鄭煜輝 陳 磊 辛光紅

(三亞學(xué)院，海南 三亞572000)

1 概述

零售場所中常采用海報、LED 廣告機、櫥窗等投放廣告。這些廣告采用無差別化的廣告推送，無針對性、效果并不理想。商場中的落地玻璃墻、玻璃櫥窗等透明隔離設(shè)施是商家展示內(nèi)部商品的重要窗口，受空間的限制，商場的透明隔離設(shè)施展示的僅為有限的實物商品，利用率很低。如何將透明隔離設(shè)施高效利用起來進行智能化廣告投放具有巨大的經(jīng)濟價值[1]。

2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計

本系統(tǒng)通過樹莓派輸出高低電平控制高分子透變膜實現(xiàn)透明和背投狀態(tài)轉(zhuǎn)換。樹莓派配置攝像頭進行圖像采集，通過WIFI 網(wǎng)絡(luò)與云服務(wù)器通信傳輸人臉數(shù)據(jù)，人臉數(shù)據(jù)在本地建模分析后樹莓派又控制投影儀投放相應(yīng)的廣告最后在透變膜上顯示。硬件配置結(jié)構(gòu)如圖1 所示。本系統(tǒng)控制核心采用樹莓派，作為便攜式卡片計算機具備HDMI 圖像輸出，GPIO 控制、USB接口、WIFI 通信等功能，性能上可以滿足本系統(tǒng)設(shè)計需求，而且極大的降低了系統(tǒng)成本和實施難度。本系統(tǒng)所述的高分子液晶投影膜由樹莓派通過繼電器進行控制。樹莓派的GPIO P21 口輸出高低電平控制繼電器的Relay_Ch3 進行透明和非透明的相互轉(zhuǎn)換。繼電器控制電路如圖2 所示。系統(tǒng)圖像采集攝像頭采用USB Type-C 接口支持USB 3.0 協(xié)議，攝像頭兩側(cè)預(yù)留了雙目攝像頭接口可實現(xiàn)立體視覺系統(tǒng)，方便后期擴展[2]。

3 系統(tǒng)運行流程

系統(tǒng)檢測到?jīng)]有游客靠近貼有高分子液晶透變膜的透明隔離設(shè)施時（如櫥窗等），透變膜為透明狀態(tài)，當游客通過或者駐足于透明隔離設(shè)施，系統(tǒng)控制透變膜轉(zhuǎn)變?yōu)楸惩稜顟B(tài)，并將攝像頭采集到的人臉圖像上傳至云平臺。云端通過計算返回觀看者的年齡、性別、表情、顏值、姿態(tài)、有無戴帽子、眼鏡、口罩等信息至樹莓派并將數(shù)據(jù)儲存在云端人臉庫中。樹莓派通過眼球跟蹤技術(shù)獲取游客的注視廣告區(qū)域，時長等信息判斷游客是否喜歡廣告內(nèi)容，通過掃碼付費等商業(yè)手段獲取交易金額，然后將上述信息發(fā)送至云端與獲取的人臉屬性信息匹配，生成閉環(huán)數(shù)據(jù)。經(jīng)過一定的數(shù)據(jù)累積后，訓(xùn)練機器學(xué)習(xí)隨機森林模型，挖掘客戶消費能力、偏好趨向，實現(xiàn)廣告精準投放。

圖1 硬件配置結(jié)構(gòu)圖

圖2 繼電器控制電路

圖3 系統(tǒng)運行流程圖

4 云端接口開發(fā)

