賴南華

（北京京東世紀(jì)信息技術(shù)有限公司 北京市 100176）

我國(guó)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在社會(huì)上的飛速發(fā)展，進(jìn)而帶動(dòng)了我國(guó)智能家電的興起。現(xiàn)在智能家電中的代表性產(chǎn)品智能冰箱已經(jīng)成為各企業(yè)爭(zhēng)相發(fā)展的產(chǎn)品。智能冰箱中的物品識(shí)別技術(shù)作為核心技術(shù)，一直是企業(yè)發(fā)展中需要注意的難題，智能冰箱的識(shí)別是決定智能冰箱發(fā)展的關(guān)鍵因素。

1 智能冰箱發(fā)展現(xiàn)狀

隨著科技的發(fā)展，目前我國(guó)的冰箱企業(yè)早已具備面向智能化發(fā)展的條件。通過(guò)近兩年的觀察來(lái)看，智能冰箱的終端保有量正在大規(guī)模向用戶方面增加，也在逐步吞噬傳統(tǒng)冰箱企業(yè)。還有就是我國(guó)互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷提高下，加之5G 的到來(lái)，我國(guó)冰箱行業(yè)有足夠大的能力進(jìn)行智能化轉(zhuǎn)型。另外，傳統(tǒng)冰箱在市場(chǎng)上面對(duì)尷尬的瓶頸期，傳品標(biāo)準(zhǔn)不高、技術(shù)缺失、用戶體驗(yàn)差等，用戶的消費(fèi)需求迫使冰箱行業(yè)逐漸向智能方面發(fā)展。通過(guò)以下兩個(gè)例子可以看出智能冰箱在社會(huì)中發(fā)展的狀況：

智能冰箱開(kāi)始發(fā)展是在2000年韓國(guó)的LG 首先推出了一款智能冰箱，從此開(kāi)啟了智能冰箱的先河，這臺(tái)冰箱是世界上第一臺(tái)可以和互聯(lián)網(wǎng)鏈接的智能冰箱。七年后，韓國(guó)的三星集團(tuán)也推出了具有自動(dòng)識(shí)別技術(shù)的智能冰箱，它的應(yīng)用是通過(guò)在物品上貼上標(biāo)簽然后冰箱根據(jù)標(biāo)簽計(jì)算出物品的數(shù)量和種類，識(shí)別后冰箱再把物品的各種信息發(fā)送到用戶的短信里。

多年后，智能冰箱在不斷地創(chuàng)新、升級(jí)，例如：德國(guó)的西門(mén)子公司又推出了一種新型的智能冰箱，這種冰箱的管理功能不僅融合了互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)還結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)。在此同時(shí)我國(guó)的海信集團(tuán)也推出了一款智能冰箱，它可以通過(guò)智能手機(jī)遠(yuǎn)程控制智能冰箱、監(jiān)測(cè)冰箱內(nèi)的溫度、食品的儲(chǔ)存管理信息等，比較方便的是它可以在用戶手機(jī)上形成采購(gòu)物品的清單，以此來(lái)幫助人們的采購(gòu)。

最后則是在2015年，國(guó)內(nèi)的長(zhǎng)虹美菱相繼推出了一款識(shí)別系統(tǒng)較全的智能冰箱，這種冰箱在冰箱內(nèi)設(shè)置多種攝像頭對(duì)物品進(jìn)行識(shí)別和檢測(cè)，另外還使用云計(jì)算、變頻和物聯(lián)網(wǎng)等信息技術(shù)，進(jìn)一步控制物品的保鮮儲(chǔ)存。在7月份海爾集團(tuán)同樣推出了一款智能識(shí)別的冰箱，冰箱采用智慧窗的設(shè)計(jì)理念，并帶有感應(yīng)功能，當(dāng)人們靠近冰箱時(shí)冰箱門(mén)則變成了一種透明狀，能夠清晰地看到冰箱內(nèi)的食品以方便用戶使用，還幫助用戶節(jié)省一定的時(shí)間，節(jié)約能耗。另外，該款冰箱可以使用APP 進(jìn)行檢測(cè)，用戶能夠遠(yuǎn)程觀察冰箱內(nèi)食品的狀態(tài)，還可以遠(yuǎn)程啟動(dòng)

