结账不再难， 无人超市进化升级

李垚

无人超市的技术迭代

2016年底，亚马逊发表了首个无人商店Amazon Go的概念，立刻受到全球瞩目，成为零售业的创新指标，促使各地零售业者纷纷加入此股风潮。而在中国，除陆续有零售业者展开小规模的无人商店测试计划和融资外，一些AI无人商店的技术也在落地过程中，这些技术方案整合了整间商店所需的硬件、软件和营运管理服务。

在国内，盒马鲜生就采用了自助结账的模式，有人认为这样是佛系的防盗措施，容易让占小便宜的人放纵，也有人认为这是对消费者尊重信任，是社会文明的正常状态。不过，全数字化链路的保障显然是无人超市的底气，目前有数据表明，消费者钻空子漏扫的情况在减少。

天花板摄像机阵列是消费者行为追踪关键，用来追踪、辨识消费者于店内的位置和行为。多数是1080P一般摄像机，能由上而下来辨识顾客姿势，如伸手拿取商品的行为，少数是追踪顾客移动轨迹的广角摄像机

业内人士表示：“无人超市不只是要研发技术，更要让技术运用于实际的营运场域。”无人超市的商品需要取放辨识、人员绑定追踪、IoT沟通管理等技术和系统的开发工作。研发期间，工程师还必须到活动会场，展示无人超市概念的缩小版应用货架。这些具备自助贩卖机功能的设备，运用重量感测器、电脑视觉辨识技术等，让消费者通过手机APP开柜选购，并在关闭柜门后，利用手机APP完成付款。

货架有三层，每层内侧上方架设3台摄像机、下方层板则内嵌数个重量感测器，层板外缘还安装红外线光栅，结合影像、重量和红外线等多重感测技术，来辨识消费者拿取的商品内容和数量

记者受邀参观某无人超市的实验场域，首先看到两个自动闸门通道，闸门的一旁有一个小房间，是支持整间商店运算需求的机房，而往店内一望，可看到31个货架，背靠背，并排陈列共300多种商品，再抬头一看，可以看到天花板上，有超过40台摄像机组成的阵列，能自动追踪、辨识消费者的位置和动作。

AI无人超市的关键技术

无人超市的购物流程其实十分简单，首先，消费者利用绑定好支付方式的手机APP，作为进店消费的凭证，对着入口闸门上的条码扫描机，扫APP上的QR Code来开启闸门，就可进入店内选购商品。而这个简单的扫码动作，不单是要让进出闸门控制系统开启闸门，更是要让购物行为辨识系统获悉消费者的身份，来开始追踪其于店内的行为。根据记者的实际体验，从商品拿取到APP显示商品信息，中间有3至5秒的时间差，整体体验仍有改善的空间。

货架有三层，每层内侧上方架设3台摄像机、下方层板则内嵌数个重量感测器，层板外缘还安装红外线光栅，结合影像、重量和红外线等多重感测技术，来辨识消费者拿取的商品内容和数量

让顾客“拿了就走”的无人超市模式，从追踪顾客进店面后的轨迹、取放商品的行为，到自动辨识正确品项并加入手机APP购物车中，这整套流程背后的关键技术，主要是基于多视角影像辨识技术与多重感测器分析技术。

多视角影像辨识技术，是通过天花板装设的多个摄像镜头以及广角摄像机，在顾客扫描QR Code进入智慧商店之后，即时追踪其移动轨迹与行为，比如在顾客拿取商品后，同步将商品加入虚拟购物车中，反之若是放回商品，购物车也会同步移除。其中，广角镜头因拍摄范围更大，主要用来追踪顾客轨迹，一般摄像镜头则是能由上而下地辨识顾客姿势，比如伸手取放商品等行为。

从技术上讲，由于顾客在伸手拿取商品时，仍有几率发生遮蔽、交叉取物等影响上方摄像机辨识的情况，因此，当顾客站在天花板一台摄像机正下方时，前、后、左、右相邻的四个摄像机，也会同时通过斜角的视野来辨识顾客姿势，借此降低误判几率。科技公司目前也在尝试，将现为平面向下的摄像机改以多角度来架设，试图找到提升姿势辨识准确率的方法。

从天花板由上向下进行辨识的设计，是为了避免直接拍摄到人脸的监控争议。不过，若未来客户提出针对性别、年龄分众行销的需求，技术上仍然可以通过部署不同角度的摄像机来达成。

虽然顶部的摄像机可以追踪顾客位置，但在一个货架的多种商品中，顾客伸手究竟拿了哪一样商品？就要运用到多重感测器分析技术了。这项技术隐身在一个个货架中，主要运用红外线光栅、货架层板上的摄像机以及重量感测器，来准确辨识顾客拿取的商品并加入虚拟购物车中。其运作方式，是在顾客伸手取物、触碰到货架外缘的红外线光栅时，同步唤醒货架内的摄像机与重量感测装置，接着，透过重量分布的改变，同时搭配摄像机比对取物前后的画面，判断出被取出的商品品项。

设置了红外线光栅的好处是，可以让货架内的感测装置只需在触发后启动，能大幅降低后端硬件的运算量。比如一般市面常见的盒状包装商品，只要包装盒六面的影像各一张，再加上商品的重量信息，就能满足AI识别所需，比起只用影像辨识技术，能进一步降低运算量。

整体运算量降低后，也让这套无人超市技术需要的硬件运算资源门槛下降。工程师透露，现在无人超市运用的含CPU、GPU在内的电脑硬件装置，和当前一般主流的电竞PC的运算力相近。目前，结合上述两套关键技术，排除恶意行为干扰下的实测，辨识率约98%～99%。也就是说，在大多时候，APP能确实记录下顾客选购的商品，并在顾客确认无误后一键结账，达成从选购到结账的无人化。

后臺系统可以即时显示每一个人在店内的位置，若有商品被拿取，该货架也会出现黄色提示

Dash Cart或解决无人超市当前痛点

亚马逊最新的智能购物车Dash Cart的设计，吸取了无人超市过去的所有经验教训，并通过收购Whole Foods和不断壮大的Amazon Go商店网络来进行技术融合。

亚马逊的实体零售和技术副总裁迪利普库马尔解读：“Dash Cart有一个摄像头环，一个秤，计算机视觉和重量传感器，不仅可以确定物品，还可以确定物品的数量，如果不是大宗物品采购，非常实用。”比如对于像苹果这样的商品，购物车本身的触摸屏可以输入商品的价格查询代码，然后再将其放入要称重并添加到订单的购物车中。

亚马逊认为，从隐私角度或技术角度来看，扩展其无现金收银方法用到摄像头似乎确实是一项需要克服的挑战，而购物车正是以小巧且易于管理的方式改变了用户的担忧。该购物车还内置有优惠券扫描仪，并支持亚马逊的Alexa购物清单功能。当用户完成购物后，Dash Cart的专用车道使用户无需立即处理付款或在结账中等待就可以将货物推出商店。

目前Dash Cart购物车技术还有一些不完善之处，比如该设备最多可以处理两袋物品，还不能完全让货物装满推车。这意味着无人超市仍需要为顾客提供标准的购物车和标准的结账通道。但如果Dash Cart受到消费者的欢迎，亚马逊很有可能会将它推广到其他地方，因为减少结账时间，提高货物周转效率，节约人工成本一直是未来无人超市的核心价值。