OpenVINO? 工具套件助力海信智能加速無(wú)人零售創(chuàng )新

　　得益于人工智能（AI）、計算機視覺(jué)、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)的快速發(fā)展，零售行業(yè)正在迎來(lái)一 場(chǎng)影響深遠的革命。零售店內的貨架、電子標牌、銷(xiāo)售終端（POS）機等終端正在快速 向智慧終端演化，并成為規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 ) 新零售體驗奠定了堅實(shí)的基礎。近年來(lái)，青島海信智能商用系統股份有限公司（以下簡(jiǎn) 稱(chēng)：海信智能商用）持續發(fā)力智慧零售，致力于商業(yè)科技的創(chuàng )新與推廣，以滿(mǎn)足更多場(chǎng) 景的應用需求。
　　為實(shí)現商品的自動(dòng)識別，滿(mǎn)足更多場(chǎng)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，并使用 OpenVINO? 工具套件來(lái) 加速商品批量識別過(guò)程中的深度視覺(jué)推理，識別速度達到 0.2s，準確率顯著(zhù)提升，可以為消費者提供更加靈活、自由、高效的自助收銀體驗。
　　挑戰：如何實(shí)現基于深度視覺(jué)識別的自助收銀 在數字化創(chuàng )新技術(shù)的驅動(dòng)下，無(wú)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(xiàn)上流量趨向飽和的背景下，無(wú)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)研究院研究報告顯示，預測至 2022 年，中國無(wú)人零售商店用戶(hù)規?？蛇_2.45億人，無(wú)人零售商店交易額將超1.8萬(wàn)億元1 。
　　要實(shí)現無(wú)人零售，面向消費者的自助收銀系統必不可少。當前，大多數自助收銀系統均基于條碼或是射頻識別（RFID）技術(shù)，分為計費和結賬兩個(gè)獨立的模塊。計費模塊通 過(guò)掃描嵌入到商品上的條碼或是 RFID 標簽實(shí)現消費金額的計算和顯示，扣費模塊將串 口傳來(lái)的消費金額通過(guò)支付系統完成結算2 。
　　基于條碼/RFID 的自助收銀系統可以滿(mǎn)足大多數標準化商品的自助收銀需求。但是，這種方法也面臨著(zhù)嚴峻的挑戰。首先，此類(lèi)系統無(wú)法識別商品是否存在破損、掉包等問(wèn)題；此外，對于商超內廣泛存在的蔬菜、水果、禽肉、烘焙等產(chǎn)品而言，由于消費者需求的多樣化、產(chǎn)品的異質(zhì)性，以及較高的人力成本，很難統一粘貼條碼或是 RFID 標簽，也就無(wú)法實(shí)現高效的自助結賬，阻礙了無(wú)人零售在更多應用場(chǎng)景的落地。
　　通過(guò)融入深度視覺(jué)技術(shù)，POS 終端能夠收集商品的圖像數據并進(jìn)行推理，判斷出商品 的品類(lèi)、數量等信息，結合自動(dòng)稱(chēng)重、二維碼收付款等功能，實(shí)現商品的高效自助結賬，減少收銀過(guò)程對商品的損壞，支持非標準化商品的收銀。此外，通過(guò)對于會(huì )員人臉 等信息的視覺(jué)識別，此類(lèi)智能終端還有利于零售企業(yè)對于會(huì )員進(jìn)行更加高效的管理，構建智慧的營(yíng)銷(xiāo)體系。
　　在商品的批量識別中，目標檢測能力是重中之重。在深度學(xué)習的多種模型中，深度卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )（Convolutional Neural Network，CNN）則尤其擅長(cháng)于對圖像的內容進(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。不同于傳統的圖像表征方式，深度表征側重于對圖像進(jìn)行語(yǔ)義層面的 全局表達，通過(guò)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 )的復雜度和檢測算法的設計，目標檢測的速度和精度成為核心的挑戰。未經(jīng)充分優(yōu)化的視覺(jué)推理系統會(huì )消耗大量的硬件資源，還容易影響目標檢測的速度。對于零售店這種典型的邊緣計算應用場(chǎng)景而言，會(huì )帶來(lái)重大的算力挑戰。
　　海信智能商用 LUNA X 系列智能零售識別收銀系統專(zhuān)為智慧零售場(chǎng)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)現無(wú)碼和無(wú)感收銀，是對二維碼收銀和現有 銀行卡、微信、支付寶等支付方式的有力補充。
　　英特爾? 酷睿? 處理器具有強大的通用計算能力和出色的低功耗表現，與英特爾? 核芯顯卡的出色并行處理能力相結合，在高可用性、可擴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)的應用負載奠定了強大的算力基礎。除了高性能、低功耗、穩定和高可用等優(yōu)勢之外，英特爾平臺還具備強大的外設兼容性，支持海信智能商用LUNA X系列搭 載不同的外設，提供多種功能支撐，滿(mǎn)足不同場(chǎng)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 + 支付打印魔盒 CUBE X 的組合形態(tài)，實(shí)現了人工或 自助收銀的靈活轉換。支架等功能結構部件采用靈活的模塊化 設計，支持通過(guò)橫豎屏和高低位等模式滿(mǎn)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(wú)人零售體驗。
　　在關(guān)鍵的商品視覺(jué)識別應用中，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、殘差等結構和復雜的操作，生成有接近200M的模型參數。最后使用 OpenVINO?工具套件來(lái)加速基于深度學(xué)習的物品識別。OpenVINO?工具套件基于卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )（CNN）而設計，支持從邊緣到云的深度學(xué)習推理，可在包括 英特爾 CPU、GPU、VPU 和 FPGA 在內的英特爾硬件平臺（包括加速器）上擴展工作負載并實(shí)現性能最大化。借助面向 預訓練模型的內置模型優(yōu)化器，和面向專(zhuān)用硬件加速的推理引擎運行時(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(zhù)加速圖像訓練速度，同時(shí)保持出色的準確性。
　　此外，OpenVINO?工具套件可以根據客戶(hù)不同的需求，快速將模型移植到英特爾的不同平臺上，適應復雜的客戶(hù)環(huán)境，解決了在異構終端上部署 TensorFlow 涉及的復雜組件安裝問(wèn)題，從而能夠大幅提升終端性能。同時(shí)，OpenVINO? 工具套 件還提供了詳細的樣例，幫助海信進(jìn)行開(kāi)發(fā)。

