https://github.com/shentengtu/drugs-identification-aider
雲端技術輔助毒品鑑識之研究
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雲端技術輔助毒品鑑識之研究
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# 雲端技術輔助毒品鑑識之研究
使用 `APP Inventor 2` 設計 Android App，透過`Google Fusion Tables API` 讀取毒品資料來輔助毒品鑑識的工作。
## 伺服端設置
這裡需要Google雲端硬碟`Fusion Tables(融合表)`儲存資料，並從` Google Cloud Platform(Google雲端平台)`啟用`Fusion Tables API`。以下是伺服端的流程圖：
### Google Fusion Tables
首先將毒品原始資料進行彙整，並記錄在Google雲端硬碟中的 `Fusion Tables(融合表)`。`Fusion Tables(融合表)`是Google雲端硬碟中的是一個實驗數據可視化Web應用程序，用於收集，可視化和共享數據。融合表儲存在Google雲端硬碟，雲端硬碟的持有者，可以線上編輯融合表並能管理其他帳戶的存取權限。
在融合表新增一筆資料時，融合表會根據欄位建立一個輸入表單(Form)，所以表格欄位及其格式都必須要明確的定義，並讓資料輸入人員遵循定義的格式來建立資料。以下是`Fusion Tables(融合表)`根據毒品特徵屬性的欄位定義：
- 級別：毒品的級別，從第一級到第四級。
- 中文學名：毒品的中文正式名稱。
- 英文學名：毒品的英文正式名稱。
- 俗名：毒品常見的各種俗名，需要用英文逗號`,`分隔。
- 形狀：毒品的形狀，如結晶或錠狀，需要用英文逗號`,`分隔。
- 顏色：毒品的各種顏色，需要用英文逗號`,`分隔。
- 氣味：毒品的氣味。
- 備註：額外的資料。
- 濫用方式：毒品的各種濫用方式，需要用英文逗號`,`分隔。
- 症狀：描述毒品服用後的各種症狀。
- 圖片路徑：毒品的圖片，使用網路連結。
我們可以將Excel的CSV檔、XLS檔或Google的試算表匯入到融合表，也可以使用`Fusion Tables API`以編程方式插入，更新，刪除和查詢數據，或製作自定義地圖，圖表，卡片和表格。也可以將數據導出為CSV檔或KML檔。現在先把在電腦預先建立好的毒品原始資料`drugs.csv`匯入到融合表，並命名為`毒品鑑識幫手資料`。
### Fusion Tables API
`APP Inventor 2`要從雲端的融合表取得資料，會藉由`FusionTablesControl(數據融合表)`組件來執行，而該組件需經過`Fusion Tables API`來發出要求。`Fusion Tables API`是一個RESTful API，允許開發人員創建和管理Fusion Tables資源，如下：
- 創建和刪除表格
- 讀取和修改表格元數據，如表和列名稱和列類型
- 插入，更新和刪除表中的行
- 創建，更新和刪除某些可視化設置
- 查詢表中的行
API可以使用SQL語句來請求融合表的資料。SQL查詢可作為一個`sql`參數發送到`https://www.googleapis.com/fusiontables/v2/query?sql=`網址端點。但要讓應用程序藉由AP發送請求來操作雲端硬碟中的融合表，必須讓Google識別應用程序並授權其發送的請求，方法是透過` Google Cloud Platform(Google雲端平台)`啟用API並取得授權憑證。
### Google Cloud Platform
` Google Cloud Platform(Google雲端平台)`是一項使用了Google核心基礎架構、資料分析和機器學習技術的雲端計算服務。在雲端平台的管理主控台建立`drugs-identification-aider`專案後，到「API與服務」頁面的資訊主頁啟用`Fusion Tables API`，然後至底下的「憑證」選項建立憑證。這裡採用「服務帳戶金鑰」來取得憑證。
