Встраиваемые системы распознавания лиц, мимики и жестов от компании Omron

Системы визуального распознавания помогают компаниям узнать своих покупателей «в лицо»

В крупных компаниях, поставляющих свои товары и услуги, руководство достаточно много внимания уделяет вопросам, насколько востребована их продукция на рынке. Целые отделы маркетологов упорно и тщательно исследуют потребительский спрос и стремятся скорректировать требования к собственной продукции так, чтобы повысить ее привлекательность и обеспечить рост продаж.

Да, конечно, существуют такие способы получения подобной информации, как проведение социальных опросов и анкетирование посетителей торговых залов. Однако для этого компании нужно еще нанять специальных сотрудников, оплатить их работу и ждать, пока они соберут и отсортируют результаты опросов населения. Да и при каждом подобном исследовании затраты времени и денег будут повторяться из раза в раз.

К тому же следует учитывать человеческий фактор. Ведь некоторые люди склонны избегать участия в анкетировании (ввиду незаинтересованности или занятости) или же предоставлять недостоверную информацию (например, стесняются быть откровенными с представителями компании-производителя и оставлять негативные отзывы о продукции, если они есть).

Один из альтернативных способов понять, как покупатели действительно реагируют на определенные товары и услуги, — отследить и проанализировать их эмоциональное состояние в момент приобретения. Как ведут себя покупатели: с радостью кладут предлагаемый товар в свою корзину или же хмуро удаляются в сторону прилавков конкурентов.

Существует возможность автоматизировать большую часть такой работы, прибегая к внедрению специальных электронных систем. Они способны достаточно быстро и относительно недорого предоставлять достоверные результаты по части распознавания лиц покупателей, их пола и возраста, а также оценивать их предполагаемое эмоциональное состояние.

Таким образом, системы распознавания могут, например, собирать полезную и столь интересующую маркетологов статистику, каким возрастным группам больше нравится тот или иной товар или как зависит спрос на продукцию от пола покупателей.

В то же время данные системы могут значительно улучшить качество и комфортность взаимодействия между человеком и машиной: в зависимости от конкретной личности пользователя или от принадлежности его к определенной группе компьютер будет предоставлять наиболее подходящие товары и услуги.

Другие возможности применения систем распознавания

Разумеется, практическое внедрение подобных систем распознавания представляет интерес во многих, самых разнообразных областях.

Например, это могут быть системы энергосбережения в «умных домах», с поддержкой детектирования присутствия и в зависимости от числа домочадцев настройкой освещения, отопления и кондиционирования помещений.

При обеспечении автоматизации зданий можно доверить системам распознавания такие ответственные задачи, как контроль доступа на объектах. Разграничивать и разрешать или запрещать присутствие тем или иным персонам в определенных зонах объекта. Можно выполнять обнаружение нежелательных персон, чтобы пресечь их нахождение на объекте. Или, напротив, в экстренных ситуациях, требующих оперативного взаимодействия, быстро найти нужного сотрудника.

В мобильных приложениях системы распознавания применяются для защиты данных от несанкционированного доступа или для совершения различных финансовых транзакций.

Наконец, это могут быть такие варианты применения, как автофокус при фото- и видеосъемке, всевозможные роботизированные игрушки, которые включаются при обнаружении детей и исполняют сценарий игры в зависимости от настроения владельцев.

Продукция Omron для визуального распознавания

В настоящее время целый ряд различных компаний занимается разработками, связанными с системами визуального распознавания. Среди них, пожалуй, особого внимания заслуживает японская компания Omron — ведущий мировой производитель электронных компонентов и систем, активно работающий в данном направлении.

Инженеры Omron смогли преодолеть одну из основных трудностей в реализации систем визуального распознавания: до сих пор обработка данных была неразрывно связана с высокой вычислительной мощностью и большими затратами памяти. Однако в Omron удалось создать собственные алгоритмы, которые позволяют существенно уменьшить размер обрабатываемых файлов, обеспечивают высокую скорость обработки, сохраняя при этом приемлемую точность.

В секторе визуального распознавания Omron выпускает два продукта. Это программный пакет OKAO Vision и аппаратный модуль Human Vision Components (HVC) с предустановленным программным обеспечением.

Аппаратные характеристики модуля HVC

В качестве оборудования системы распознавания поставляется модуль B5T‑001001(G) HVC, включающий встроенную камеру с разрешением 640×480 пикселей и блок захвата изображений и обработки антропометрических метрик по обнаруженным объектам (рис. 1).

Рис. 1. Внешний вид модуля Human Vision Components (HVC)

По сути, это компактный законченный модуль с предустановленным программным обеспечением ОКАО Vision.

