智能理發(fā)機(jī)原理及應(yīng)用探討

黃家儀 鄧海鳳 勞忠濤

摘 要：如今的理發(fā)行業(yè)已經(jīng)不能滿(mǎn)足消費(fèi)者的個(gè)性需求，智能理發(fā)機(jī)的出現(xiàn)將改變理發(fā)行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)。為了滿(mǎn)足消費(fèi)者的個(gè)性需求以及提高消費(fèi)者的時(shí)間效率，本文就智能理發(fā)機(jī)的功能和應(yīng)用前景做出簡(jiǎn)單介紹，并論述其在日常生活中應(yīng)用時(shí)所據(jù)有的優(yōu)勢(shì)和劣勢(shì)。智能理發(fā)機(jī)雖然結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，功能較少，但其方便快捷，價(jià)格實(shí)惠，不僅能夠?yàn)槿藗兊纳钐峁└嗟谋憷€能為人們提供全新的消費(fèi)方式。目前我們對(duì)智能理發(fā)機(jī)的研究還處在初級(jí)階段，已經(jīng)完成智能理發(fā)機(jī)的裝置以及構(gòu)造，智能理發(fā)機(jī)的核心技術(shù)已取得初步進(jìn)展，其功能的實(shí)現(xiàn)已經(jīng)能滿(mǎn)足部分消費(fèi)者的需求，在后面的研究中，通過(guò)升級(jí)改造，將會(huì)逐漸滿(mǎn)足更多消費(fèi)者的個(gè)性需求。

關(guān)鍵詞：智能理發(fā);自動(dòng)理發(fā);理發(fā)機(jī)

前言

在現(xiàn)實(shí)生活中，理發(fā)行業(yè)價(jià)格逐漸上漲[1]，且形式單一，已經(jīng)不能滿(mǎn)足消費(fèi)者對(duì)理發(fā)的個(gè)性需求。智能理發(fā)機(jī)的出現(xiàn)，將為消費(fèi)者提供新的消費(fèi)體驗(yàn)，同時(shí)，也將為消費(fèi)者的生活提供更大程度的便利，這無(wú)疑會(huì)使理發(fā)行業(yè)受到一定程度的影響和改變。智能理發(fā)機(jī)是一臺(tái)自動(dòng)理發(fā)的智能機(jī)器，其主要適用于修剪男性發(fā)型，可分為家用或者商用。將其放在街頭時(shí)，消費(fèi)者可通過(guò)手機(jī)掃碼實(shí)現(xiàn)自助理發(fā)，機(jī)器理發(fā)時(shí)所采用的電推剪可直接接觸人的皮膚，不會(huì)造成危害，最大的優(yōu)點(diǎn)在于方便、快捷，安全。其缺點(diǎn)在于，功能性較少，僅支持平剪和碎剪，但也可滿(mǎn)足大多數(shù)對(duì)發(fā)型要求不高的人，即適用于軍隊(duì)等對(duì)發(fā)型要求統(tǒng)一的團(tuán)隊(duì)。

一、 智能理發(fā)機(jī)裝置以及構(gòu)造

理發(fā)機(jī)的構(gòu)造分為多個(gè)部分，分別是自動(dòng)升降裝置、智能掃描裝置、頭部固定裝置、距離感應(yīng)器、罩體、罩體內(nèi)的智能移動(dòng)電推剪、可移動(dòng)和旋轉(zhuǎn)的圓柱形電極板、吸風(fēng)裝置、屏幕顯示裝置，攝像裝置，具體如圖 1所示。

其中自動(dòng)升降裝置、頭部固定裝置、罩體、圓柱形的電極板、吸風(fēng)裝置主要基于物理結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，移動(dòng)電推剪上安裝有智能掃描裝置，用于識(shí)別圖像，主要依據(jù)的原理和技術(shù)分別為生物圖像識(shí)別技術(shù)、深度學(xué)習(xí)算法。

二、 核心技術(shù)簡(jiǎn)介

（一） 距離感應(yīng)器

感應(yīng)器由兩個(gè)元器件組成，一個(gè)發(fā)出紅外線，一個(gè)檢測(cè)接收紅外線[2]。在智能理發(fā)機(jī)上使用兩個(gè)距離感應(yīng)器，其中一個(gè)距離感應(yīng)器測(cè)出感應(yīng)器與頭部距離x1=c*t1，另一個(gè)距離感應(yīng)器則測(cè)出頭發(fā)尖端與感應(yīng)器的距離x2=c*t2，紅外線發(fā)出到指定部位后將會(huì)反射到接收器，得到接收器與頭發(fā)尖端的距離x=x1-x2。

