OpenVINO? 工具套件助力海信智能加速無人零售創(chuàng)新

　　得益于人工智能（AI）、計(jì)算機(jī)視覺、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)的快速發(fā)展，零售行業(yè)正在迎來一 場影響深遠(yuǎn)的革命。零售店內(nèi)的貨架、電子標(biāo)牌、銷售終端（POS）機(jī)等終端正在快速 向智慧終端演化，并成為規(guī)模龐大的智慧零售體系中的重要一環(huán)，為感知零售環(huán)境、創(chuàng) 新零售體驗(yàn)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。近年來，青島海信智能商用系統(tǒng)股份有限公司（以下簡 稱：海信智能商用）持續(xù)發(fā)力智慧零售，致力于商業(yè)科技的創(chuàng)新與推廣，以滿足更多場 景的應(yīng)用需求。
　　為實(shí)現(xiàn)商品的自動(dòng)識別，滿足更多場景的收銀需求，海信智能商用推出了搭載英特爾? 酷睿? 處理器的 LUNA X 系列智能零售識別收銀系統(tǒng)，并使用 OpenVINO? 工具套件來 加速商品批量識別過程中的深度視覺推理，識別速度達(dá)到 0.2s，準(zhǔn)確率顯著提升，可以為消費(fèi)者提供更加靈活、自由、高效的自助收銀體驗(yàn)。
　　挑戰(zhàn)：如何實(shí)現(xiàn)基于深度視覺識別的自助收銀 在數(shù)字化創(chuàng)新技術(shù)的驅(qū)動(dòng)下，無人零售正在成為一種快速發(fā)展的浪潮。在人工成本日益高漲、線上流量趨向飽和的背景下，無人零售有利于降低實(shí)體零售成本、提升服務(wù)覆蓋率與服務(wù)能力、挖掘零售業(yè)務(wù)潛在價(jià)值。前瞻產(chǎn)業(yè)研究院研究報(bào)告顯示，預(yù)測至 2022 年，中國無人零售商店用戶規(guī)?？蛇_(dá)2.45億人，無人零售商店交易額將超1.8萬億元1 。
　　要實(shí)現(xiàn)無人零售，面向消費(fèi)者的自助收銀系統(tǒng)必不可少。當(dāng)前，大多數(shù)自助收銀系統(tǒng)均基于條碼或是射頻識別（RFID）技術(shù)，分為計(jì)費(fèi)和結(jié)賬兩個(gè)獨(dú)立的模塊。計(jì)費(fèi)模塊通 過掃描嵌入到商品上的條碼或是 RFID 標(biāo)簽實(shí)現(xiàn)消費(fèi)金額的計(jì)算和顯示，扣費(fèi)模塊將串 口傳來的消費(fèi)金額通過支付系統(tǒng)完成結(jié)算2 。
　　基于條碼/RFID 的自助收銀系統(tǒng)可以滿足大多數(shù)標(biāo)準(zhǔn)化商品的自助收銀需求。但是，這種方法也面臨著嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。首先，此類系統(tǒng)無法識別商品是否存在破損、掉包等問題；此外，對于商超內(nèi)廣泛存在的蔬菜、水果、禽肉、烘焙等產(chǎn)品而言，由于消費(fèi)者需求的多樣化、產(chǎn)品的異質(zhì)性，以及較高的人力成本，很難統(tǒng)一粘貼條碼或是 RFID 標(biāo)簽，也就無法實(shí)現(xiàn)高效的自助結(jié)賬，阻礙了無人零售在更多應(yīng)用場景的落地。
　　通過融入深度視覺技術(shù)，POS 終端能夠收集商品的圖像數(shù)據(jù)并進(jìn)行推理，判斷出商品 的品類、數(shù)量等信息，結(jié)合自動(dòng)稱重、二維碼收付款等功能，實(shí)現(xiàn)商品的高效自助結(jié)賬，減少收銀過程對商品的損壞，支持非標(biāo)準(zhǔn)化商品的收銀。此外，通過對于會員人臉 等信息的視覺識別，此類智能終端還有利于零售企業(yè)對于會員進(jìn)行更加高效的管理，構(gòu)建智慧的營銷體系。
