基于人工智能視覺識(shí)別的菜品自主成分分析相關(guān)探索

田震

摘 ?要：當(dāng)前，人工智能加速發(fā)展，呈現(xiàn)出深度學(xué)習(xí)、跨界融合、人機(jī)協(xié)同、群智開放、自主操控等新特征。大數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)知識(shí)學(xué)習(xí)、跨媒體協(xié)同處理、人機(jī)協(xié)同增強(qiáng)智能、群體集成智能、自主智能系統(tǒng)成為人工智能的發(fā)展重點(diǎn)，受腦科學(xué)研究成果啟發(fā)的類腦智能蓄勢(shì)待發(fā)，芯片化硬件化平臺(tái)化趨勢(shì)更加明顯，人工智能發(fā)展進(jìn)入新階段。新一代人工智能相關(guān)學(xué)科發(fā)展、理論建模、技術(shù)創(chuàng)新、軟硬件升級(jí)等整體推進(jìn)，正在引發(fā)鏈?zhǔn)酵黄疲苿?dòng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)各領(lǐng)域從數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化向智能化加速躍升。傳統(tǒng)的食堂菜品計(jì)價(jià)需高強(qiáng)度的重復(fù)計(jì)算，造成過高的錯(cuò)誤率，也造成人員短時(shí)間工作負(fù)荷過大、效率低下。文章結(jié)合現(xiàn)有的人工智能視覺識(shí)別技術(shù)，對(duì)相關(guān)的菜品識(shí)別、成分分析、價(jià)格展示這一系統(tǒng)的開發(fā)意義，主要功能和實(shí)現(xiàn)途徑進(jìn)行論證。

關(guān)鍵詞：人工智能;視覺識(shí)別;食堂;健康膳食

中圖分類號(hào)：TP18 ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A ? ? ? ? 文章編號(hào)：2095-2945（2019）13-0048-02

Abstract： At present， artificial intelligence accelerates the development， showing new characteristics， such as deep learning， cross-border integration， human-computer cooperation， open group intelligence， autonomous control and so on. Big data drives knowledge learning， cross-media collaborative processing， human-computer cooperation to enhance intelligence， group integration intelligence， autonomous intelligence system has become the focus of artificial intelligence development， brain-like intelligence inspired by brain science research results is ready to go. The trend of chip hardware platform is more obvious， and the development of artificial intelligence has entered a new stage. The development of the new generation of artificial intelligence related disciplines， theoretical modeling， technological innovation， software and hardware upgrading and other overall promotion is triggering a chain breakthrough， promoting the economic and social fields from digital， network to intelligent acceleration. The traditional canteen food pricing needs high intensity of repeated calculation， resulting in high error rate and low efficiency. Based on the existing artificial intelligence visual recognition technology， this paper demonstrates the development significance， main functions and realization ways of the related dish recognition， component analysis and price display system.

Keywords： artificial intelligence; visual recognition; canteen; healthy diet

1 長春工業(yè)大學(xué)食堂菜品計(jì)價(jià)營養(yǎng)成分展示方法及其存在的問題

1.1 目前長春工業(yè)大學(xué)食堂就餐及其計(jì)價(jià)，菜品營養(yǎng)成分展示方法

根據(jù)連續(xù)多日觀察，就其性質(zhì)而言，學(xué)校是組織形式人群密集的場(chǎng)所，其食堂承擔(dān)了學(xué)生及教職工的餐配任務(wù)，膳食搭配任務(wù)。食堂工作人員在其食堂正門口通過填寫相應(yīng)菜品原材料的價(jià)格表，來展示菜品價(jià)格，食堂工作人員通過菜品重量實(shí)現(xiàn)計(jì)價(jià)。但是菜品營養(yǎng)成分展示及其搭配并沒有相對(duì)應(yīng)的告示及其展示。

