个完整的服务独立运行,具体包含:

“id”:{

“type”:"Array-int",

“required”:“false”,

},

如何正确引导、教育青年大学生,使其科学合理地利用课余时间,搞好学业管理;如何组织开展丰富多彩、有意义的课外活动,吸引更多学生参与,让他们在活动中增长才智、培养能力、促进身心健康发展、提升综合素质;如何使课内教育与课外活动相互协调,互为补充,产生良好的教育合力,进而提高学校人才培养的质量。这些都是值得学校教育工作者认真关注和思考的问题。基于此,我们以大理大学工程学院为例,对该学院学生进行相关问卷调查,通过对调查材料整理分析,剖析我校学生的思想动态与精神生活,得出调研结论,提出对策建议。

“data”:{

“type”:“Array”,

“required”:“true”,

}

}

其中,action表示对数据的操作类型,为添加、修改、删除和查询四种类型。status用于标识服务操作的状态,当操作失败时,data中反馈的是操作失败原因。Model对应了具体关联的数据模型。data中存放的是交互时的数据,请求时表示提供给服务需要的数据,反馈时表示服务完成后提供的数据。

3 图像数据集标注系统实现

本文以实现构建美学图像数据集的业务需求为例介绍系统整体架构。该业务目的是通过发布摄影竞赛的方式征集图片,并提供图片打分、评论的功能。后端结合微服务设计思想,将该系统业务需求拆分成多个小型服务,前端根据服务内容提供相应的视图页面。系统整体架构如图4所示。

4 系统整体架构图

纵观马约翰先生的一生,他确实是一个伟大的体育思想教育家和执行者。在过去的那段历史时期,马约翰先生的体育教育思想对清华大学乃至全国的体育实践产生了巨大的影响。有些实践运行上的观点和方法,对于后世学校体育的发展与建设也起着不可忽视的指导作用,给我们以强烈的震撼,特别是目前社会“学生体质下降”这个热门话题及现行我们的“对策”,让我们感慨万千,却面对如此之情况有点束手无策,缺少马约翰先生这样的领路人,先行者。

(1)用户管理服务

在热力公司党建工作中,基层党组织具有重要的纽带作用,基层党组织其纽带作用的充分发挥,对热力公司的健康发展具有重要意义。然而,在热力公司的发展过程中,存在基层党组织没能充分发挥纽带作用的现象,甚至被边缘化,严重阻碍了热力公司的科学发展。

“type”:“String”,

2003年元旦那天,61岁的杨丽敏刚刚做完膝关节手术。同病房的人有的出院了,有的被家人接回家过节了,术后的疼痛和孤独,加上担心以后不能正常行走,让杨丽敏情绪低落。中午,大儿子李强来送饭,目睹了母亲的痛苦,心里特别难受。他决心带母亲出去走一走。

5 用户管理页面效果图

(2)权限管理服务

用户在网站中可以进行参与竞赛、上传图片、打分评论、浏览图片等操作,网站管理员进行竞赛发布,用户管理等。

(3)竞赛管理服务

管理员定期发布特定主题竞赛,在规定时间内用户可以选择和主题相适应的图片上传参与竞赛,对其他用户图片打分、评论。

车国平[12]通过大连大学附属中山医院的空气源热泵系统全年运行参数分析了寒冷地区空气源热泵技术应用的可行性、环保性和经济性。结果表明,寒冷地区合理选择空气源热泵制热系统是可行的、环保的和经济的。

(4)定时更新服务

通过定时任务对数据库中所有用户的图片进行特征属性得分排名的更新,并分析与之前的排名变化趋势。

(5)打分评论服务

为了提高用户和网站之间的互动,采用众包的概念开设评论性功能,通过你的评论在游客眼中发表看法和建议,提高对自己上传图片的关注度,对图片各个属性进行分值评价,收集图片在各个属性的均值,形成图片的综合分析。

(6)图片分析服务

图片分析服务将用户打分的结果进行分析,并转化成可视化的图形结果。本系统中将其以雷达图的形式展示图片特征,其效果如图6所示。打分结果从MEAN(均值)、AVEDEV(标准差)、KURT(峰度)、SKEW(偏度)、STDEV.S(标准偏差)展示分析值和真实值的拟合程度,可见分析结果基本符合多数用户的审美程度。

6 图片分析雷达图

4 总结

为解决计算机视觉图像数据集构建平台功能单一、维护成本高、终端支持种类单一的问题,本文提出了基于前后端分离技术的图像标注系统设计方案,通过该方案能适用于众包模式的数据标注。为实现以上方案,功能上系统基于众包模式定制平台业务,即以竞赛发布的方式来达到图片收集并标注的目的;开发上前端使用AngularJS框架实现MVC架构,后端为基于Django框架实现微服务架构。经运行测试,众包设计思想的实现,提升了图片收集与标注的效率;前后端分离技术使平台可为多种终端提供服务,并使整个系统具有扩展性强、维护成本低的优点。

参考文献

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[3] 林嘉婷. 试谈前后端分离及基于前端MVC框架的开发[J]. 电脑编程技巧与维护,2016(23):5-8.

[4] 孙娉娉,李新,史广军.基于前后端分离的内容管理系统[J].科研信息化技术与应用,2016,7(4):70-75.

[5] 于春娜,王晨升,杨光,等. Web前端MVC框架的意义研究[J]. 产业与科技论坛,2014,13(1):52-53.

[6] 姚腾辉. 基于MVC模式的WEB前端开发研究与应用[D].合肥:合肥工业大学,2016.

[7] 刘班.基于Django快速开发Web应用[J].电脑知识与技术,2009,5(7):1616-1618.

[8] 董英茹.简谈AngularJS 在下一代 Web开 发 中 的 应 用 [J]. 软 件 工 程师,2015,18(5):30-31

[9] 孙光明,王硕. 基于JSON的Ajax数据通信快速算法[J]. 计算机应用与软件,2015,32(1):263-266.

[10] 龚建华. JSON格式数据在Web开发中的应用[J]. 办公自动化,2013(20):46-48.

李梦园,肖超恩,孙楠,金鑫
《北京电子科技学院学报》2018年第3期文献

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