　　在商品的批量識別中，目標(biāo)檢測能力是重中之重。在深度學(xué)習(xí)的多種模型中，深度卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（Convolutional Neural Network，CNN）則尤其擅長于對圖像的內(nèi)容進(jìn)行抽象與描 述，在圖像檢索領(lǐng)域獲得了廣泛的關(guān)注與深入的研究。不同于傳統(tǒng)的圖像表征方式，深度表征側(cè)重于對圖像進(jìn)行語義層面的 全局表達(dá)，通過一個(gè)端到端的模型提取圖像中的重要信息，并 使用緊湊的特征描述對圖像內(nèi)容進(jìn)行有效的描述3 。
　　受限于深度卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜度和檢測算法的設(shè)計(jì)，目標(biāo)檢測的速度和精度成為核心的挑戰(zhàn)。未經(jīng)充分優(yōu)化的視覺推理系統(tǒng)會消耗大量的硬件資源，還容易影響目標(biāo)檢測的速度。對于零售店這種典型的邊緣計(jì)算應(yīng)用場景而言，會帶來重大的算力挑戰(zhàn)。
　　海信智能商用 LUNA X 系列智能零售識別收銀系統(tǒng)專為智慧零售場景打造，搭載了英特爾? 酷睿? 處理器，可集成攝像頭識別商品和人臉，實(shí)現(xiàn)無碼和無感收銀，是對二維碼收銀和現(xiàn)有 銀行卡、微信、支付寶等支付方式的有力補(bǔ)充。
　　英特爾? 酷睿? 處理器具有強(qiáng)大的通用計(jì)算能力和出色的低功耗表現(xiàn)，與英特爾? 核芯顯卡的出色并行處理能力相結(jié)合，在高可用性、可擴(kuò)展性和安全性上具有出色優(yōu)勢，為海信智能商用LUNA X自助收銀相關(guān)的應(yīng)用負(fù)載奠定了強(qiáng)大的算力基礎(chǔ)。除了高性能、低功耗、穩(wěn)定和高可用等優(yōu)勢之外，英特爾平臺還具備強(qiáng)大的外設(shè)兼容性，支持海信智能商用LUNA X系列搭 載不同的外設(shè)，提供多種功能支撐，滿足不同場景的自助收銀需求。
　　在海信智能商用LUNA X系列中，15.6寸高清純屏窄邊框觸摸一體機(jī) + 支付打印魔盒 CUBE X 的組合形態(tài)，實(shí)現(xiàn)了人工或 自助收銀的靈活轉(zhuǎn)換。支架等功能結(jié)構(gòu)部件采用靈活的模塊化 設(shè)計(jì)，支持通過橫豎屏和高低位等模式滿足個(gè)性化的自助服務(wù) 終端需求，有利于打造更完善的無人零售體驗(yàn)。
　　在關(guān)鍵的商品視覺識別應(yīng)用中，海信智能商用LUNA X系列采用基于 TensorFlow 框架的算法模型，使用了包括卷積和深度可分離卷積、殘差等結(jié)構(gòu)和復(fù)雜的操作，生成有接近200M的模型參數(shù)。最后使用 OpenVINO?工具套件來加速基于深度學(xué)習(xí)的物品識別。OpenVINO?工具套件基于卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（CNN）而設(shè)計(jì)，支持從邊緣到云的深度學(xué)習(xí)推理，可在包括 英特爾 CPU、GPU、VPU 和 FPGA 在內(nèi)的英特爾硬件平臺（包括加速器）上擴(kuò)展工作負(fù)載并實(shí)現(xiàn)性能最大化。借助面向 預(yù)訓(xùn)練模型的內(nèi)置模型優(yōu)化器，和面向?qū)Ｓ糜布铀俚耐评硪孢\(yùn)行時(shí)，OpenVINO?工具套件可在所有英特爾平臺上部署 并加速神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，顯著加速圖像訓(xùn)練速度，同時(shí)保持出色的準(zhǔn)確性。
　　此外，OpenVINO?工具套件可以根據(jù)客戶不同的需求，快速將模型移植到英特爾的不同平臺上，適應(yīng)復(fù)雜的客戶環(huán)境，解決了在異構(gòu)終端上部署 TensorFlow 涉及的復(fù)雜組件安裝問題，從而能夠大幅提升終端性能。同時(shí)，OpenVINO? 工具套 件還提供了詳細(xì)的樣例，幫助海信進(jìn)行開發(fā)。

