人工智能（AI）洗手评估助力食品生产更安全
大福公司旗下的康泰克公司（Contec Co., Ltd.）开发了一套基于人工智能（AI）的洗手评估系统，专为食品生产设施和餐饮行业设计。该系统可以引导用户完成正确的洗手步骤，并记录其执行情况。我们采访了康泰克技术部门的井上凌太和汤浅贵道，了解了这项创新解决方案的开发情况。
从运营需求开始
洗手对公共卫生至关重要，是医疗、护理和餐饮等行业日常运营的重要组成部分。在食品行业，日本《食品卫生法》于2020年6月修订，将食品法典委员会定义的HACCP（危害分析与关键控制点）卫生管理要求正式纳入法律体系，作为既有卫生管理实践的补充。为支持企业遵守相关规定，厚生劳动省发布了指导手册，详细说明了正确的洗手步骤与动作。然而在实际操作中，仍存在如冲洗不彻底、未清洗手腕等情况，员工往往根据个人习惯进行洗手。因此，许多企业虽已制定正式的洗手规范，并由主管负责监督执行，但这种管理方式仍存在问题。
汤浅表示：“有一家公司告诉我们，员工每次洗手后都需要在纸质检查表上记录，由主管再将数据手动输入系统。由于整个流程依赖员工自我申报，难以确认他们是否真正按照规范完成洗手。而纸质管理方式不仅容易出现遗漏，还会导致工作效率低下。主管们也反映，手动录入数据的负担相当沉重。为了提升洗手的质量管理水平并减轻管理人员的负担，我们决定着手开发一套新的系统，这就是这款产品诞生的起点。”
康泰克开发的IVA-HW100 AI洗手评估系统，利用安装在洗手台上的内置摄像头的边缘计算机实时监控洗手过程，并通过图像识别AI判断洗手动作是否规范。系统显示屏会同步呈现用户的洗手画面，并显示正确洗手步骤的参考图像。当用户正确完成一个步骤时，系统会自动切换到下一个示范动作。员工只需按照屏幕指示操作，便能自然掌握正确的洗手方法。整个洗手流程结束后，系统会自动记录结果，管理人员无需手动录入，即可轻松掌握执行情况。
AI洗手评估系统监测与采样评估结果
确保人工智能在不同肤色与手形上实现准确识别
洗手评估系统的核心技术是图像识别AI。起初，我们曾设想采用动作捕捉技术，通过3D摄像头提取手指特征点并建立模型进行识别。然而，在实际洗手过程中，由于洗手液泡沫和流水的存在，使这种方法难以有效运行。
“就在同一时期，公司内部的人工智能研究也在迅速发展。”井上回忆道。“我们当时想，既然人工智能技术已经如此成熟，也许只需使用普通的二维摄像头，加上图像识别AI，就能实现我们的目标。这个想法成为推动研发的关键突破点。”
通过摄像头识别洗手情况
运行图像识别AI通常需要高性能GPU，但为了控制产品成本，我们无法采用价格昂贵的半导体。同时，系统必须足够小巧，以便安装在空间有限的各类洗手台环境中。综合考虑性能、成本与尺寸等因素后，我们最终选择了NVIDIA公司的半导体产品。在开发过程中，我们能够使用一个充分发挥GPU性能的平台，从服务器端的AI训练到产品级边缘PC的运行都能实现无缝衔接，这一点对我们而言极具吸引力。
井上解释道：“接下来要做的就是准备训练数据集。起初，我亲自调整泡沫涂抹方式和水流量，从不同角度拍摄洗手过程。通过这些努力，我们构建了一个基础的AI模型，但由于每个人的手形差异较大，我们还需要进一步扩充数据集。”
汤浅补充道：“多样性不仅体现在手的形状上，肤色的差异也是一个重要因素。我们通过调整亮度、对比度、饱和度和色相，将数据集扩充了数倍。为了让系统在正面和侧面两台摄像头下都能稳定运行，我们分别使用约10万张图像对AI进行训练。最终，我们成功构建了一个强大的AI模型，能够识别不同人群的洗手动作，并且不需要依赖昂贵的3D摄像头。”
为了确保人工智能系统能够稳定运行，我们对整个系统进行了全面优化。起初，实时洗手画面的处理负载过重，导致视频传输出现延迟和中断等问题。
井上解释说：“普通电脑通常在启动时会开启桌面环境，而我们此次采用的是通过键盘命令操作的CUI（字符用户界面）环境。这种方式大幅减少了系统资源的占用，使洗手系统的运行更加顺畅稳定。”
针对实际使用进行调整
除了核心的人工智能评估与自动记录功能外，该系统还具备可定制性。虽然厚生劳动省的指导手册明确了洗手动作和步骤，但不同的行业往往有各自的操作标准。为此，IVA-HW100允许用户根据自身需求，自由调整步骤顺序、洗手动作要求以及各阶段的时间设定。该系统还充分考虑了使用环境的差异。由于光照条件和洗手台环境各不相同，系统配备了摄像头校准功能，以最大程度减少误判与漏检，确保识别的准确性与稳定性。
放大以便仔细观察。
“虽然系统能够自动校正白平衡，但亮度和水槽反射等因素往往需要更精确的调整。”汤浅解释道，“因此，我们开发了一款相机设置应用程序，使用户可以根据实际环境灵活调整亮度和色彩。实时视频画面中，识别区域会以红框标示，其大小也可根据需要进行调整。”
此外，未来我们还计划推出多项功能更新，其中之一将是“用户身份验证”功能，以进一步提升系统的管理效率。
“许多客户希望系统能够准确记录‘是谁在何时洗手’。”汤浅表示。“然而，由于摄像头仅对准手部，无法通过人脸识别实现身份确认。我们曾考虑使用IC卡进行身份验证，但在部分工作场所，出于卫生管理的原因，禁止携带卡片进入。为此，我们正开发一种基于手掌静脉的非接触式认证方式作为替代方案，用于实现身份识别。未来，我们将继续优化功能、完善系统，并把此次研发过程中积累的经验应用到后续的产品开发中。”
目前，IVA-HW100主要面向冷冻食品工厂、盒饭生产企业以及连锁餐厅等领域开发。未来，康泰克计划将其应用范围扩展至同样对卫生管理要求严格的行业，例如制药和化妆品制造。此外，康泰克也在积极开拓海外市场，并且已经收到了来自卫生管理挑战较大的地区的咨询与合作意向。
该项目将迅速发展的人工智能技术应用于日常的洗手环节，通过提升卫生管理水平，创造了全新的社会价值。今后，康泰克与大福将继续开拓新领域，不断探索技术创新的可能，并将这一价值更广泛地惠及社会。
康泰克公司（Contec Co., Ltd.）
技术总部 IoT技术部 通信开发组 井上 凌太
技术总部 应用开发组 汤浅 贵道