智能冰箱推薦系統(tǒng)設(shè)計(jì)

李 楠，簡(jiǎn)鈺軒，閉祖松，龔 蕾，劉子豪，范佳樂

（洛陽理工學(xué)院 計(jì)算機(jī)與信息工程學(xué)院，河南 洛陽 471023）

0 引 言

智能冰箱可作為提高人們生活質(zhì)量的戰(zhàn)略切入點(diǎn)，本系統(tǒng)采用軟硬件結(jié)合的方式，使用CNN識(shí)別技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)果蔬的識(shí)別。此外，系統(tǒng)還會(huì)結(jié)合用戶信息和冰箱食材的存儲(chǔ)情況有針對(duì)性地進(jìn)行大數(shù)據(jù)推薦。本系統(tǒng)針對(duì)食材和菜譜軟件的交互性進(jìn)行優(yōu)化，使菜譜定制和推薦功能得到加強(qiáng)[1-3]。

1 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)主要包括數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理層、數(shù)據(jù)顯示層，如圖1所示。

圖1 總體設(shè)計(jì)框圖

智能冰箱推薦系統(tǒng)的功能主要包括：信息采集檢測(cè)功能：通過各類采集傳感器采集數(shù)據(jù)信息；人臉識(shí)別功能：對(duì)采集的人臉數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，通過閾值判斷該人臉是否為設(shè)備用戶；果蔬識(shí)別功能：通過攝像頭采集果蔬實(shí)時(shí)圖片，上傳到服務(wù)器進(jìn)行識(shí)別處理并將結(jié)果保存至數(shù)據(jù)庫；食材統(tǒng)計(jì)功能：將識(shí)別后的果蔬種類以及放入時(shí)間進(jìn)行記錄，用于提醒用戶蔬菜存放的時(shí)間和菜譜定制與推薦功能的調(diào)用；菜譜定制與推薦功能：調(diào)用數(shù)據(jù)庫獲取用戶信息以及食材信息，帶入Wide&Deep模型并把定制和推薦結(jié)果顯示在用戶智能終端[4]。

2 功能模塊設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)由信息采集模塊、食材統(tǒng)計(jì)模塊、天氣模塊、冰箱人臉識(shí)別模塊、果蔬識(shí)別模塊、大數(shù)據(jù)推薦食譜模塊、用戶智能終端等組成。

（1）信息采集模塊

信息采集模塊主要由服務(wù)器控制微處理器的連接傳感器采集冰箱的內(nèi)部溫濕度、人臉、果蔬等數(shù)據(jù)，并顯示在屏幕上。

（2）食材統(tǒng)計(jì)模塊

記錄蔬菜、牛奶等食材信息，并記錄保存的時(shí)間用于提醒用戶食材的保鮮情況。

（3）天氣模塊

系統(tǒng)用戶端實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)請(qǐng)求，將冰箱ID傳入服務(wù)器，服務(wù)器通過冰箱ID查找冰箱被綁定的地址，調(diào)用接口得到該地區(qū)天氣，并將數(shù)據(jù)返回至用戶終端顯示。

（4）冰箱人臉識(shí)別模塊

通過人體紅外檢測(cè)模塊檢測(cè)是否有人體靠近冰箱，調(diào)用攝像頭拍照，上傳到服務(wù)器。服務(wù)器通過帶入CNN算法模型對(duì)人臉進(jìn)行識(shí)別操作。

（5）果蔬識(shí)別模塊

通過人體紅外檢測(cè)模塊檢測(cè)是否有果蔬靠近冰箱，調(diào)用攝像頭拍照，上傳到服務(wù)器。服務(wù)器通過CNN算法識(shí)別該果蔬的種類，并將數(shù)據(jù)返回。硬件得到相應(yīng)的數(shù)據(jù)之后，將數(shù)據(jù)保存到本地[5-7]。

（6）大數(shù)據(jù)推薦食譜模塊

本系統(tǒng)的大數(shù)據(jù)算法采用Wide&Deep算法，能夠?qū)崿F(xiàn)針對(duì)用戶的智能推薦功能。

（7）用戶智能終端

用戶智能終端授權(quán)綁定用戶信息，例如用戶授權(quán)之后，該用戶的微信運(yùn)動(dòng)步數(shù)將上傳至數(shù)據(jù)庫保存[8]。

3 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

首次登錄時(shí)通過攝像頭采集用戶人臉信息，并進(jìn)行用戶信息綁定。購買的食材如圖2所示，掃描后放入冰箱，系統(tǒng)會(huì)迅速識(shí)別該食材并記錄放入時(shí)間，將數(shù)據(jù)信息呈現(xiàn)在系統(tǒng)顯示面板上，并通過冰箱對(duì)現(xiàn)有食材推薦合適的食譜，如圖3所示。

圖2 蔬菜掃描

圖3 信息顯示頁面

當(dāng)用戶想要烹飪時(shí)，通過用戶智能終端輸入自己的身高、體重等信息，如圖4所示。智能終端通過身高、體重以及獲取的微信步數(shù)等數(shù)值對(duì)用戶進(jìn)行專屬套餐定制，如圖5所示。

圖4 健康信息登錄

圖5 定制專屬套餐

4 結(jié) 語

本系統(tǒng)提出了一種基于智能冰箱的數(shù)據(jù)采集、CNN果蔬識(shí)別以及大數(shù)據(jù)推薦的系統(tǒng)架構(gòu)，并實(shí)現(xiàn)了環(huán)境溫度檢測(cè)、果蔬識(shí)別和統(tǒng)計(jì)、智能推薦菜譜、定制私人菜單等功能，極大提高了用戶制定菜譜的效率。除此之外，系統(tǒng)通過增強(qiáng)食材和冰箱的交互性，盡可能減少了食材的浪費(fèi)[9-10]。