人工智慧洗手評估助力食品生產更安全
大福集團旗下的株式會社康泰克開發了一套基於人工智慧的洗手評估系統，旨在用於食品生產設施和餐廳。此系統可引導使用者完成正確的洗手程序並記錄其遵守情況。我們訪問了Contec技術部門的井上良太和湯淺貴道，了解了這項創新解決方案的開發過程。
從營運需求開始
洗手對公共衛生至關重要，是醫療保健、護理和食品服務等日常運作的重要組成部分。在食品業，日本《食品衛生法》於2020年6月修訂，將食品法典委員會定義的HACCP（危害分析與關鍵控制點）衛生管理列為法律要求，作為現有實務的補充。為了支持合規性，厚生勞動省發布了一份手冊，概述了正確的洗手程序和建議動作。然而，在實踐中，有時沖洗不徹底，手腕可能被忽視，員工有時依賴自己的臨時方法。因此，許多公司製定了正式的洗手規則，並由主管檢查合規情況。然而，這種方法也帶來了挑戰。
「有一家公司告訴我們，員工每次洗手都要填寫紙本清單，然後主管再手動將資料輸入系統，」湯淺回憶道。 「由於整個流程依賴員工的自我報告，因此無法確認員工是否正確洗手。紙質管理也容易造成疏漏和效率低下。主管們也提到，數據輸入的工作量非常大。我們希望改進洗手的質量控制，減輕這方面的負擔——這個想法成為了開發的起點。”
Contec 的 IVA-HW100 AI 洗手評估系統使用安裝在洗手台的帶相機的邊緣電腦來監控洗手情況，並透過圖像識別 AI 判斷洗手是否正確。此系統的顯示器還會顯示使用者洗手的即時畫面以及正確洗手動作的參考影像。當某個步驟正確完成時，系統會提示使用者。遵循螢幕指示有助於員工逐漸掌握正確的洗手方法。完成整個洗手步驟後，系統會自動記錄結果，讓主管人員無需手動輸入即可輕鬆存取合規資料。
AI洗手評估系統監測並採樣評估結果
確保人工智慧在不同手型上準確識別
洗手評估系統的核心是影像辨識AI。團隊最初考慮提取並建模類似於動作捕捉的手指特徵點，使用3D相機進行識別。然而，洗手過程中肥皂泡和流水的存在使得這種方法並不可靠。
「大約在同一時期，公司內部的人工智慧研究也蓬勃發展，」井上回憶道。 “我們當時想，如果人工智慧已經發展到這個程度，或許一個帶有圖像識別功能的標準二維攝像頭就能發揮作用。這成為了推動研發的靈感。”
基於攝影機的洗手識別
運行影像辨識 AI 需要高效能 GPU，但成本限制導致無法使用昂貴的組件。系統還需要足夠緊湊，以適應各種清洗站環境，因為這些環境的安裝空間通常有限。考慮到性能、價格和尺寸，團隊選擇了 NVIDIA。使用 NVIDIA GPU 還可以實現從基於伺服器的 AI 訓練到在邊緣電腦上執行的平穩過渡。
「下一步是準備訓練資料集，」井上解釋。 「一開始，我們用自己的手，調整肥皂和水的用量，並從不同角度拍攝。這讓我們建立了一個基礎的人工智慧模型，但由於手的形狀差異很大，我們必須進一步擴展數據集。”
「多樣性不僅體現在形狀上——膚色也各不相同，」Yuasa補充道。 「透過調整亮度、對比度、飽和度和色相，我們將數據集擴大了數倍。為了確保系統在正面和側面兩個攝像頭下都能正常工作，我們在每個位置都使用了大約10萬張圖像來訓練AI。最終，我們構建了一個強大的模型，能夠識別各種人群的洗手動作，而無需依賴昂貴的3D攝像頭。」
為了確保人工智慧的平穩運行，團隊也對系統本身進行了微調。在早期，即時洗手顯示器的處理負載過重，導致視訊傳輸出現延遲和中斷。
“在標準PC中，桌面環境會在開機時啟動，”井上解釋說，“我們採用了命令行界面 (CUI)，這顯著減少了資源佔用。因此，洗手系統運行起來更加流暢。”
針對實際使用進行調整
除了核心的人工智慧評估和自動記錄功能外，該系統還包含可自訂功能。雖然厚生勞動省的手冊是洗手動作和步驟的預設參考，但實際操作因行業而異。許多公司都有自己的指南，而IVA-HW100允許用戶調整步驟順序、所需姿勢以及每個階段的長度。環境因素也被考慮在內。由於光線和洗手台條件各不相同，該系統包含攝影機設置，以最大限度地減少誤報和漏檢。
放大以便仔細觀察。
「雖然我們可以自動校正白平衡，但亮度和水槽反射可能需要更精確的調整，」湯淺說。 “因此，我們開發了一款相機設定應用程序，方便用戶根據需要調整亮度和色彩。實時視頻還會用紅框突出顯示識別區域，並且紅框的大小也可以調整。”
未來的更新還計劃添加新功能，其中之一就是用戶身份驗證。
「許多顧客要求能夠準確追蹤誰在何時洗手，」湯淺說道，「由於系統的攝影機朝向手部，因此無法進行臉部辨識。我們考慮過IC卡身份驗證，但在某些工作場所，衛生規定禁止攜帶卡進入。因此，我們正在開發一種使用掌靜脈識別的非接觸式身份驗證系統。我們計劃繼續添加功能並開發系統，同時將我們學到的知識應用於未來的產品。
迄今為止，IVA-HW100主要針對冷凍食品工廠、盒飯工廠和連鎖餐廳開發。未來，康泰克計畫進軍衛生管理同樣重要的產業，例如製藥和化妝品。康泰克也拓展海外業務，目前已收到衛生管理面臨嚴峻挑戰地區的諮詢。
該計畫將快速發展的人工智慧技術應用於洗手等日常瑣事，透過改善衛生管理創造了新的社會價值。康泰克和大福集團將繼續致力於探索新領域，並將這種價值廣泛地傳遞給全社會。
株式會社康泰克
通訊開發集團物聯網技術部技術部 Ryota Inoue
應用開發集團技術部 Takamichi Yuasa