圖 1. 海信智能商用 LUNA X 系列智能零售識別收銀系統(tǒng)。圖片由海信智能商用提供

　　基于以上優(yōu)化，海信智能商用 LUNA X 系列智能零售識別收銀 系統(tǒng)可以通過商品外包裝識別商品，并完成后續(xù)支付流程，相對于傳統(tǒng)的條碼識別和RFID識別的商品識別方式，能夠顯著提升用戶體驗(yàn)，提高商家防損能力。該系統(tǒng)能夠在0.2s內(nèi)識別商品，準(zhǔn)確率顯著提升，在與自動(dòng)稱重等功能融合后，還將可以滿足更多商品的自助收銀需求。
效果：自助收銀打通無人零售全鏈路
　　基于英特爾? 架構(gòu)的海信智能商用LUNA X系列智能零售識別 收銀系統(tǒng)體現(xiàn)了智慧零售的創(chuàng)新方向，可支持實(shí)體零售商通過自助收銀服務(wù)，提供更加卓越的零售體驗(yàn)。對于零售商而言，該系列的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：
　　? 得益于英特爾? 架構(gòu)在性能、穩(wěn)定性等方面的優(yōu)勢，零售商 可以基于海信智能商用LUNA X系列智能零售識別收銀系統(tǒng)構(gòu)建高效的自助收銀系統(tǒng)，提升業(yè)務(wù)的可持續(xù)性運(yùn)營能力；
　　? 商品的智能批量識別有助于實(shí)現(xiàn)收銀能力的分布式部署，在提升收銀效率的同時(shí)，降低消費(fèi)者的收銀等待時(shí)間，提升消 費(fèi)者的消費(fèi)體驗(yàn)；
　　? 通過自助收銀，零售商可以適當(dāng)?shù)亟档褪浙y人員的配置，降低因招聘、培訓(xùn)和雇傭收銀人員所帶來的人力資源成本，提升業(yè)務(wù)效率； 

? 深度視覺技術(shù)的應(yīng)用能夠有效識別商品損壞和掉包等現(xiàn)象，輔助防損，降低零售店的相關(guān)損失。
　　海信智能商用 LUNA X 系列智能零售識別收銀系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了全功 能外設(shè)及部件的創(chuàng)新應(yīng)用，打造了支持人工、自助和移動(dòng)收銀全場景多形態(tài)的自助收銀系統(tǒng)。它能夠顯著拓展無人零售范圍，滿足多類型商品的自助收銀需求，實(shí)現(xiàn)更加完整的無人零售體驗(yàn)，充分展示了海信智能商用賦能商業(yè)發(fā)展的潛力。
展望：英特爾與海信智能商用帶來尖端零售體驗(yàn)
　　海信智能商用與英特爾在智慧零售領(lǐng)域構(gòu)建了長期而深入的合 作關(guān)系，在智慧收銀系統(tǒng)、遠(yuǎn)程管理系統(tǒng)、以及模塊化主板等方面都有持續(xù)的創(chuàng)新成果，致力于幫助用戶構(gòu)建創(chuàng)新、開放的智慧零售體系。在NRF 2020大會現(xiàn)場，海信智能商用憑借獨(dú)具創(chuàng)新的方案設(shè)計(jì)，成為全球POS領(lǐng)域僅有的兩家在英特爾 沉浸式零售技術(shù)區(qū)域參展的企業(yè)之一，在英特爾構(gòu)建的沉浸式零售技術(shù)區(qū)域，向全球零售客戶展示了海信智能商用LUNA X系列智能零售識別收銀系統(tǒng)等產(chǎn)品，帶來了基于互聯(lián)網(wǎng)、深度視覺技術(shù)以及人工智能技術(shù)的尖端零售體驗(yàn)。

圖 2. 在NRF 2020大會展出的海信智能商用LUNA X系列智能零售識別收銀系統(tǒng)。圖片由海信智能商用提供

1[Online] 2019 年中國無人零售行業(yè)市場分析https://bg.qianzhan.com/report/detail/458/190416-e1ac5477.html
2劉冉，宋麗麗，石磊鑫?；?RFID 的超市自助收銀系統(tǒng) [J]。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，2017(10):94-95。
3孫韶言。基于深度學(xué)習(xí)表征的圖像檢索技術(shù) [D]. 2017。