什麼是服務帳戶？服務帳戶是屬於應用程序的特殊Google帳戶，應用程序是透過服務帳戶被授予訪問所需資源的權限來調用Google API服務，而不是手機使用者的Google帳戶。服務帳戶由其電子郵件地址的格式標識，而該帳戶是唯一的。每個服務帳戶都與由Google雲端平台管理的密鑰對相關聯。
這邊建立了`app-inventor-2`的服務帳戶，金鑰類型使用`P12格式`，建立後會下載一個P12金鑰檔案到電腦。`APP Inventor 2`的數據融合表組件必須讀取金鑰檔案並設定服務帳戶才能成功執行。
接著到雲端硬碟中『毒品鑑識幫手資料』的共用設定將建立好的服務帳戶添加到「擁有存取權的使用者」的清單中，並開啟「可以編輯」的權限。最後需要取得`融合表ID`，可以從「共用連結」`https://www.google.com/fusiontables/DataSource?docid=[融合表ID]`找到。
## 客戶端設計
客戶端使用Android手機的應用程序來達成來輔助毒品鑑識的工作。這裡將使用`APP Inventor 2`來進行組件設計及邏輯設計。
### 組件設計及邏輯設計
現在開始使用`APP Inventor 2`來進行Android App的設計，App命名為 **毒品鑑識幫手**，其主要的功能是協助執法人員能在查獲毒品時能依據其外觀，從建立好的資料庫中即時比對出相符的毒品資料，提高執法人員的鑑識率。
**毒品鑑識幫手** 分別有三個執行畫面：
- `封面畫面(Screen1)`：App的啟動畫面，在這個階段先發送RESTful HTTP請求來讀取`毒品鑑識幫手資料`，然後將資料處理成App需要的結構，儲存至手機的資料庫中。
- `主畫面(main)`：App主要操作的畫面，在初始化的時候先讀取手機的資料庫，然後依據資料設定毒品屬性分類的選擇列表。透過選擇及篩選機制，符合的毒品名稱以列表清單呈現。
- `毒品明細畫面(drug_detail)`：毒品詳細資料的畫面，點擊毒品列表清單的項目後會開啟在這個畫面，並顯示對應的毒品資訊。
接下來，開始說明各個畫面的畫面操作、運作流程及邏輯設計方塊的說明。
#### 封面畫面(Screen1)
**毒品鑑識幫手** 啟動時，會先透過`FusionTablesControl(數據融合表)`組件發送RESTful HTTP請求來存取雲端硬碟中的`毒品鑑識幫手資料`。在此之前，需要先設定組件屬性`密鑰文件`及`服務賬號電子郵件`，以及要存取的`融合表ID`。
先前從Google雲端平台建立的`服務賬號電子郵件`及從`毒品鑑識幫手資料`的共用連結取得的`融合表ID`，會儲存在一個`app-invetor-config.json`的檔案，其文本格式如下：
```json
{
"fusionTableID":"[融合表ID]",
"serviceAccount":"[服務賬號電子郵件]"
}
```
將先前從Google雲端平台下載的P12金鑰檔案及`app-invetor-config.json`上傳至`素材`,然後在組件設計設定`密鑰文件`為該P12金鑰檔案。
當`封面畫面(Screen1)`初始化時，會調用`File(文件管理器)`讀取`app-invetor-config.json`。
`File(文件管理器)`獲得文本後會調用`Web(Web客戶端)`的`解碼JSON文本`，將JSON文本解析成`Lists(列表)`的鍵值對，儲存至全域變數`帳戶配置`。從`帳戶配置`查找出`serviceAccount`及`fusionTableID`，然後設置`FusionTablesControl(數據融合表)`的`服務賬號電子郵件`為`serviceAccount`並設置它的查詢為SQL語句`SELECT * FROM [fusionTableID(融合表ID)]`，最後發送查詢指令。
當`FusionTablesControl(數據融合表)`獲得結果時，其返回結果會是CSV文本格式。先把CSV文本解析成CSV格式的`Lists(列表)`，再調用自定義的`CSV格式列表轉換鍵值列表組過程`將CSV格式列表轉換為鍵值對列表組，儲存在全域變數`毒品鍵值列表組`。接下來調用`本地微資料庫`保存為`毒品鍵值列表組`。