隨后通過(guò)現(xiàn)在的互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的飛速發(fā)展，以及大眾所期待的5G 時(shí)代到來(lái)，智能冰箱正在不斷的改革、創(chuàng)新中。

2 智能冰箱的物品識(shí)別方式

智能冰箱與普通冰箱聯(lián)系最多的就是物品管理方面，通過(guò)智能冰箱內(nèi)的數(shù)據(jù)采集功能獲取關(guān)于食物的保存和狀態(tài)等信息，并且將物品的信息傳輸給云端服務(wù)器，云端服務(wù)器對(duì)食品信息進(jìn)行整理后發(fā)送到顯示模塊內(nèi)，并發(fā)送給用戶關(guān)于食品的保質(zhì)期及時(shí)提醒用戶對(duì)食品進(jìn)行處理，另外，當(dāng)冰箱內(nèi)的食物缺少時(shí)會(huì)提醒用戶及時(shí)采購(gòu)。冰箱的后臺(tái)處理器還會(huì)有針對(duì)性的對(duì)物品信息進(jìn)行推送，比如推薦冰箱內(nèi)的菜譜、在線購(gòu)物、采購(gòu)清單等。如圖1 所示。

3 智能冰箱的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)

能冰箱中的核心技術(shù)最重要的就是對(duì)食物的儲(chǔ)存，現(xiàn)階段應(yīng)用較多的識(shí)別技術(shù)就是以下幾種：

圖1

圖2

3.1 射頻識(shí)別

作為一種無(wú)線通信技術(shù)的射頻技術(shù)是通過(guò)利用無(wú)線電信號(hào)來(lái)識(shí)別并了解相關(guān)食品信息的，識(shí)別系統(tǒng)和目標(biāo)物品不需要有直接的接觸或者是光學(xué)的接觸。射頻識(shí)別技術(shù)主要是由電子標(biāo)簽、閱讀器和應(yīng)用APP 這三個(gè)部分組成的。這種技術(shù)早在07年就被韓國(guó)三星集團(tuán)的智能冰箱所應(yīng)用。射頻識(shí)別技術(shù)的優(yōu)勢(shì)主要是以下幾個(gè)方面：讀取信息快、識(shí)別速度快、使用壽命較長(zhǎng)等。另外，電子標(biāo)簽具有防水、防油、可回收利用等特點(diǎn)，使用此技術(shù)可以隨時(shí)監(jiān)測(cè)到物品的拿進(jìn)和拿出并時(shí)刻跟蹤其狀態(tài)。通過(guò)在電子標(biāo)簽上寫(xiě)出食品保質(zhì)期、名稱等有用信息，把標(biāo)簽貼到食品的包裝上然后利用射頻技術(shù)進(jìn)行掃碼閱讀，獲取關(guān)于該信息的有利信息并將它發(fā)送到電腦后臺(tái)，隨時(shí)跟蹤追測(cè)食品的變化。這種技術(shù)在目前來(lái)看最大的制約因素就是用戶購(gòu)買(mǎi)電子標(biāo)簽的問(wèn)題，然后是使用標(biāo)簽問(wèn)題等，操作程序較為麻煩，還有就是電子標(biāo)簽的價(jià)格昂貴，成本高。如圖2 所示。