（二） 智能掃描裝置

智能掃描裝置用到的技術(shù)為圖像識(shí)別技術(shù)[3]，其識(shí)別過(guò)程如圖2所示。此技術(shù)用于智能理發(fā)機(jī)的電推剪上。首先通過(guò)圖像采集獲取頭部圖像信息，然后通過(guò)預(yù)處理消除圖像中無(wú)關(guān)信息，恢復(fù)有用的信息，即頭發(fā)部位，再通過(guò)特征提取計(jì)算頭發(fā)部位的特征，即面積、周長(zhǎng)、均值等，通過(guò)計(jì)算將這些信息轉(zhuǎn)化為數(shù)字信息，使得計(jì)算機(jī)能夠“理解”這些圖像，最后將圖像進(jìn)行分割，以便電推剪完成后面的修剪工作。

（三） 深度學(xué)習(xí)算法

深度學(xué)習(xí)算法采用多層調(diào)參，層層收斂的方式，將參數(shù)數(shù)量始終控制在一個(gè)較為合理的水平，使得原本不可計(jì)算的模型變得可以運(yùn)算，這就實(shí)現(xiàn)了對(duì)頭發(fā)覆蓋區(qū)域的識(shí)別[4]。深度學(xué)習(xí)算法的主要作用是將圖像識(shí)別的許多步驟都整合到了同一個(gè)算法的框架下，使得圖像識(shí)別的框架變得更加的簡(jiǎn)單，更加的簡(jiǎn)潔。以下介紹深度學(xué)習(xí)算法的一個(gè)簡(jiǎn)單實(shí)例[5]。

首先，將輸入的圖像進(jìn)行預(yù)處理：用取得的每一個(gè)像素減去RGB的平均值，并調(diào)整圖像的大小至固定的大小 （223×223） ;隨后，將圖像數(shù)據(jù)傳入到網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)一系列的池化操作以及卷積進(jìn)行特征提取，即面積、周長(zhǎng)、均值等。網(wǎng)絡(luò)一般都是采用（3×3）的卷積核，然后將其填充為1，不僅能保證計(jì)算的前后大小不改變，還能充分考慮圖像的邊緣分布信息;最后，通過(guò)soft-max層進(jìn)行分類(lèi)處理，分析圖像的類(lèi)別。

三、用戶(hù)理發(fā)主要過(guò)程

用戶(hù)理發(fā)的過(guò)程主要從注冊(cè)登錄理發(fā)系統(tǒng)開(kāi)始;后選擇理發(fā)功能，即平剪或碎剪;等待機(jī)器進(jìn)行發(fā)型修剪;修剪結(jié)束后，用戶(hù)進(jìn)行滿(mǎn)意度調(diào)查;最后用戶(hù)付費(fèi)，具體過(guò)程如圖3所示。

四、智能理發(fā)機(jī)工作過(guò)程

首先，智能理發(fā)機(jī)通過(guò)固定裝置將顧客頭部輕微固定。

其次，智能掃描裝置開(kāi)始檢測(cè)頭發(fā)區(qū)域，并將其分為四個(gè)區(qū)域，分別為上、后、左、右。

而后，電推剪進(jìn)入準(zhǔn)備修剪狀態(tài)，按照上、后、左、右的修剪順序，進(jìn)行首個(gè)修剪區(qū)域，期間理發(fā)者可以自主選擇修剪類(lèi)型（碎剪或平剪）和修剪的長(zhǎng)度（單位：厘米）。若在修剪過(guò)程中，顧客仍感覺(jué)頭發(fā)較長(zhǎng)，可繼續(xù)剪短，直至顧客滿(mǎn)意后才進(jìn)行下一個(gè)區(qū)域的修剪工作。

再者，修剪工作開(kāi)始時(shí)，圓柱形電極板開(kāi)始工作，頭發(fā)在靜電場(chǎng)中豎立，電極板自動(dòng)調(diào)整距離移動(dòng)到接觸到頭發(fā)的高度，距離感應(yīng)器計(jì)算該高度[6]（頭發(fā)的長(zhǎng)度），電推剪開(kāi)始工作，修剪完上區(qū)域和后區(qū)域后，連接電推剪的裝置旋轉(zhuǎn)90度，修剪兩邊區(qū)域，整個(gè)移動(dòng)過(guò)程由java程序控制。

最后，上述各個(gè)階段的修剪過(guò)程，均由攝像裝置拍攝顯示在屏幕上，可供顧客觀看，直至理發(fā)結(jié)束。

參考文獻(xiàn)：

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[3]胡世橋，孫君志.3D智能掃描建模法在身體成分評(píng)估中的應(yīng)用研究[J].中國(guó)體育科學(xué)學(xué)會(huì)會(huì)議論文集.2019年11期

[4]張勇.深度學(xué)習(xí)下的圖像識(shí)別算法[J].計(jì)算機(jī)產(chǎn)品與流通.2020年02期

[5]陳旭.卷積網(wǎng)絡(luò)深度學(xué)習(xí)算法與實(shí)例.廣東工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào).2017年06期

[6]陳中標(biāo).基于人體紅外線感應(yīng)器顯示屏的研究[J].科技視界.2016年12期