Программное обеспечение OKAO устанавливается на пользовательской плате, от нее же на модуль поступает напряжение питания (+5 В). Обмен данными между модулем HVC и пользовательской платой осуществляется через последовательный асинхронный интерфейс UART (рис. 2). Скорость обмена пользователь реализует программно — максимальная поддерживаемая скорость составляет 921 600 бит/с.

Рис. 2. Структура системы распознавания на базе модуля HVC

Наряду с высоким быстродействием и достаточной компактностью модуль HVC имеет следующие основные преимущества:

• полностью законченное устройство с предустановленным программным обеспечением, оптимизированное для встроенного ПО;
• работа, независимая от мощности CPU оконечного устройства;
• результат не зависит от расовой и этнической принадлежности исследуемой персоны;
• простота в сопряжении, широкие возможности для интегрирования в различные виды оборудования;
• малые габариты устройства: 60× 40× 15 мм;
• техническая поддержка и протоколы сопряжения поставляются бесплатно.

Основные технические характеристики приведены в таблице 1.

Спецификация входных параметров приведена в таблице 2, а выходных параметров — в таблице 3.

С точки зрения программного сопровождения, производитель предлагает пакет ОКАО Vision. Он предназначен для установки и совместного использования с аппаратным модулем HVC.

Системные требования минимальны: для ПЗУ — 450 кбайт, для ОЗУ — 370 кбайт. ОКАО обрабатывает набор антропометрических метрик и сохраняет их в виде файла данных относительно небольшого размера, не выше 1,5 кбайт. На MSM 6300 полный цикл обработки таких данных занимает около 1 с.

С точки зрения применения в портативных и встраиваемых системах, OKAO Vision достаточно универсален, поскольку полностью совместим с наиболее распространенными операционными системами для мобильных телефонов (Symbian, ITRON, BREW и Linux).

Пакет ОКАО Vision поддерживает расширенный набор возможностей по обработке поступающих визуальных данных, которые благодаря удобной и гибкой настройке позволяют использовать эту систему распознавания для самых разнообразных сфер применения.

Вот лишь краткий перечень основных возможностей пакета:

• Детектирование лица и присутствия человека:
  • детектирование лица (по сравнению с большинством аналогов, имеющих значительные ограничения на положение лица относительно распознающей видеокамеры, данная система обеспечивает обнаружение в 360° плоскости вращения с учетом перемещения);
  • при невозможности детектирования лица и идентификации личности детектируется факт присутствия человека.
• Детектирование частей лица:
  • направление взгляда и отслеживание моргания, оценка степени закрытия глаз;
  • детектирование контуров и частей лица для оценки эмоционального состояния, редактирования фото и видео;
  • достоверно независимо от направления лица и настроения.
• Узнавание людей, оценка пола, возраста, эмоционального состояния:
  • достоверно независимо от расовой и этнической принадлежности персоны;
  • узнавание конкретной персоны;
  • оценка пола и возраста с возможностью подстройки под возрастную категорию;
  • оценка «степени улыбки»;
  • оценка эмоционального настроя, количественное выражение степени негативности или позитивности.
• Дополнительные возможности:
  • распознавание движений и жестов;
  • детектирование домашних животных.

В таблице 4 приводится перечень характеристик пакета ОКАО Vision при работе в различных режимах распознавания объектов.

В таблице 5 указаны ориентировочные предельные расстояния до объектов, позволяющие успешно распознать их в различных режимах. Следует учитывать, что в случае превышения указанных максимальных расстояний качество обнаружения и оценки объектов будет постепенно снижаться.

Как можно видеть, разработчики ОКАО Vision предлагают большой набор интересных возможностей визуального распознавания, с помощью которых можно получить достаточно детальную и полную информацию. А значит, в практическом применении система способна стать довольно полезной в разных сферах применения, где необходим сбор и анализ визуальных данных по обнаружению людей, распознаванию их лиц, жестов, мимики и т. п.

Заключение

В статье представлен обзор возможностей программного пакета визуального распознавания OKAO Vision от компании Omron.

В основе используемой технологии — собственные алгоритмы распознавания изображений компании Omron, обеспечивающие высокую скорость обработки при сохранении приемлемой точности.

Это обеспечивает перспективу широкого распространения OKAO в системах визуального распознавания для цифровых камер, мобильных телефонов и роботизированных средств видеонаблюдения.

При этом использование OKAO на аппаратной платформе рассмотренного встраиваемого модуля HVC специально оптимизировано для обработки цифровых и оптических данных и оптимально для различных сфер применения — будь то маркетологические исследования, мобильные приложения, системы видеонаблюдения, автоматизации производства и энергосбережения зданий или какие-либо другие варианты использования возможностей визуального распознавания.