3.2 圖像識(shí)別

圖像識(shí)別技術(shù)早在20 世紀(jì)中期就得到發(fā)展和不斷地改進(jìn)了，在智能冰箱內(nèi)通過(guò)設(shè)置攝像頭等攝像工具對(duì)冰箱內(nèi)的物品進(jìn)行識(shí)別，然后進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)，對(duì)冰箱內(nèi)的食物進(jìn)行處理和分類。圖像識(shí)別技術(shù)主要是通過(guò)利用數(shù)字?jǐn)z像頭進(jìn)行物品的識(shí)別，通過(guò)頭像的處理提取物品的特征還有獲取食品的形狀、顏色、紋理等，識(shí)別后建立起相關(guān)的樣本庫(kù)并計(jì)算樣本訓(xùn)練，利用算法技術(shù)對(duì)物品進(jìn)行儲(chǔ)存分類，然后再對(duì)相應(yīng)的函數(shù)進(jìn)行物品的識(shí)別。圖像識(shí)別技術(shù)對(duì)于用戶的資金上雖沒(méi)有太大的問(wèn)題但是它的問(wèn)題也比較明顯，如食物的形狀不一難以識(shí)別、對(duì)食物難以定量識(shí)別、食物的放置不同和重疊等造成的識(shí)別錯(cuò)誤。詳細(xì)內(nèi)容見(jiàn)圖3。

3.3 氣味識(shí)別

現(xiàn)階段智能冰箱的氣味識(shí)別技術(shù)在應(yīng)用上還有一定的難度。首先是有些食物本身的氣味就較淡，對(duì)其系統(tǒng)識(shí)別難度較大；其次是食物的狀態(tài)是在不斷變化的食物氣味不是客觀能識(shí)別的，會(huì)受外界的影響而不斷改變的。還有就是一種食物會(huì)發(fā)散出多種氣味，還會(huì)受其他食物氣味的影響，因此識(shí)別的難度較大。還有就是冰箱內(nèi)不可能只存在一種食品，多種食品在冰箱內(nèi)會(huì)散發(fā)出各種混合氣體，從而阻礙了氣味識(shí)別的工作，另外，多種食物的摻雜會(huì)導(dǎo)致氣味發(fā)生化學(xué)質(zhì)變，降低識(shí)別的準(zhǔn)確度。所以，現(xiàn)在市場(chǎng)上很少企業(yè)運(yùn)用這個(gè)技術(shù)。

3.4 二維碼識(shí)別

目前，二維碼識(shí)別技術(shù)被廣泛應(yīng)用到生活中，比如超市購(gòu)物付款，大多數(shù)利用二維碼進(jìn)行價(jià)格查詢，首先對(duì)二維碼商品條碼進(jìn)行識(shí)別，然后對(duì)其破譯，最后獲得商品信息。制作二維碼的成本要遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于電子標(biāo)簽制作成本，所以，在智能冰箱生產(chǎn)企業(yè)中被廣泛使用。但是二維碼識(shí)別技術(shù)難點(diǎn)為二維碼不能重復(fù)使用，如果二維碼出現(xiàn)損壞現(xiàn)象，其識(shí)別難度就會(huì)加大。

二維碼識(shí)別技術(shù)主要包含以下五個(gè)方面，分別是圖像采集、預(yù)處理、解碼以及譯碼信息輸出，符號(hào)解碼與圖像預(yù)處理技術(shù)是二維碼識(shí)別技術(shù)的核心流程。進(jìn)行圖像預(yù)處理的原因是為了清除采集信息過(guò)程的不利因素，例如畸變、噪音、傾斜等，為以后的解碼工作奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

對(duì)物品進(jìn)行二維碼識(shí)別主要有以下幾方面優(yōu)點(diǎn)：

（1）二維碼所含信息量比較大，其進(jìn)行工作方式為高密度編碼，小小的二維碼圖片中可以包含1000 多個(gè)大寫(xiě)字母，或者是2000 多個(gè)數(shù)字代碼，或者是1000 多個(gè)字節(jié)，是傳統(tǒng)條碼信息儲(chǔ)存量的幾十倍。其信息量可以將大量?jī)?nèi)容轉(zhuǎn)化為二維碼，并通過(guò)運(yùn)輸傳播較大的信息量。

（2）二維碼識(shí)別技術(shù)設(shè)計(jì)范圍較廣，其可以對(duì)指紋、文字、圖片、聲音等大量數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼，通過(guò)條碼的方式將其表現(xiàn)出來(lái)。此外，通過(guò)二維碼識(shí)別還可以對(duì)多種文字及圖片進(jìn)行工作。

