中科院物理所 36分钟前
自动售货机是怎么知道你拿了什么东西?
index_new5.html
../../../zaker_core/zaker_tpl_static/wap/tpl_keji1.html

 

在现代城市的街头巷尾、地铁站、写字楼甚至医院大厅,我们越来越习惯于使用自动售货机购买商品。这些售货机不仅能精准给出我们选的饮料或零食,还能 " 察觉 " 有人偷拿或操作异常。那么问题来了:自动售货机是怎么知道你拿了什么东西?它是靠摄像头、人脸识别、重量感应,还是更高端的 AI 识别系统呢?

(图片来源:网络)

自动售货机的分类

与传统投币饮料机相比,现代的自动售货机已经不再只是 " 按一下掉一罐 " 的简单结构,而是变得越来越智能。有的机器配有透明玻璃橱窗,陈列几十种不同商品,有的像一台自动小超市,你可以自由开门挑选,关门后它就 " 知道 " 你买了什么。

传统投币饮料机的结构(图片来源: [ 2 ] )

从技术层面讲,这些自动售货机通常分为两大类:弹出式自动售货机和自由取货型自动售货柜(又称视觉识别柜、称重柜)。这两种类型采用了不同的识别手段。

弹出式售货机:机械精准控制

在我们最常见的弹出式自动售货机中,比如售卖饮料的那种,你选择完商品,机器内部会有一个弹簧轨道、电动推杆或旋转装置,将你选的商品 " 推 " 出来掉进取货口。这个过程用户无法直接接触到商品架上的其他物品。

弹出式售货机(图片来源:网络)

因此,对于这种售货机,它并不需要 " 判断你拿了什么 ",因为它控制了整个取货过程。用户只能获取机器按指定操作推出的商品,误拿、偷拿的可能性被物理结构完全排除。这就是 " 封闭式自动售货 " 最大的优势:简单、安全、可靠。

自由取货型售货柜:你拿我看着

当你面对一台可以自由开门挑选商品的智能售货柜,技术的挑战就变得复杂得多。它需要在你开门、拿取、关门之后,自动判断你到底拿了什么、拿了几个,甚至有没有放回商品。实现这个目标的手段主要有三种:

01

重量感应系统:你拿我就轻了

这是最早期的判断方式之一。每一个商品或货架下方都配有高精度称重传感器。当用户拿走一瓶水,系统检测到货架重量减少了 500 克,于是判断你取走了一瓶矿泉水。

自动售货机中的重力传感器(图片来源: [ 1 ] )

优点是成本较低、实现简单,但也存在问题:不同商品重量相近、用户拿了又放回会造成误判、多个用户同时操作会混淆数据。

为了避免这些问题,现在的智能售货柜多将称重作为辅助手段,与其他识别方式组合使用。

02

视觉识别系统:摄像头全程盯着你

近年来广泛应用的是视觉识别技术。每个售货柜顶部都安装有一到多个摄像头,配合深度学习算法,实时分析用户的动作和手势。系统会 " 看到 " 你把哪瓶饮料从哪个货架上拿走,并根据商品陈列的位置信息识别是哪一件商品。

视觉识别系统(图片来源: [ 1 ] )

这种方法在理论上可以实现较高的准确率,特别适合商品外形区别明显、摆放位置固定的场景。但也有挑战,比如:用户遮挡摄像头视角、多人同时开柜操作,混淆行为、同款商品摆在不同位置,可能增加误判。

为了解决这些问题,系统通常结合商品位置编码 + 图像识别 + 动作轨迹等多重因素进行判断。部分系统还会使用RGBD(可见光 + 深度)摄像头来获取更准确的三维动作轨迹。

03

RFID 射频识别:每个商品 " 会说话 "

另一种方式是给每一个商品贴上 RFID 标签。RFID 即 " 射频识别 ",是一种非接触式数据传输技术。每个标签里都储存有商品的身份信息,当用户将物品拿出时,RFID 读写器会感知该商品 " 离开了货柜 "。

RFID 射频识别技术(图片来源: [ 1 ] )

这种方式识别速度快、准确率高,且不依赖用户的操作行为。但缺点是:每个商品都需要加装标签,这会显著增加成本,不适合低价商品的大规模销售。

因此,RFID 方案通常被用于售卖中高价商品(如鲜食、化妆品、电子产品等)或对识别精度要求极高的场景。

更聪明也更安全的手段:多模态融合识别

事实上,单一识别手段往往不能应对复杂场景。如今很多售货机都采用多模态融合识别技术,即将摄像头视觉识别、重量传感、开关门状态检测、商品位置编码、甚至环境光感应等信息综合起来使用。

比如,你打开门,摄像头记录你的手从货架 B2 取下某物,重力传感器同步检测 B2 位置重量减少 300 克,再结合这层放的是 " 巧克力棒 ",系统就可以判断你拿走了一根售价 5 元的巧克力棒。而当你放回商品时,重量和图像识别同时校正,系统也能 " 撤销 " 刚才的购买记录。

多种技术结合(图片来源: [ 3 ] )

这种 " 交叉验证 " 的方式极大提高了识别准确率,减少误判与纠纷。对于运营方来说,这也是保障利润、防止损耗的重要手段。

由此看来,自动售货机看起来只是一个 " 贩卖零食饮料的铁箱子 ",但它背后藏着的是一整套高度智能化的感知与判断机制。正是这些看不见的技术细节,让无人售货成为可能,也让我们的生活越来越便利。

参考文献

[ 1 ] https://mp.weixin.qq.com/s/hif-9n9UNRy3F2CIsVAxww

[ 2 ] https://mp.weixin.qq.com/s/EjZgk-OBWJ0XpSpcuXIbhw

[ 3 ] https://mp.weixin.qq.com/s/gvyd8RNgRHDmQrNdoo07cA

[ 4 ] https://mp.weixin.qq.com/s/9Z0U3uQwrU52ynzV3UXThg

[ 5 ] 林淦斌 . 一种智能零售方法和装置 [ P ] . 北京市:CN110321743A,2019-10-11.

[ 6 ] 李晓武 . 移动 RFID 系统标签识别技术的研究 [ D ] . 西南交通大学 ,2015.

宙世代

宙世代

ZAKER旗下Web3.0元宇宙平台

一起剪

一起剪

ZAKER旗下免费视频剪辑工具

相关标签

ai 人脸识别 传感器 写字楼 物理
相关文章
评论
没有更多评论了
取消

登录后才可以发布评论哦

打开小程序可以发布评论哦

12 我来说两句…
打开 ZAKER 参与讨论