因為`主畫面(main)`要設定毒品屬性分類的選擇列表，所以必須先找出毒品屬性有哪些分類。這裡調用自定義的`獲取毒品屬性分類過程`從全域變數`毒品鍵值列表組`中創建各種屬性─*顏色*、*形狀*、*氣味* 及 *濫用*─的分類列表，然後調用`本地微資料庫`保存為`列表選擇框組元素列表`。
前述的過程執行完成後，將會啟用`開始按鈕`組件。當`開始按鈕`被點擊後，會打開`主畫面(main)`。如果`封面畫面(Screen1)`被回壓時，將會退出**毒品鑑識幫手**應用程序。
以下是`封面畫面(Screen1)`的在手機上的呈現及運作流程圖：
接下來，開始說明`主畫面(main)`的畫面操作、運作流程及邏輯設計方塊的說明。
#### 主畫面(main)
為了協助執法人員能在查獲毒品時能依據其外觀，從資料即時比對出相符的毒品，必須依據資料建立設定毒品屬性分類的`ListPicker(列表選擇框)`，在透過選擇及篩選的機制，將符合的毒品名稱顯示在`ListView(列表顯示框)`。`主畫面(main)`會有`屬性分類列表選擇框`─形狀、顏色、氣味、濫用方式─的按鈕，首先必須設定它們的選擇項目。
`主畫面(main)`初始化時，會先從`本地微資料庫`讀取`毒品鍵值列表組`及`列表選擇框組元素列表`。`毒品鍵值列表組`儲存在全域變數`毒品鍵值列表組`，最後從`列表選擇框組元素列表`取得各個`屬性分類列表選擇框`的元素並設置成它們的選擇項目。
從各個`屬性分類列表選擇框`選擇完成時，會分別顯示已選擇的項目(以相同色彩做對應)，已選擇項目可以點擊紅色叉的`屬性清除按鈕`來清除選擇。當觸發選擇框的選擇完成事件，會調用自定義的`執行屬性分類列表選擇框完成過程`來處理儲存選擇及顯示選擇。
在`執行屬性分類列表選擇框完成過程`中，已選擇的屬性分類項目以鍵值列表的資料結構儲存在全域變數`已選屬性分類鍵值列表`，由於沒有內建的設置鍵值列表的程式方塊，必須自定義`設定鍵值過程`來達成。處理完儲存選擇後，會根據已選擇項目來顯示對應的`屬性布局`及更新`屬性標籤`的文本，在最後調用自定義的`執行搜尋過程`來進行毒品篩選及顯示。
毒品篩選的機制是根據`已選屬性分類鍵值列表`的屬性分類(如無色、結晶狀、無氣味、鼻吸)，從全域變數`毒品鍵值列表組`中比對出相符合的毒品(古柯鹼、安非他命)並將篩選結果儲存到全域變數`搜尋結果鍵值列表組`，最後將搜尋結果裡毒品的中文學名顯示在`結果列表顯示框`。在`執行搜尋過程`中，會調用自定義的`鍵值列表組裡找屬性分類過程`及`取得對應值列表過程`來執行前述的篩選機制。
若要清除已選擇項目，可以點擊紅色叉的`屬性清除按鈕`來執行。當`屬性清除按鈕`被點擊時，會調用自定義的`執行屬性清除按鈕被點擊過程`來處理。該過程會取消`屬性布局`的可見性，並調用自定義的`設定鍵值過程`將`已選屬性分類鍵值列表`中對應的屬性設為`未定義`，最後再一次的調用自定義的`執行搜尋過程`來進行毒品篩選及顯示。
篩選後的毒品項目會顯示在`結果列表顯示框`，毒品項目會依據前述的操作而變動。當`結果列表顯示框`選擇完成時，會從全域變數`搜尋結果鍵值列表組`中提取相對應的毒品詳細資料，並在打開`毒品明細畫面(drug_detail)`的同時將詳細資料移交給它。
以下是`主畫面(main)`的在手機上的呈現及運作流程圖：
接下來，開始說明`毒品明細畫面(drug_detail)`的畫面操作、運作流程及邏輯設計方塊的說明。
#### 毒品明細畫面(drug_detail)
最後階段是將指定的毒品詳細資料有條理的呈現。在`毒品明細畫面(drug_detail`中，會使用`Image(圖像)`組件顯示毒品圖片，未啟用的`TextBox(文本輸入框)`顯示症狀的描述，`Label(標籤)`顯示其他屬性的文本。當`返回按鈕`被點擊時，會關閉當前的畫面，並返回至`主畫面(main)`以便使用者進行其他操作。
以下是`毒品明細畫面(drug_detail)`的在手機上的呈現及運作流程圖：