（3）運(yùn)用二維碼對(duì)物品進(jìn)行識(shí)別其譯碼準(zhǔn)確度較高，一般來(lái)說(shuō)，二維碼只是作為圖形存在，要想識(shí)別圖形中的相關(guān)內(nèi)容就要對(duì)其進(jìn)行譯碼工作。二維碼技術(shù)中的譯碼錯(cuò)誤率大概只是千萬(wàn)分之一，而對(duì)于傳統(tǒng)譯碼來(lái)說(shuō)，其錯(cuò)誤率高達(dá)百分之二。

（4）智能冰箱中的二維碼識(shí)別技術(shù)可以準(zhǔn)確進(jìn)行加密措施，與傳統(tǒng)條碼識(shí)別相比，二維碼具有更高的保密性。在二維碼中通過(guò)引進(jìn)加密模式，可以有效保護(hù)譯碼信息，使其信息不容易被泄露。

（5）二維碼物品識(shí)別技術(shù)比較容易操作，并且成本降低，其保存期限較高可以長(zhǎng)久使用。

3.5 語(yǔ)音識(shí)別

對(duì)于智能冰箱自動(dòng)化技術(shù)中的語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)而言，其識(shí)別過(guò)程為模式匹配過(guò)程。在其模式匹配過(guò)程中，首先是依據(jù)人的語(yǔ)言特點(diǎn)進(jìn)行模仿然后形成語(yǔ)音模型，并對(duì)接受的語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行專業(yè)分析，選擇其所需特征。以此為基礎(chǔ)構(gòu)建起語(yǔ)音信號(hào)特征，接著在與原來(lái)存在的語(yǔ)音模板進(jìn)行對(duì)比，依靠一定的匹配與搜索措施，尋找出于具有優(yōu)點(diǎn)并合適的輸入語(yǔ)音模板。根據(jù)以上模板特殊定義，通過(guò)一定方式進(jìn)行查表，隨即可以出現(xiàn)識(shí)別結(jié)果。

圖3

將語(yǔ)音識(shí)別運(yùn)用到智能化自動(dòng)化識(shí)別技術(shù)中仍存在一些問(wèn)題。首先是語(yǔ)音識(shí)別過(guò)程中，其適應(yīng)程度比較差，主要表現(xiàn)為對(duì)環(huán)境存在較大依賴，雖然語(yǔ)音模板是從不同環(huán)境下采集的，但是卻只能應(yīng)用到語(yǔ)音訓(xùn)練這種單獨(dú)的系統(tǒng)環(huán)境中，否則會(huì)造成系統(tǒng)工作效率的急劇降低。其次，語(yǔ)音識(shí)別過(guò)程如在高噪音環(huán)境下其識(shí)別過(guò)程非常困難，原因在于人在此時(shí)的發(fā)音存在不同種變化，如語(yǔ)速的快慢變化過(guò)程、聲音變高、振峰變化以及音調(diào)的變化等因素。最后，由于我國(guó)地區(qū)差異因素導(dǎo)致方言及語(yǔ)種存在較大差異。或者說(shuō)外國(guó)語(yǔ)言同本國(guó)語(yǔ)言的不同情況，以及本國(guó)內(nèi)的不同人群的語(yǔ)種差異等情況，這些現(xiàn)象給語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)造成種種問(wèn)題，其在識(shí)別工作中的效率將會(huì)大大降低。

4 結(jié)束語(yǔ)

現(xiàn)階段，智能冰箱已經(jīng)進(jìn)入到飛速發(fā)展時(shí)期，各家電企業(yè)也相繼推出智能冰箱新品，大眾的需求隨之也不斷提高，隨著這種快速發(fā)展的勢(shì)頭，智能冰箱在自動(dòng)識(shí)別和物品識(shí)別上還會(huì)推陳出新，比如語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)和二維碼識(shí)別技術(shù)等。