智能冰箱的自動識別技術

賴南華

（北京京東世紀信息技術有限公司 北京市 100176）

我國物聯網技術在社會上的飛速發展，進而帶動了我國智能家電的興起。現在智能家電中的代表性產品智能冰箱已經成為各企業爭相發展的產品。智能冰箱中的物品識別技術作為核心技術，一直是企業發展中需要注意的難題，智能冰箱的識別是決定智能冰箱發展的關鍵因素。

1 智能冰箱發展現狀

隨著科技的發展，目前我國的冰箱企業早已具備面向智能化發展的條件。通過近兩年的觀察來看，智能冰箱的終端保有量正在大規模向用戶方面增加，也在逐步吞噬傳統冰箱企業。還有就是我國互聯網、物聯網技術的不斷提高下，加之5G 的到來，我國冰箱行業有足夠大的能力進行智能化轉型。另外，傳統冰箱在市場上面對尷尬的瓶頸期，傳品標準不高、技術缺失、用戶體驗差等，用戶的消費需求迫使冰箱行業逐漸向智能方面發展。通過以下兩個例子可以看出智能冰箱在社會中發展的狀況：

智能冰箱開始發展是在2000年韓國的LG 首先推出了一款智能冰箱，從此開啟了智能冰箱的先河，這臺冰箱是世界上第一臺可以和互聯網鏈接的智能冰箱。七年后，韓國的三星集團也推出了具有自動識別技術的智能冰箱，它的應用是通過在物品上貼上標簽然后冰箱根據標簽計算出物品的數量和種類，識別后冰箱再把物品的各種信息發送到用戶的短信里。

多年后，智能冰箱在不斷地創新、升級，例如：德國的西門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網技術還結合物聯網信息技術。在此同時我國的海信集團也推出了一款智能冰箱，它可以通過智能手機遠程控制智能冰箱、監測冰箱內的溫度、食品的儲存管理信息等，比較方便的是它可以在用戶手機上形成采購物品的清單，以此來幫助人們的采購。

最后則是在2015年，國內的長虹美菱相繼推出了一款識別系統較全的智能冰箱，這種冰箱在冰箱內設置多種攝像頭對物品進行識別和檢測，另外還使用云計算、變頻和物聯網等信息技術，進一步控制物品的保鮮儲存。在7月份海爾集團同樣推出了一款智能識別的冰箱，冰箱采用智慧窗的設計理念，并帶有感應功能，當人們靠近冰箱時冰箱門則變成了一種透明狀，能夠清晰地看到冰箱內的食品以方便用戶使用，還幫助用戶節省一定的時間，節約能耗。另外，該款冰箱可以使用APP 進行檢測，用戶能夠遠程觀察冰箱內食品的狀態，還可以遠程啟動

隨后通過現在的互聯網和物聯網技術的飛速發展，以及大眾所期待的5G 時代到來，智能冰箱正在不斷的改革、創新中。

2 智能冰箱的物品識別方式

智能冰箱與普通冰箱聯系最多的就是物品管理方面，通過智能冰箱內的數據采集功能獲取關于食物的保存和狀態等信息，并且將物品的信息傳輸給云端服務器，云端服務器對食品信息進行整理后發送到顯示模塊內，并發送給用戶關于食品的保質期及時提醒用戶對食品進行處理，另外，當冰箱內的食物缺少時會提醒用戶及時采購。冰箱的后臺處理器還會有針對性的對物品信息進行推送，比如推薦冰箱內的菜譜、在線購物、采購清單等。如圖1 所示。

3 智能冰箱的自動識別技術

能冰箱中的核心技術最重要的就是對食物的儲存，現階段應用較多的識別技術就是以下幾種：

圖1

圖2

3.1 射頻識別

作為一種無線通信技術的射頻技術是通過利用無線電信號來識別并了解相關食品信息的，識別系統和目標物品不需要有直接的接觸或者是光學的接觸。射頻識別技術主要是由電子標簽、閱讀器和應用APP 這三個部分組成的。這種技術早在07年就被韓國三星集團的智能冰箱所應用。射頻識別技術的優勢主要是以下幾個方面：讀取信息快、識別速度快、使用壽命較長等。另外，電子標簽具有防水、防油、可回收利用等特點，使用此技術可以隨時監測到物品的拿進和拿出并時刻跟蹤其狀態。通過在電子標簽上寫出食品保質期、名稱等有用信息，把標簽貼到食品的包裝上然后利用射頻技術進行掃碼閱讀，獲取關于該信息的有利信息并將它發送到電腦后臺，隨時跟蹤追測食品的變化。這種技術在目前來看最大的制約因素就是用戶購買電子標簽的問題，然后是使用標簽問題等，操作程序較為麻煩，還有就是電子標簽的價格昂貴，成本高。如圖2 所示。

