Amazon Go无人便利店识别购物的技术详解

自2016年亚马逊宣布其无人便利店项目Amazon Go准备问世以来，无人便利店便像雨后春笋般涌现，国内巨头及初创公司纷纷入场，出现了F5未来商店、缤果盒子以及淘咖啡、天猫超市等等一大批不同形态的店家。
其实，无人便利店并不是要“消除”所有人工环节，店内不出现任何店员，而是“消除”导购员、收银员这类人工成本相对较高的职位，一定程度上节约人力成本，更大地意义是将线下场景数字化、提升运营效率、实现精准营销等，并通过提供更便捷的结账方式提升用户体验。
大体来讲，无人便利店识别顾客所购商品的技术可分三类：使用条形码、使用RFID以及使用人工智能技术。
　　便利蜂、Wheelys、小e微店及罗森都是使用条形码解决方案的公司，这种解决方案要求顾客用手机或结算台等设备“自助”扫描商品条形码，看似实现“无人”，实则是将收银员的工作转嫁到顾客身上，创新度低，且用户体验差。
　　业内使用RFID解决方案的公司主要为缤果盒子，RFID技术虽然已经发展多年，非常成熟，但是仍然有识别准确率受天气影响，在液体、金属上使用识别精确度低等缺陷。
　　然而最致命的其实是从成本维度考量，虽然RFID标签目前单片成本可低至0.2元/片，但是新增的人力成本(贴标签)及由标签易撕毁带来的高盗损率，都对使用这种解决方案的厂商成本控制能力形成挑战。
　　人工智能技术的应用又能分为有结算台的解决方案，及无结算台的解决方案。
　　使用有结算台解决方案的公司包括逗号零售、函数空间等。同样是应用结算台，和使用条形码或RFID不同的是，使用人工智能技术的结算台是通过图像识别来判断顾客所购商品的。
　　而无结算台的方式则是亚马逊无人便利店——Amazon Go所使用的方式，显著特点是离店支付无需任何操作，“即拿即走”。
接下来我们详细介绍Amazon Go的相关技术及购物流程。
机器视觉
Amazon Go购物流程及相关技术设备
　　1、购物流程
作为一名顾客，在走进Amazon Go之前，你需要下载AmazonGoApp，并在注册登录账户之后，通过这款软件生成二维码，扫码进店。不用操心如何为他人买单，生成的每个二维码都可以对应多个人，这主要是为了应对家庭购物场景。
在购物环节，亚马逊通过“取货”动作判断你购买了哪些商品，为他人取货账单也会记到你的账户。另外，出于识别考虑，货架上的商品都需要被摆放整齐，亚马逊店内有专门的理货人员整理顾客放回的商品。
亚马逊无人便利店所使用的标签并不是常用的条形码或者RFID，而是一种独创的点状标签，这种类似盲文的标签可能更利于摄像头识别。
在选购好所需商品之后，支付不需要任何操作，仅需在走出店门后等待5-15分钟，即可获得账单，出现问题的商品可以点击退换。
　　2、识别环节
那么在顾客购物的过程中，亚马逊又是怎样判断顾客究竟购买了哪些商品呢?和购物环节相同，识别环节也分3步：
首先，在顾客进门时顶部摄像头识别顾客体态步态及热成像等生物特征，并将此作为生物ID和账户链接，和外界猜测不一样，出于隐私等方面的考虑，亚马逊并没有使用面部识别技术。
在顾客购物时，亚马逊主要通过货架上的摄像头进行手势识别，并通过多重感应器及顾客历史购物记录判断顾客所购商品。
在整个识别过程中，存在两种处理方法:一种是从顾客进门起就进行全程跟踪;另一种是在监测到顾客出现在货架间后，再进行主动跟踪。
相应的顾客离店的判断也有两种方式:一种是全程追踪到顾客离开店面后进行账单结算;一种是几分钟内货架间检测不到顾客动态后进行账单结算。
由于账单结算具有5-15分钟的延迟，我们更倾向于亚马逊使用第二种处理方式，在识别精度可以满足要求的情况下，较低的成本是其胜出的关键。
3、店内相关技术设备
Amazon Go店内使用的设备主要有摄像头、麦克风、红外感应器、压力感应器和荷载感应器等，使用的技术和无人驾驶技术非常相似，包括计算机器视觉、深度学习及感应器融合技术。
值得一提的是，Amazon Go店内拥有上百个摄像头，这些摄像头主要分四类：
机器视觉
4、与Amazon Go相关的收购
查阅Amazon最近十年收购记录，我们判断有四家公司与Amazon Go的落地关联较大，它们是Orbecus、2lemetry、Blink及Body labs，前两家公司于2015年被收购，后面两家公司于2017年被收购，与Amazon Go的关联相较前两家弱一些。
Orbecus：于2015年12月被收购，是一家专注图像识别的技术提供商，由华人团队创立。旗下拥有图片搜索引擎及API平台，客户包括AMD及松下等。被收购前，初期仅对企业用户收费，提供定制化服务，个人用户免费，后期建立平台，每月提供免费流量，流量外按月计费，识别精度业内第一，是当时图像识别领域最大的独立技术提供商。目前被并入AWS，提供Amazon Rekognition服务。
2lemetry：于2015年3月被收购，是一家提供物联网平台服务的厂商，被收购前拥有当时市面上“唯一”可整合不同物联网协议设备的平台，现在同样被并入AWS，提供IOT平台服务。
Blink：于2017年12月被收购，是一家制造安防摄像头的公司，旗下拥有节能效率非常高的AI芯片。
Bodylabs：于2017年10月被收购，主要提供3D人体扫描及建模服务，其服务可用于电商、零售领域。