1.2 目前的食堂就餐及計(jì)價(jià)，菜品營養(yǎng)成分展示方法及其存在的問題

（1）菜品價(jià)格，相關(guān)工作人員通過填寫相應(yīng)菜品的原材料的價(jià)格，來展示相對(duì)應(yīng)的價(jià)格，這并不是一個(gè)合理科學(xué)的方式。菜品原材料的價(jià)格并不代表相對(duì)應(yīng)所做菜品的價(jià)格，通過加工之后，價(jià)格成本變化，同時(shí)采用人工窗口進(jìn)行價(jià)格計(jì)算，計(jì)算準(zhǔn)確率無法保證，所以這樣容易產(chǎn)生二義性。就其食堂工作人員的計(jì)價(jià)方式，通過人工打菜的方式，人工進(jìn)行相對(duì)應(yīng)重量的價(jià)格計(jì)算，極其容易產(chǎn)生高錯(cuò)誤率的困境，如若產(chǎn)生此情景，易對(duì)相關(guān)的工作人員和用餐者產(chǎn)生情緒影響，既降低了工作人員的主觀能動(dòng)性，又降低了服務(wù)質(zhì)量，并且影響用餐人員的用餐情緒。

（2）菜品營養(yǎng)成分，沒有相對(duì)應(yīng)的展示模塊。依據(jù)《中國居民膳食營養(yǎng)指南》[2]所提出的學(xué)生處于學(xué)習(xí)階段，生長發(fā)育迅速，對(duì)能量和營養(yǎng)素的需要相對(duì)高于成年人。均衡的營養(yǎng)是智力和體格正常發(fā)育，乃至一生健康的基礎(chǔ)。這一時(shí)期也是飲食行為和生活方式形成的關(guān)鍵時(shí)期，家庭、學(xué)校和社會(huì)要積極開展飲食教育。了解食物、學(xué)習(xí)烹飪、提高營養(yǎng)科學(xué)素養(yǎng)。三餐合理，規(guī)律進(jìn)餐，培養(yǎng)良好飲食習(xí)慣合理選擇零食，禁止飲酒，多飲水少喝含糖飲料不偏食節(jié)食不暴飲暴食，保持適宜體重增長。增加戶外活動(dòng)，保證每天活動(dòng)60分鐘等是其中提出的核心要求。尤其以高校為主的學(xué)生大量聚集的場(chǎng)所，更應(yīng)該提供相關(guān)的菜品的營養(yǎng)成分，使其形成合理，健康的營養(yǎng)理念。長春工業(yè)大學(xué)地處東北，其菜品多以東北菜系為主，菜品多以重油、重鹽、口味重為其主要特點(diǎn)。特別食堂菜品油、鹽的使用量非常高，這并不利于合理膳食的健康理念的踐行。

（3）食堂運(yùn)轉(zhuǎn)效率，食堂檔口開始工作時(shí)，已經(jīng)采取了多個(gè)檔口同時(shí)開啟，但是對(duì)于統(tǒng)一時(shí)間就餐的學(xué)生及其教職工來講，其數(shù)量仍舊較小，并且各個(gè)檔口的人數(shù)并不均衡，這造成了峰值就餐時(shí)間工作人員有時(shí)手忙腳亂，有時(shí)無所事事的現(xiàn)狀。由于各個(gè)檔口的運(yùn)轉(zhuǎn)效率不一，必然會(huì)產(chǎn)生峰值波動(dòng)不一的情況，同時(shí)會(huì)有新員工對(duì)于此項(xiàng)工作較為陌生，其準(zhǔn)確性、高效性必然有所損失。一旦某一檔口發(fā)生糾紛，便增大了相應(yīng)的工作量，降低了某一檔口的效率，影響了食堂的運(yùn)轉(zhuǎn)效率。

（4）資源浪費(fèi)，隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的迅速發(fā)展，人們對(duì)于相應(yīng)的健康理念的踐行，高油高鹽食物逐漸被清淡，健康的食物所替代，就作者個(gè)人觀察，當(dāng)就餐者面對(duì)某些高油高鹽菜品的食用時(shí)，會(huì)進(jìn)行菜品的舍棄，例如吃一半，扔一半。一方面，菜品補(bǔ)充了相應(yīng)的熱量及其營養(yǎng)素，但過多的油和鹽的攝入，反而會(huì)影響身體的健康，所以諸多菜品實(shí)際的使用率并不高，那么必然會(huì)出現(xiàn)資源浪費(fèi)的情況。

