让知识成为素养——“北创”项目个人总结

半年了,我刚走进项目组的时候,这个项目还只有一个边缘检测的程序。如今,我们将它丰富成为了有3个子系统的完整系统。从担心过不了中期检查,到在各种大赛和评比中夺魁,我们将一个小目标实现成了大梦想。感谢师兄师姐的支持和包容,也祝愿我们新组成的“挑战杯”项目组能创造更多的奇迹。

  • 2010年11月2日 我加入了项目组
  • 2010年12月6日 背景建模方法取得成功
  • 2010年12月13日 色彩直方图匹配方法在政治课上实验成功
  • 2010年12月29日 通过项目中期检查
  • 2011年3月2日 摄像机标定实验成功
  • 2011年3月31日 第19届“京师杯”论文定稿
  • 2011年4月15日 预处理部分完成,算法整合成功
  • 2011年4月27日 参加并通过学院级项目结题答辩
  • 2011年5月1日 学校召开首都“挑战杯”项目指导会议
  • 2011年5月8日 首都挑战杯论文定稿,项目扩展为3个子系统
  • 2011年5月9日 第19届“京师杯”结果公布,获得一等奖
  • 2011年5月11日 校级项目答辩
  • 2011年5月12日 第六届首都“挑战杯”项目通过市团委和组委会审核,等待专家评审
  • 2011年5月13日 通过校级答辩并在评优中获得优秀项目
  • 2011年5月29日 入围第六届首都“挑战杯”特等奖答辩
  • 2011年6月1日 第六届首都“挑战杯”特等奖答辩
  • 2011年6月3日 第六届首都“挑战杯”结果公布,获得一等奖
  • 2011年6月10日 决定将用户交互子系统基于Wordpress构建
  • 2011年6月12日 光流算法实验成功
  • 2011年6月21日 第十二届全国“挑战杯”论文定稿,在首挑基础上做了大面积修改
  • 2011年6月22日 第十二届全国“挑战杯”作品提交(电子版)
  • 2011年6月27日 第十二届全国“挑战杯”作品提交(纸质版)
  • 2011年9月2日 第十二届全国“挑战杯”作品入围现场决赛
  • 2011年9月24日 参加第六届“挑战杯”首都大学生课外学术科技作品竞赛优秀获奖作品推介会暨北京共青团“100365首善行动——科技创新支持行动” 并获得经费支持
  • 2011年10月15日-20日 第十二届全国“挑战杯”终审决赛-大连理工大学 获得全国三等奖

让知识成为素养

——大学生科学研究与创业行动计划结项个人总结

在过去一年的时间里,我跟随我们的团队共同完成了2009年北京市大学生科学研究与创业行动计划支持的项目“基于模式识别的自习室空座实时报告系统”。回顾整个项目的研究过程,翻阅曾经在项目初期创建的实验代码,整理曾经的思路,再看看最终完成的产品,我可以真切的感受到在这一年的时间内自己的进步。

自习室空座检测,我们曾经以这个命题查阅了各大搜索引擎和期刊索引,然而却一无所获。这个项目的提出,本身就是一项创造性的工作。作为本科生,我们自学了计算机视觉这门学科的基本概念和常用方法,更重要的是,我们将这些方法运用到了之前尚无人涉足的“空座位检测”问题中去,并取得了令人满意的结果。我认为,这一年的时间我们做的最有意义的工作,就是将这一片曾经无人问津的荒地,变成了一片前景广阔的蓝海。在这一年的时间里,我们将理论付诸实践,让梦想照进现实。我们的团队亲手将几页计划书,一个原始而初级设想,变成了一个看得见的产品。

项目实际研究过程中,遇到的困难是我们始料未及的。我们设计的算法效果总是要比设想的差很多,好在有诸多饱学之士作为指导老师,为我们提供了专业的指导;我们需要大量的监控录像来做实验,无奈这些录像按规定只能提供给公安机关,好在有学校教务处等管理机构的鼎力支持,为我们的研究开通了绿色通道,使得我们能够取得教室的监控录像作为实验数据;我们需要了解学校监控设备的实际情况,好在有教九楼的管理老师,无偿的为我们各种繁琐的要求而奔波。

我更应该感谢的是我们的团队,作为团队中唯一的09级的本科生,团队的学长给予了我最大程度的帮助和支持。他们包容我的缺点,发挥我的长处。从学长那里,我得到的不仅是技术细节方面的指导,更多的是关于团队的交流合作,关于系统的组织和部署,关于学术成果的总结和发表,关于时间进度的安排等等。团队的学长是我学习的榜样,他们不但在学术能力过硬,而且头脑清晰,具有很强的全局观念。在我对项目的具体研究方向和着力点发生质疑时,他们总是将我带向正确的方向。是他们的提醒,使得我负责的研究始终保持着正确的方向和合理的进度。