騰訊云平臺利用其超大的用戶數(shù)量具有明顯的數(shù)據(jù)庫資源優(yōu)勢。本系統(tǒng)利用騰訊云人臉檢測接口、人員庫接口、人臉搜索接口實現(xiàn)了人臉識別和人臉數(shù)據(jù)庫建立功能。本項系統(tǒng)中人臉檢測是核心接口，云端檢測給定圖片的人臉及相應(yīng)的面部屬性和位置坐標信息。面部屬性包括性別（gender）、年齡（age）、表情（expression）、魅力（beauty）、眼鏡（glass）、發(fā)型（hair）、口罩（mask）和姿態(tài)(pitch，roll，yaw)，人臉質(zhì)量信息包括整體質(zhì)量分（score）、模 糊 分（sharpness）、光照 分（brightness） 和 五 官 遮 擋 分（completeness）。返回系統(tǒng)的返回值包括FaceInfos 人臉信息表和FaceQuality 人臉質(zhì)量信息，其中FaceInfos 有我們關(guān)注的人臉信息，比如gender,age,beauty(顏值)和expression（微笑程度）等。FaceQuality 則包含了一個重要字段就是圖像人臉的質(zhì)量得分score。這里我們提取年齡和性別、顏值、表情、有無帶帽子、帶口罩、帶眼鏡等字段[3-4]。

5 廣告精準投放模型

模型原始數(shù)據(jù)為通過走訪調(diào)研大型商場商鋪，依據(jù)主觀經(jīng)驗數(shù)據(jù)訓(xùn)練得來，獲取真實大量數(shù)據(jù)訓(xùn)練模型是首要任務(wù)。擬先在商場電梯、樓梯口根據(jù)顧客年齡性別以及所處的位置信息，進行樓層引導(dǎo)和商鋪推送。如果顧客根據(jù)推送到達了相應(yīng)的樓層或商鋪則實現(xiàn)了初步引導(dǎo)價值。顧客根據(jù)推送到達了相應(yīng)的樓層或商鋪，進而在商普玻璃幕墻推送具體的商品，依據(jù)眼球跟蹤和購買情況得到顧客消費趨向的真實數(shù)據(jù)，最終以真實數(shù)據(jù)訓(xùn)練模型，得到能實現(xiàn)廣告精準投放的模型，實現(xiàn)數(shù)據(jù)價值[5]。模型實現(xiàn)過程如圖4 所示。

圖4 廣告精準投放模型實現(xiàn)過程

6 眼球跟蹤技術(shù)

眼球跟蹤是本系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)和重要反饋環(huán)節(jié)。通過眼球跟蹤判斷當前人臉是否注視廣告區(qū)域以及注視時長。如果注視廣告區(qū)域，開始計時，當檢測到當前人臉不再注視廣告區(qū)域，計時結(jié)束，返回時長結(jié)果。然后通過注視時長等數(shù)據(jù)判斷該游客是否喜歡此廣告，如果喜歡則彈出商品二維碼游客可以關(guān)注或下單。如果游客下單我們就得到了此游客的數(shù)據(jù)。如果不喜歡，則說明模型預(yù)測的不準確我們需要進一步修正模型。

圖5 眼球跟蹤系統(tǒng)應(yīng)用

圖6 人臉及眼部分割圖

采集到人臉圖像后截取出左右眼部區(qū)域的ROI 圖像[8]，這個截取過程就是簡單的根據(jù)先驗知識，對于如圖6 所示的一張人臉圖像左右眼的區(qū)域大小和位置大概是固定的，整幅圖像的長寬分別為wI，hI。眼部區(qū)域的長寬為wE，hE，則有：

截取出了眼部ROI 圖像后每個像素點都可以計算出梯度，而梯度包含了幅值和方向。對于眼部圖像而言，越是靠近眼球中心的位置，灰度值就越低，就會有更多的梯度方向的連線交于眼球。 最后，根據(jù)梯度方向的眼球定位算法實現(xiàn)眼球跟蹤[6-7]。

7 結(jié)論

本系統(tǒng)采用高分子液晶膜將透明隔離設(shè)施變成一種智能新型媒介。不僅提高了櫥窗和大透明玻璃的利用率，提高了購物樂趣，還解決了游客對廣告的反饋的局限，提供一個新的購物交互入口。通過機器視覺、人工智能等新技術(shù)與商業(yè)模式有機結(jié)合，方案合理高效的獲取了人臉屬性與消費能力、偏好趨向的閉環(huán)數(shù)據(jù)樣本、訓(xùn)練隨機森林模型，實現(xiàn)了廣告精準投放。