李垚

無人超市的技術(shù)迭代

2016年底，亞馬遜發(fā)表了首個(gè)無人商店Amazon Go的概念，立刻受到全球矚目，成為零售業(yè)的創(chuàng)新指標(biāo)，促使各地零售業(yè)者紛紛加入此股風(fēng)潮。而在中國(guó)，除陸續(xù)有零售業(yè)者展開小規(guī)模的無人商店測(cè)試計(jì)劃和融資外，一些AI無人商店的技術(shù)也在落地過程中，這些技術(shù)方案整合了整間商店所需的硬件、軟件和營(yíng)運(yùn)管理服務(wù)。

在國(guó)內(nèi)，盒馬鮮生就采用了自助結(jié)賬的模式，有人認(rèn)為這樣是佛系的防盜措施，容易讓占小便宜的人放縱，也有人認(rèn)為這是對(duì)消費(fèi)者尊重信任，是社會(huì)文明的正常狀態(tài)。不過，全數(shù)字化鏈路的保障顯然是無人超市的底氣，目前有數(shù)據(jù)表明，消費(fèi)者鉆空子漏掃的情況在減少。

天花板攝像機(jī)陣列是消費(fèi)者行為追蹤關(guān)鍵，用來追蹤、辨識(shí)消費(fèi)者于店內(nèi)的位置和行為。多數(shù)是1080P一般攝像機(jī)，能由上而下來辨識(shí)顧客姿勢(shì)，如伸手拿取商品的行為，少數(shù)是追蹤顧客移動(dòng)軌跡的廣角攝像機(jī)

業(yè)內(nèi)人士表示：“無人超市不只是要研發(fā)技術(shù)，更要讓技術(shù)運(yùn)用于實(shí)際的營(yíng)運(yùn)場(chǎng)域?！睙o人超市的商品需要取放辨識(shí)、人員綁定追蹤、IoT溝通管理等技術(shù)和系統(tǒng)的開發(fā)工作。研發(fā)期間，工程師還必須到活動(dòng)會(huì)場(chǎng)，展示無人超市概念的縮小版應(yīng)用貨架。這些具備自助販賣機(jī)功能的設(shè)備，運(yùn)用重量感測(cè)器、電腦視覺辨識(shí)技術(shù)等，讓消費(fèi)者通過手機(jī)APP開柜選購(gòu)，并在關(guān)閉柜門后，利用手機(jī)APP完成付款。

貨架有三層，每層內(nèi)側(cè)上方架設(shè)3臺(tái)攝像機(jī)、下方層板則內(nèi)嵌數(shù)個(gè)重量感測(cè)器，層板外緣還安裝紅外線光柵，結(jié)合影像、重量和紅外線等多重感測(cè)技術(shù)，來辨識(shí)消費(fèi)者拿取的商品內(nèi)容和數(shù)量

記者受邀參觀某無人超市的實(shí)驗(yàn)場(chǎng)域，首先看到兩個(gè)自動(dòng)閘門通道，閘門的一旁有一個(gè)小房間，是支持整間商店運(yùn)算需求的機(jī)房，而往店內(nèi)一望，可看到31個(gè)貨架，背靠背，并排陳列共300多種商品，再抬頭一看，可以看到天花板上，有超過40臺(tái)攝像機(jī)組成的陣列，能自動(dòng)追蹤、辨識(shí)消費(fèi)者的位置和動(dòng)作。

AI無人超市的關(guān)鍵技術(shù)

無人超市的購(gòu)物流程其實(shí)十分簡(jiǎn)單，首先，消費(fèi)者利用綁定好支付方式的手機(jī)APP，作為進(jìn)店消費(fèi)的憑證，對(duì)著入口閘門上的條碼掃描機(jī)，掃APP上的QR Code來開啟閘門，就可進(jìn)入店內(nèi)選購(gòu)商品。而這個(gè)簡(jiǎn)單的掃碼動(dòng)作，不單是要讓進(jìn)出閘門控制系統(tǒng)開啟閘門，更是要讓購(gòu)物行為辨識(shí)系統(tǒng)獲悉消費(fèi)者的身份，來開始追蹤其于店內(nèi)的行為。根據(jù)記者的實(shí)際體驗(yàn)，從商品拿取到APP顯示商品信息，中間有3至5秒的時(shí)間差，整體體驗(yàn)仍有改善的空間。

貨架有三層，每層內(nèi)側(cè)上方架設(shè)3臺(tái)攝像機(jī)、下方層板則內(nèi)嵌數(shù)個(gè)重量感測(cè)器，層板外緣還安裝紅外線光柵，結(jié)合影像、重量和紅外線等多重感測(cè)技術(shù)，來辨識(shí)消費(fèi)者拿取的商品內(nèi)容和數(shù)量

讓顧客“拿了就走”的無人超市模式，從追蹤顧客進(jìn)店面后的軌跡、取放商品的行為，到自動(dòng)辨識(shí)正確品項(xiàng)并加入手機(jī)APP購(gòu)物車中，這整套流程背后的關(guān)鍵技術(shù)，主要是基于多視角影像辨識(shí)技術(shù)與多重感測(cè)器分析技術(shù)。

多視角影像辨識(shí)技術(shù)，是通過天花板裝設(shè)的多個(gè)攝像鏡頭以及廣角攝像機(jī)，在顧客掃描QR Code進(jìn)入智慧商店之后，即時(shí)追蹤其移動(dòng)軌跡與行為，比如在顧客拿取商品后，同步將商品加入虛擬購(gòu)物車中，反之若是放回商品，購(gòu)物車也會(huì)同步移除。其中，廣角鏡頭因拍攝范圍更大，主要用來追蹤顧客軌跡，一般攝像鏡頭則是能由上而下地辨識(shí)顧客姿勢(shì)，比如伸手取放商品等行為。