圖 1. 海信智能商用 LUNA X 系列智能零售識別收銀系統。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 系統可以通過(guò)商品外包裝識別商品，并完成后續支付流程，相對于傳統的條碼識別和RFID識別的商品識別方式，能夠顯著(zhù)提升用戶(hù)體驗，提高商家防損能力。該系統能夠在0.2s內識別商品，準確率顯著(zhù)提升，在與自動(dòng)稱(chēng)重等功能融合后，還將可以滿(mǎn)足更多商品的自助收銀需求。
效果：自助收銀打通無(wú)人零售全鏈路
　　基于英特爾? 架構的海信智能商用LUNA X系列智能零售識別 收銀系統體現了智慧零售的創(chuàng )新方向，可支持實(shí)體零售商通過(guò)自助收銀服務(wù)，提供更加卓越的零售體驗。對于零售商而言，該系列的優(yōu)勢主要體現在以下幾個(gè)方面：
　　? 得益于英特爾? 架構在性能、穩定性等方面的優(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構建高效的自助收銀系統，提升業(yè)務(wù)的可持續性運營(yíng)能力；
　　? 商品的智能批量識別有助于實(shí)現收銀能力的分布式部署，在提升收銀效率的同時(shí)，降低消費者的收銀等待時(shí)間，提升消 費者的消費體驗；
　　? 通過(guò)自助收銀，零售商可以適當地降低收銀人員的配置，降低因招聘、培訓和雇傭收銀人員所帶來(lái)的人力資源成本，提升業(yè)務(wù)效率； 

? 深度視覺(jué)技術(shù)的應用能夠有效識別商品損壞和掉包等現象，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實(shí)現了全功 能外設及部件的創(chuàng )新應用，打造了支持人工、自助和移動(dòng)收銀全場(chǎng)景多形態(tài)的自助收銀系統。它能夠顯著(zhù)拓展無(wú)人零售范圍，滿(mǎn)足多類(lèi)型商品的自助收銀需求，實(shí)現更加完整的無(wú)人零售體驗，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(lái)尖端零售體驗
　　海信智能商用與英特爾在智慧零售領(lǐng)域構建了長(cháng)期而深入的合 作關(guān)系，在智慧收銀系統、遠程管理系統、以及模塊化主板等方面都有持續的創(chuàng )新成果，致力于幫助用戶(hù)構建創(chuàng )新、開(kāi)放的智慧零售體系。在NRF 2020大會(huì )現場(chǎng)，海信智能商用憑借獨具創(chuàng )新的方案設計，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)區域參展的企業(yè)之一，在英特爾構建的沉浸式零售技術(shù)區域，向全球零售客戶(hù)展示了海信智能商用LUNA X系列智能零售識別收銀系統等產(chǎn)品，帶來(lái)了基于互聯(lián)網(wǎng)、深度視覺(jué)技術(shù)以及人工智能技術(shù)的尖端零售體驗。

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

1[Online] 2019 年中國無(wú)人零售行業(yè)市場(chǎng)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 [J]。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，2017(10):94-95。
3孫韶言?；谏疃葘W(xué)習表征的圖像檢索技術(shù) [D]. 2017。