3.2 圖像識別

圖像識別技術早在20 世紀中期就得到發展和不斷地改進了，在智能冰箱內通過設置攝像頭等攝像工具對冰箱內的物品進行識別，然后進行數據預測，對冰箱內的食物進行處理和分類。圖像識別技術主要是通過利用數字攝像頭進行物品的識別，通過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，識別后建立起相關的樣本庫并計算樣本訓練，利用算法技術對物品進行儲存分類，然后再對相應的函數進行物品的識別。圖像識別技術對于用戶的資金上雖沒有太大的問題但是它的問題也比較明顯，如食物的形狀不一難以識別、對食物難以定量識別、食物的放置不同和重疊等造成的識別錯誤。詳細內容見圖3。

3.3 氣味識別

現階段智能冰箱的氣味識別技術在應用上還有一定的難度。首先是有些食物本身的氣味就較淡，對其系統識別難度較大；其次是食物的狀態是在不斷變化的食物氣味不是客觀能識別的，會受外界的影響而不斷改變的。還有就是一種食物會發散出多種氣味，還會受其他食物氣味的影響，因此識別的難度較大。還有就是冰箱內不可能只存在一種食品，多種食品在冰箱內會散發出各種混合氣體，從而阻礙了氣味識別的工作，另外，多種食物的摻雜會導致氣味發生化學質變，降低識別的準確度。所以，現在市場上很少企業運用這個技術。

3.4 二維碼識別

目前，二維碼識別技術被廣泛應用到生活中，比如超市購物付款，大多數利用二維碼進行價格查詢，首先對二維碼商品條碼進行識別，然后對其破譯，最后獲得商品信息。制作二維碼的成本要遠遠低于電子標簽制作成本，所以，在智能冰箱生產企業中被廣泛使用。但是二維碼識別技術難點為二維碼不能重復使用，如果二維碼出現損壞現象，其識別難度就會加大。

二維碼識別技術主要包含以下五個方面，分別是圖像采集、預處理、解碼以及譯碼信息輸出，符號解碼與圖像預處理技術是二維碼識別技術的核心流程。進行圖像預處理的原因是為了清除采集信息過程的不利因素，例如畸變、噪音、傾斜等，為以后的解碼工作奠定堅實的基礎。

對物品進行二維碼識別主要有以下幾方面優點：

（1）二維碼所含信息量比較大，其進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 多個大寫字母，或者是2000 多個數字代碼，或者是1000 多個字節，是傳統條碼信息儲存量的幾十倍。其信息量可以將大量內容轉化為二維碼，并通過運輸傳播較大的信息量。

（2）二維碼識別技術設計范圍較廣，其可以對指紋、文字、圖片、聲音等大量數據進行編碼，通過條碼的方式將其表現出來。此外，通過二維碼識別還可以對多種文字及圖片進行工作。

（3）運用二維碼對物品進行識別其譯碼準確度較高，一般來說，二維碼只是作為圖形存在，要想識別圖形中的相關內容就要對其進行譯碼工作。二維碼技術中的譯碼錯誤率大概只是千萬分之一，而對于傳統譯碼來說，其錯誤率高達百分之二。

（4）智能冰箱中的二維碼識別技術可以準確進行加密措施，與傳統條碼識別相比，二維碼具有更高的保密性。在二維碼中通過引進加密模式，可以有效保護譯碼信息，使其信息不容易被泄露。

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

3.5 語音識別

對于智能冰箱自動化技術中的語音識別技術而言，其識別過程為模式匹配過程。在其模式匹配過程中，首先是依據人的語言特點進行模仿然后形成語音模型，并對接受的語音信號進行專業分析，選擇其所需特征。以此為基礎構建起語音信號特征，接著在與原來存在的語音模板進行對比，依靠一定的匹配與搜索措施，尋找出于具有優點并合適的輸入語音模板。根據以上模板特殊定義，通過一定方式進行查表，隨即可以出現識別結果。

圖3

將語音識別運用到智能化自動化識別技術中仍存在一些問題。首先是語音識別過程中，其適應程度比較差，主要表現為對環境存在較大依賴，雖然語音模板是從不同環境下采集的，但是卻只能應用到語音訓練這種單獨的系統環境中，否則會造成系統工作效率的急劇降低。其次，語音識別過程如在高噪音環境下其識別過程非常困難，原因在于人在此時的發音存在不同種變化，如語速的快慢變化過程、聲音變高、振峰變化以及音調的變化等因素。最后，由于我國地區差異因素導致方言及語種存在較大差異。或者說外國語言同本國語言的不同情況，以及本國內的不同人群的語種差異等情況，這些現象給語音識別技術造成種種問題，其在識別工作中的效率將會大大降低。

4 結束語

現階段，智能冰箱已經進入到飛速發展時期，各家電企業也相繼推出智能冰箱新品，大眾的需求隨之也不斷提高，隨著這種快速發展的勢頭，智能冰箱在自動識別和物品識別上還會推陳出新，比如語音識別技術和二維碼識別技術等。