從技術(shù)上講，由于顧客在伸手拿取商品時(shí)，仍有幾率發(fā)生遮蔽、交叉取物等影響上方攝像機(jī)辨識(shí)的情況，因此，當(dāng)顧客站在天花板一臺(tái)攝像機(jī)正下方時(shí)，前、后、左、右相鄰的四個(gè)攝像機(jī)，也會(huì)同時(shí)通過斜角的視野來辨識(shí)顧客姿勢(shì)，借此降低誤判幾率。科技公司目前也在嘗試，將現(xiàn)為平面向下的攝像機(jī)改以多角度來架設(shè)，試圖找到提升姿勢(shì)辨識(shí)準(zhǔn)確率的方法。

從天花板由上向下進(jìn)行辨識(shí)的設(shè)計(jì)，是為了避免直接拍攝到人臉的監(jiān)控爭(zhēng)議。不過，若未來客戶提出針對(duì)性別、年齡分眾行銷的需求，技術(shù)上仍然可以通過部署不同角度的攝像機(jī)來達(dá)成。

雖然頂部的攝像機(jī)可以追蹤顧客位置，但在一個(gè)貨架的多種商品中，顧客伸手究竟拿了哪一樣商品？就要運(yùn)用到多重感測(cè)器分析技術(shù)了。這項(xiàng)技術(shù)隱身在一個(gè)個(gè)貨架中，主要運(yùn)用紅外線光柵、貨架層板上的攝像機(jī)以及重量感測(cè)器，來準(zhǔn)確辨識(shí)顧客拿取的商品并加入虛擬購(gòu)物車中。其運(yùn)作方式，是在顧客伸手取物、觸碰到貨架外緣的紅外線光柵時(shí)，同步喚醒貨架內(nèi)的攝像機(jī)與重量感測(cè)裝置，接著，透過重量分布的改變，同時(shí)搭配攝像機(jī)比對(duì)取物前后的畫面，判斷出被取出的商品品項(xiàng)。

設(shè)置了紅外線光柵的好處是，可以讓貨架內(nèi)的感測(cè)裝置只需在觸發(fā)后啟動(dòng)，能大幅降低后端硬件的運(yùn)算量。比如一般市面常見的盒狀包裝商品，只要包裝盒六面的影像各一張，再加上商品的重量信息，就能滿足AI識(shí)別所需，比起只用影像辨識(shí)技術(shù)，能進(jìn)一步降低運(yùn)算量。

整體運(yùn)算量降低后，也讓這套無人超市技術(shù)需要的硬件運(yùn)算資源門檻下降。工程師透露，現(xiàn)在無人超市運(yùn)用的含CPU、GPU在內(nèi)的電腦硬件裝置，和當(dāng)前一般主流的電競(jìng)PC的運(yùn)算力相近。目前，結(jié)合上述兩套關(guān)鍵技術(shù)，排除惡意行為干擾下的實(shí)測(cè)，辨識(shí)率約98%～99%。也就是說，在大多時(shí)候，APP能確實(shí)記錄下顧客選購(gòu)的商品，并在顧客確認(rèn)無誤后一鍵結(jié)賬，達(dá)成從選購(gòu)到結(jié)賬的無人化。

后臺(tái)系統(tǒng)可以即時(shí)顯示每一個(gè)人在店內(nèi)的位置，若有商品被拿取，該貨架也會(huì)出現(xiàn)黃色提示

Dash Cart或解決無人超市當(dāng)前痛點(diǎn)

亞馬遜最新的智能購(gòu)物車Dash Cart的設(shè)計(jì)，吸取了無人超市過去的所有經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，并通過收購(gòu)Whole Foods和不斷壯大的Amazon Go商店網(wǎng)絡(luò)來進(jìn)行技術(shù)融合。

亞馬遜的實(shí)體零售和技術(shù)副總裁迪利普庫(kù)馬爾解讀：“Dash Cart有一個(gè)攝像頭環(huán)，一個(gè)秤，計(jì)算機(jī)視覺和重量傳感器，不僅可以確定物品，還可以確定物品的數(shù)量，如果不是大宗物品采購(gòu)，非常實(shí)用?！北热鐚?duì)于像蘋果這樣的商品，購(gòu)物車本身的觸摸屏可以輸入商品的價(jià)格查詢代碼，然后再將其放入要稱重并添加到訂單的購(gòu)物車中。

亞馬遜認(rèn)為，從隱私角度或技術(shù)角度來看，擴(kuò)展其無現(xiàn)金收銀方法用到攝像頭似乎確實(shí)是一項(xiàng)需要克服的挑戰(zhàn)，而購(gòu)物車正是以小巧且易于管理的方式改變了用戶的擔(dān)憂。該購(gòu)物車還內(nèi)置有優(yōu)惠券掃描儀，并支持亞馬遜的Alexa購(gòu)物清單功能。當(dāng)用戶完成購(gòu)物后，Dash Cart的專用車道使用戶無需立即處理付款或在結(jié)賬中等待就可以將貨物推出商店。

目前Dash Cart購(gòu)物車技術(shù)還有一些不完善之處，比如該設(shè)備最多可以處理兩袋物品，還不能完全讓貨物裝滿推車。這意味著無人超市仍需要為顧客提供標(biāo)準(zhǔn)的購(gòu)物車和標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)賬通道。但如果Dash Cart受到消費(fèi)者的歡迎，亞馬遜很有可能會(huì)將它推廣到其他地方，因?yàn)闇p少結(jié)賬時(shí)間，提高貨物周轉(zhuǎn)效率，節(jié)約人工成本一直是未來無人超市的核心價(jià)值。