让知识成为素养,这是我对本科生科研最深刻的体会。对基本理论对答如流,对公式定理熟稔于心,这是知识的体现。而能够用理论知识解释生活中的现象,乃至解决实际生产生活中的问题,则是素养的体现。学习知识是一个量的积累,而形成素养则是一个质的飞跃。学习知识是一个短期的过程,也许只要几个星期就可以读完一本厚厚的书。很多的老师教给我们如何将厚书读薄,也就是学习知识的方法。有效的学习方法可以帮助我们快速的获取和理解知识。然而素养的形成则是一个长期的过程。很少有老师能教我如何再将薄书读厚,将薄书读厚是一个自我沉淀,自我总结,自我创造的过程。也许将薄书读厚仅仅靠“读”是不够的,更重要的是“悟”。被动的接受知识是不够的,更重要的是发现知识,创造知识。我对科学素养的理解是,在日常生活中以科学的视角观察世界,以科学的方法理解现象。理性的分析必然会带来理性的选择,因此一个具有科学素养的人,不会受到歪理邪说的动摇。我对学术素养的理解是,以严谨科学的态度理性对待生活中的人和事。科学研究是严谨的,我们说的每一句话都需要有实验证据来支持,我们引用的每一项他人的成果都必须加以标注。科学素养的形成,使得真理最终战胜谬误。

在项目研究期间,我意外的发现自己是这样的接近“世界前沿”。这曾经是一个神圣的词汇,一个可望而不可即的概念。然而我们却惊喜的发现,我们的一些研究成果在全国乃至世界范围内都查阅不到类似的文献。我们遇到的一些问题,通过互联网无法找到合适的答案。例如自适应高斯混合模型。众多的专业网站竟然给出了同一个范例程序,而其中使用的方法不但没有专门的研究文献,就连官方提供的文档也十分简略。通过我们的独立思考和执着探索,我们最终攻克了这些难关。

将课堂上的理论付诸实践,用自己的技能解决问题,我们从这个过程中学习,也在这个过程中收获。在本项目的模板匹配算法中,我发现了这个问题可以抽象为数据结构课程中学到的匹配问题,而这个问题是可以通过著名的KMP算法优化的。这是一种“他乡遇故知”的感觉,你忽然发现在空座检测这个问题中蕴含了在数据结构课程中学过的东西。没有什么比运用自己的知识解决实际问题更开心的事情了。在课堂上,我们仅将其用于很简单的字符串匹配,而且这些经典问题早已成为标准库的一部分。花费很多功夫去实现它,无非是把别人已经做过的工作再做一遍,而且还不一定比别人做得好。而在项目中的这个问题,是这个经典模型的一个实际应用,而且情境也更加丰富。当我们亲自实现了这个算法,真正得到了算法性能的提升时,其喜悦的心情难以言表。

类似的情况也发生在本项目的另外几个算法中。在本项目中,对图像的预处理中就用到了大量的高等数学中的知识,在预处理阶段利用泰勒级数逼近摄像机畸变函数,使用高等代数的知识求解摄像机的内参数矩阵,在基于彩色图像的直方图匹配算法中利用贝叶斯公式求解目标像素与桌子颜色相同的概率……而这些经历都是在项目立项之初没有想到的。从实际问题中抽象出数学模型,再用所掌握的知识去解决它,看着写在纸上的公式,我终于明白这些公式不仅仅出现在书本和试卷上,也可以在我们这个项目的背后发挥着神奇的威力。我们将纸上的公式变成计算机上的代码,再用它生成我们理想中的结果。在这个过程中,不但解决了我们遇到的问题,更培养了我们解决问题的素养。

创新型人才的培养问题是我国当前的热点问题,也是高等教育界近年来致力于研究解决的重要课题。党的十七大报告中明确指出,“国家发展战略的核心”是“提高自主创新能力,建设创新型国家”,而要实现这一战略,必须“努力造就世界一流科学家和科技领军人才,注重培养一线的创新人才”。身为北京师范大学这所百年老校的一名普通学生,我也深切感受到了我们的使命所在。在北京市大学生科学研究与创业行动计划的指导下,“基于模式识别的自习室空座实时报告系统”项目组已经顺利完成了既定的科研目标,一年以来我们忠实践行了党和国家对创新型人才培养的重要战略方针,以我们的实际行动交出了一份满意的答卷。


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