2 實(shí)行基于人工智能視覺識(shí)別的菜品自主成分及其計(jì)價(jià)的可行性

據(jù)《AI人工智能》[3]從社會(huì)層面上看，進(jìn)入21世紀(jì)后，更多的人工智能與智能系統(tǒng)研究課題獲得各種國家基金計(jì)劃支持，并與中國國民經(jīng)濟(jì)和科技發(fā)展的重大需求相結(jié)合，力求為國家做出更大貢獻(xiàn)。基于人工智能的延伸技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用于面部識(shí)別、汽車自動(dòng)駕駛、過站安檢等生活應(yīng)用場(chǎng)景。并且，已經(jīng)在越來越多的應(yīng)用市場(chǎng)細(xì)分開了，包括醫(yī)療、安防、智能出行、智能家居、娛樂等多項(xiàng)領(lǐng)域都有應(yīng)用人工智能技術(shù)。其中以百度云、阿里云、華為云為主的各家大型互聯(lián)網(wǎng)公司，提供商用層級(jí)的人工智能視覺識(shí)別接口調(diào)用，為技術(shù)先行，鋪平了道路，提供了相應(yīng)的技術(shù)保障。

實(shí)行基于人工智能視覺識(shí)別的菜品自主成分及其計(jì)價(jià)的系統(tǒng)具有更好的實(shí)際意義。

在《未來簡史》這本書籍中所提出：“如果說第一次認(rèn)知革命是因?yàn)橹侨说腄NA起了一點(diǎn)小變化，讓人類擁有虛構(gòu)的能力，創(chuàng)造了宗教、國家、企業(yè)等概念，使其成為地球的統(tǒng)治者;那么未來，算法和生物技術(shù)將帶來人類的第二次認(rèn)知革命，完成從智人到神人的物種進(jìn)化。”人工智能將會(huì)為我們帶來極大的便利，基于此得到以下幾點(diǎn)有利合理性。

有利于充分調(diào)用工作人員的主觀能動(dòng)性。通過視覺識(shí)別出菜品，并且提供相關(guān)的菜品價(jià)格，這樣科學(xué)合理的有效方式，既免除了食堂工作人員的繁瑣重復(fù)的計(jì)算勞動(dòng)，也提升了食堂就餐時(shí)的工作效率，讓工作人員從繁復(fù)的重復(fù)性的勞動(dòng)中解放出來，使其更好的提供相對(duì)應(yīng)的服務(wù)。增加了食堂的人性化，高質(zhì)量化。

有利于提高準(zhǔn)確性，降低峰值波動(dòng)的影響。一只南美洲亞馬遜河流域熱帶雨林中的蝴蝶，偶爾扇動(dòng)幾下翅膀，可以在兩周以后引起美國德克薩斯州的一場(chǎng)龍卷風(fēng)。初始條件下微小的變化能帶動(dòng)整個(gè)系統(tǒng)的長期的巨大的連鎖反應(yīng)。食堂為大量的學(xué)生及其教職工提供餐配服務(wù)，在就餐時(shí)間的高峰期，倘若因?yàn)槟炒翱诘木筒腕w驗(yàn)發(fā)生波動(dòng)，那么對(duì)于整個(gè)食堂運(yùn)轉(zhuǎn)的效率都會(huì)產(chǎn)生極其巨大的影響。通過相對(duì)應(yīng)的合理科學(xué)的計(jì)算手段，極大程度的能夠減免，因價(jià)格計(jì)算產(chǎn)生的相對(duì)應(yīng)的波動(dòng)，降低了就餐峰值時(shí)期的波動(dòng)，增加了整個(gè)系統(tǒng)的抗壓性能。

