組み込みコンピュータ・ビジョンが小売業を変革する可能性を示す概念実証の一環として、STパートナーのE2IP社エッジAIセンシング・キットを開発しました。このキットの目的は、業務の特定の課題1つを解決することではなく、物体のリアルタイムの検出と計数をデバイス・レベルで直接実行する方法を示すことであり、アプリケーション例の対象は青果物です。この手法では、手作業による在庫確認やコストのかかるクラウド・インフラが不要になります。各デバイスにローカルにインテリジェンスを実装できるため、小売業における組み込みAI活用の可能性、つまり業務効率の向上、品切れの回避、さまざまな小売環境へのシームレスな拡張などのメリットを実証できます。

アプローチ

エッジAIセンシング・キットの導入当初の目的は組み込みビジョン・インテリジェンスの能力を示すことで、デモのためのシナリオ第1号として果物の検出と計数が選ばれました。今回の使用用途は、正確なリアルタイム在庫管理が不可欠なスマート小売において、このテクノロジーの有効性を明確に示します。最初は食料品に注目したものの、基盤となるエッジAIビジョン・テクノロジーは、スマート・ホーム、スマート・シティ、在室監視、その他の状況認識オートメーション・システムなど幅広い分野に適用できます。

コンピュータ・ビジョンに基づく従来の検出システムの多くは、画像データの処理と分析にクラウド・コンピューティングを使用してきました。これらのソリューションは効果的であるものの、常時接続が必要であることから高データ帯域化やインフラ整備に伴うコストが生じたり、応答の遅延が発生したりします。集中型の手法であることから拡張性や応答性が制限される場合もあります。

組み込みAIは、こうした枠組みを根底から変革します。インテリジェンスがデバイス上に直接実装されるのです。エッジでのリアルタイム処理は、外部インフラへの依存度を下げ、運用コストを削減するとともにスピードと効率を向上します。さらに、この分散型の手法は拡張性やセキュリティに優れるだけでなく導入への敷居が低く、幅広い業種でコンピュータ・ビジョンに基づくアプリケーションを現実味のあるものとします。
  • エッジAIセンシング・プラットフォーム・ディスカバリ・キットでは、リアルタイムの物体検出と計数モデルのすべてをSTM32N6マイコン上で実行します。主なメリット:
  • 在庫をリアルタイムで即座に可視化する、低遅延性能(通常、200ms未満)
  • クラウド・サーバに依存しない完全なエッジ処理
  • さまざまな照明や配置状態で複数の製品の種類を検出できるように学習したAIモデルによる正確性の向上
  • 消費エネルギーの制約に抵触せずに連続監視を可能とする超低消費電力
  • クラウド・サーバ、定期的なデータのコスト、タグ付けインフラの追加などを必要としない低運用コスト
スマート・ストア・アプリケーションの原理 スマート・ストア・アプリケーションの原理 スマート・ストア・アプリケーションの原理
このソリューションは、現在の小売環境においてSTM32N6マイコン上の組み込みAIを活用することで、インテリジェントで拡張性に富み、コスト効果に優れた在庫管理を実現する方法を示すものです。

アプリケーションの概要

5メガピクセルのカメラが高解像度の画像を取得し、それをイメージ・シグナル・プロセッサ(ISP)サブシステムが処理します。256 x 256にリサイズされた画像が、NPU(Neural-ARTアクセラレータ)に送られ、果物や手を検出します。バウンディング・ボックスの後処理により、果物を種類ごとに数え、果物に対する処置を検出します。イベントはイベント・コントローラによって管理され、タイムスタンプを付けて記録されます。これと並行して、ISPによって960 x 960の画像が生成され、これがH.264エンコーダによってビデオ・エンコーディングされたうえでUSBまたはWi-Fiを介してストリーム送信されます。リモート監視のためのテレメトリは、IoTコントローラが処理します。

スマート・ストア・アプリケーションの原理 スマート・ストア・アプリケーションの原理 スマート・ストア・アプリケーションの原理

センサ

この実物大模型に使われているセンサは、Sony IMX335 5MP RGBです。

  • 入力:2592 x 1944
  • IPSサイズ変換:960 x 960
  • フレーム・レート:15FPS

アプリケーション固有の要件を満たせるように、E2IP社は各種センサを搭載したその他の拡張ボードを提供できます。

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データセットとモデル

データセット:

  • カスタム・データセット(7分類)
  • オリジナル画像:8,000枚
  • 拡張画像:115,000枚
  • アノテーション:510,000

モデル:

  • YOLOv8-nano
  • 入力サイズ:256 x 256 x 3
  • 学習可能パラメータ:3,031,321
  • MACC:6.73E+08

結果

重みパラメータ(Flash):2.9MB
実行サイズ(RAM):880KB
推論時間:33ms
1秒あたりの推論回数:30

執筆:E2IP Technologies & Siana Systems | 最終更新:2025年5月

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