OpenVINO? 工具套件助力海信智能加速無人零售創新

　　得益于人工智能（AI）、計算機視覺、物聯網等技術的快速發展，零售行業正在迎來一 場影響深遠的革命。零售店內的貨架、電子標牌、銷售終端（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，為感知零售環境、創 新零售體驗奠定了堅實的基礎。近年來，青島海信智能商用系統股份有限公司（以下簡 稱：海信智能商用）持續發力智慧零售，致力于商業科技的創新與推廣，以滿足更多場 景的應用需求。
　　為實現商品的自動識別，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，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，識別速度達到 0.2s，準確率顯著提升，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：如何實現基于深度視覺識別的自助收銀 在數字化創新技術的驅動下，無人零售正在成為一種快速發展的浪潮。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體零售成本、提升服務覆蓋率與服務能力、挖掘零售業務潛在價值。前瞻產業研究院研究報告顯示，預測至 2022 年，中國無人零售商店用戶規?？蛇_2.45億人，無人零售商店交易額將超1.8萬億元1 。
　　要實現無人零售，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，分為計費和結賬兩個獨立的模塊。計費模塊通 過掃描嵌入到商品上的條碼或是 RFID 標簽實現消費金額的計算和顯示，扣費模塊將串 口傳來的消費金額通過支付系統完成結算2 。
　　基于條碼/RFID 的自助收銀系統可以滿足大多數標準化商品的自助收銀需求。但是，這種方法也面臨著嚴峻的挑戰。首先，此類系統無法識別商品是否存在破損、掉包等問題；此外，對于商超內廣泛存在的蔬菜、水果、禽肉、烘焙等產品而言，由于消費者需求的多樣化、產品的異質性，以及較高的人力成本，很難統一粘貼條碼或是 RFID 標簽，也就無法實現高效的自助結賬，阻礙了無人零售在更多應用場景的落地。
　　通過融入深度視覺技術，POS 終端能夠收集商品的圖像數據并進行推理，判斷出商品 的品類、數量等信息，結合自動稱重、二維碼收付款等功能，實現商品的高效自助結賬，減少收銀過程對商品的損壞，支持非標準化商品的收銀。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對于會員進行更加高效的管理，構建智慧的營銷體系。
　　在商品的批量識別中，目標檢測能力是重中之重。在深度學習的多種模型中，深度卷積神經網絡（Convolutional Neural Network，CNN）則尤其擅長于對圖像的內容進行抽象與描 述，在圖像檢索領域獲得了廣泛的關注與深入的研究。不同于傳統的圖像表征方式，深度表征側重于對圖像進行語義層面的 全局表達，通過一個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行有效的描述3 。
　　受限于深度卷積神經網絡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。未經充分優化的視覺推理系統會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景而言，會帶來重大的算力挑戰。
　　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，實現無碼和無感收銀，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勢，為海信智能商用LUNA X自助收銀相關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 + 支付打印魔盒 CUBE X 的組合形態，實現了人工或 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，支持通過橫豎屏和高低位等模式滿足個性化的自助服務 終端需求，有利于打造更完善的無人零售體驗。
　　在關鍵的商品視覺識別應用中，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?工具套件來加速基于深度學習的物品識別。OpenVINO?工具套件基于卷積神經網絡（CNN）而設計，支持從邊緣到云的深度學習推理，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現性能最大化。借助面向 預訓練模型的內置模型優化器，和面向專用硬件加速的推理引擎運行時，OpenVINO?工具套件可在所有英特爾平臺上部署 并加速神經網絡模型，顯著加速圖像訓練速度，同時保持出色的準確性。
　　此外，OpenVINO?工具套件可以根據客戶不同的需求，快速將模型移植到英特爾的不同平臺上，適應復雜的客戶環境，解決了在異構終端上部署 TensorFlow 涉及的復雜組件安裝問題，從而能夠大幅提升終端性能。同時，OpenVINO? 工具套 件還提供了詳細的樣例，幫助海信進行開發。

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，能夠顯著提升用戶體驗，提高商家防損能力。該系統能夠在0.2s內識別商品，準確率顯著提升，在與自動稱重等功能融合后，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新方向，可支持實體零售商通過自助收銀服務，提供更加卓越的零售體驗。對于零售商而言，該系列的優勢主要體現在以下幾個方面：
　　? 得益于英特爾? 架構在性能、穩定性等方面的優勢，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，提升業務的可持續性運營能力；
　　? 商品的智能批量識別有助于實現收銀能力的分布式部署，在提升收銀效率的同時，降低消費者的收銀等待時間，提升消 費者的消費體驗；
　　? 通過自助收銀，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的人力資源成本，提升業務效率； 

? 深度視覺技術的應用能夠有效識別商品損壞和掉包等現象，輔助防損，降低零售店的相關損失。
　　海信智能商用 LUNA X 系列智能零售識別收銀系統實現了全功 能外設及部件的創新應用，打造了支持人工、自助和移動收銀全場景多形態的自助收銀系統。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，實現更加完整的無人零售體驗，充分展示了海信智能商用賦能商業發展的潛力。
展望：英特爾與海信智能商用帶來尖端零售體驗
　　海信智能商用與英特爾在智慧零售領域構建了長期而深入的合 作關系，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新成果，致力于幫助用戶構建創新、開放的智慧零售體系。在NRF 2020大會現場，海信智能商用憑借獨具創新的方案設計，成為全球POS領域僅有的兩家在英特爾 沉浸式零售技術區域參展的企業之一，在英特爾構建的沉浸式零售技術區域，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等產品，帶來了基于互聯網、深度視覺技術以及人工智能技術的尖端零售體驗。

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。圖片由海信智能商用提供

1[Online] 2019 年中國無人零售行業市場分析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 [J]。物聯網技術，2017(10):94-95。
3孫韶言?；谏疃葘W習表征的圖像檢索技術 [D]. 2017。