有利于合理膳食，健康體魄。基于人工智能視覺識(shí)別的菜品自主成分分析，能夠提供相對(duì)應(yīng)的菜品的熱量及其營養(yǎng)素，能夠?yàn)閺V大學(xué)生，教職工提供具有科學(xué)性的營養(yǎng)成分，使用者可以依據(jù)自身需求，進(jìn)行用餐搭配。更好的踐行飲食教育，了解食物、學(xué)習(xí)烹飪、提高營養(yǎng)科學(xué)素養(yǎng)。

有利于菜品信息的分類統(tǒng)計(jì)。對(duì)于食堂后廚的菜品采購提供相對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)支持，可以通過相對(duì)應(yīng)的識(shí)別素材的調(diào)用次數(shù)，可視化、準(zhǔn)確化、簡潔明了的看出相關(guān)菜品的使用情況，通過系統(tǒng)設(shè)定的調(diào)用查詢，可以清楚了解當(dāng)日、當(dāng)月、當(dāng)年的菜品販?zhǔn)矍闆r，可以按照具體類別排序、歸納有利于后續(xù)工作的開展。根據(jù)工作需要，也可以通過分析相對(duì)應(yīng)的大數(shù)據(jù)，來分析熱門菜品，營養(yǎng)元素的搭配，為后續(xù)食堂配餐工作提供了高效，有序，科學(xué)的數(shù)據(jù)支持。

有利于節(jié)約資源，避免浪費(fèi)。實(shí)行視覺識(shí)別菜品系統(tǒng)后，不論教職工還是學(xué)生、工作人員，都能形成適量食用，合理搭配，既節(jié)約了食堂對(duì)于菜品制作的資金，又使用餐人員合理進(jìn)行點(diǎn)餐，避免了資源的浪費(fèi)。

3 基于人工智能視覺識(shí)別的菜品自主成分及其計(jì)價(jià)的系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)途徑

3.1 依托現(xiàn)有商業(yè)落地化成熟方案實(shí)現(xiàn)

實(shí)現(xiàn)這一系統(tǒng)的最重要的因素之一便是其技術(shù)的實(shí)現(xiàn)，通過《2018年人工智能行業(yè)分析報(bào)告》[5]中所特別提到互聯(lián)網(wǎng)巨頭加快布局這一章節(jié)，百度、騰訊、阿里、華為等開放AI平臺(tái)，投資并購AI創(chuàng)業(yè)公司，不斷構(gòu)建和拓展AI產(chǎn)業(yè)生態(tài)，多家公司推出了個(gè)人及其商用級(jí)別的視覺識(shí)別接口調(diào)用。可以說在技術(shù)的實(shí)現(xiàn)上已經(jīng)成熟。

3.2 相關(guān)素材準(zhǔn)備

該系統(tǒng)需要大量的數(shù)據(jù)，進(jìn)行機(jī)器學(xué)習(xí)。但是應(yīng)用于各大巨頭現(xiàn)有的AI技術(shù)開放平臺(tái)，可以避免這一過程的準(zhǔn)備，只需要進(jìn)行相關(guān)的菜品素材圖片拍攝，價(jià)格，營養(yǎng)元素的相關(guān)信息錄入。進(jìn)行相應(yīng)菜品的入庫、識(shí)別、重復(fù)訓(xùn)練，就能通過相對(duì)應(yīng)的AI技術(shù)達(dá)到預(yù)期的效果。

3.3 現(xiàn)場(chǎng)重復(fù)校正

教職工及其相關(guān)的使用人員，在現(xiàn)場(chǎng)使用期間，可以通過機(jī)器進(jìn)行多次反饋。隨著反饋次數(shù)的增多，達(dá)到機(jī)器學(xué)習(xí)的再次訓(xùn)練。倘若發(fā)生不準(zhǔn)確事件，可以通過相關(guān)工作人員進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)修改，避免了因系統(tǒng)發(fā)生故障而產(chǎn)生的相關(guān)問題。進(jìn)行二次確認(rèn)，使其準(zhǔn)確率得到提高。

參考文獻(xiàn)：

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