AR眼镜在海关商品检验中的应用与探讨-中国口岸科学技术-2023年07期

AR眼镜在海关商品检验中的应用与探讨

作者：陈永欣方敏吴国境吕泽娥邓和权何国清

陈永欣方敏吴国境吕泽娥邓和权何国清

当前，海关正在积极推进智慧海关建设和“智关强国”行动，大力推进新技术应用，推动智能化监管基础设施建设。大数据、云计算、人工智能等信息化技术一日千里，深刻影响和改变着社会管理方式，商品检验需适应这一形势。增强现实技术（augmented reality，AR）眼镜是指拥有独立的软件操作系统，通过语音或者简单动作控制以实现音频视频交流、信息传输以及图像识别等功能的眼镜的总称^[1-2]。由于其携带便捷、体积轻巧、功能强大，为创新海关监管手段提供了新的思路，在旅检、卫生检疫、查验方面已有尝试性应用^[3-6]，在减少现场执法人员、提高执法效率方面发挥较大作用，但尚未见有文献报道AR眼镜在商品检验方面的系统研究。本文立足于海关工作，探索AR眼镜在商品检验中的应用。

1 发展现状和工作原理

佩戴方便、体积轻巧、功能强大的AR眼镜可以应用于军事、教育、医疗、工业等多个领域，自问世以来一直受到科技界的高度关注^[7-8]。AR眼镜和智能手机类似，可拆解为光学部件、传感器和计算单元3个部分，如图1所示，其工作原理分为：信息输入、虚实融合以及信息输出。现行AR眼镜数据传输架构如图2所示，包括AR眼镜服务平台、移动网络、各种使用终端、现有信息系统等部分。AR眼镜通过麦克风、摄像头、深度传感器以及图像处理器等一系列设备，对真实场景信息进行实时采集处理，再通过跟踪定位与场景渲染等技术，构建一个虚拟场景，并将虚拟场景的信息叠加到真实场景的信息上，最后通过显示输出设备实现场景的呈现^[9-12]。随着大数据、云计算和5G技术的不断成熟，AR眼镜的应用将会更加普及，功能个性化、设备轻薄化、运算高性能等特点会愈加明显，应用更加舒适，传输速度更加流畅，很好地满足各领域的应用需求。

图1 AR眼镜工作原理框架示意图

Fig.1 Framework of AR smart glasses working principle

2 主要功能

梳理总结当前市面上的各类AR眼镜，主要功能有以下几个方面^[13-15]。

1）接收通知及提醒功能。AR眼镜可以在不影响用户观看现实世界的同时，将重要信息叠加显示在现实视野中，同时可以通过语音或动作控制等方式进行内容查看等操作。这种虚实融合的提醒体验，可以让用户及时处理信息，避免错过重要的通知和提醒。

2）语音输入功能。通过采用智能语音识别与语音控制技术，可以实现AR眼镜的全语音交互控制，用户在享受AR眼镜带来的多媒体信息交互的沉浸式体验的同时，解放了双手，不影响现场操作，大幅提升作业效率。

3）地图服务及导航功能。通过AR眼镜内置的电子地图，用户可以获取自己所在位置的信息，在联网的状态下，还可实时更新地图来获得最新环境和交通情况。通过AR眼镜所搭配的定位系统，结合提醒功能实现导航提示、路线规划等功能。

4）拍照及录像功能。利用AR眼镜搭载的摄像头，用户可以语音、手势、头部转动等方式对摄像头进行操控，随时拍照或录像，并可将相关图像信息远程传输。

5）视频通话功能。在联网状态下，通过AR眼镜搭载的摄像头，用户可以进行视频通话，对方既可以第一视角直观地看到眼镜佩戴者所看到的所有场景，也可以对现场第一视角的视频画面进行AR标记。现场用户通过AR眼镜传递的语言、图文信息可以更有效率地与对方进行沟通。另外，AR眼镜还可以帮助用户进一步将听到的音频和所看到的画面进行实时传输共享。

6）AI边缘计算。AR眼镜除了关键的光学显示器件以外，往往还配备了AI计算芯片以及AR操作系统，可以在AR眼镜端进行大量的AI边缘计算。AR加上AI技术可以带来更大的想象力，为业务应用提供更多的可能。

3 在商品检验中的应用场景

由于AR眼镜具有解放双手、第一视角、实时交互等特点，相对于海关传统的音视频单兵、执法记录仪等设备更具优势。AR眼镜在海关商品检验中具有广泛的应用前景，尤其适合商品查验、取制样监督、重量鉴定、场所巡查、现场固废属性鉴别、业务培训等场景，AR眼镜的使用不仅能提升海关关员的现场感知能力和查验效能，更能助力“智慧商检”高质量发展。

3.1 查验作业中的应用

在很多商品查验作业场景中，现场关员需要严格按照各种流程进行操作，这些流程一般比较复杂、繁琐，现场关员往往需要查阅文本工作流程表来指导作业查验。查验关员一旦未严格按照标准作业流程进行作业查验，则十分容易给危化品取样、辐射检测及固废排查等查验作业带来重大风险隐患。利用AR眼镜的标准作业功能则可以比较有效规避这一风险。首先，针对不同查验对象，制定数字化、标准化的工作流程，对每个流程的动作和目标进行具体规定，并以表单形式存放在应用系统中。在查验开始后，查验步骤会以文字或语音播报的方式在眼镜屏幕中逐条提示，查验关员按照提示步骤开展现场作业，每个步骤只有确认后才可以进行下一步，这样就杜绝了作业人员忽略某些操作的可能。同时，整个过程的视频都会被录像并存入数据库，以备检查。AR眼镜在现场作业时，还支持一对一、一对多、多对多等多维多空间音视频互动，查验关员通过AR眼镜所看到的场景可在监控指挥中心大屏、监管专家手机终端、电脑屏幕等同步显示，满足远程音视频交流、重点位置标记、风险研判等需求，将遇到的问题控制在第一时间。

海关查验执法作业时，海关关员需要对查验的过程如实记录，但是传统的记录方式很难覆盖整个执法作业过程，况且不同查验关员的工作经验、工作能力不同，描述现场情况一般也不尽相同。为了改善这种情况，可以让现场执法关员在查验过程中全程佩戴AR眼镜（现场查验使用情况如图3所示），通过AR眼镜以文字、图片、视频、工作流程等方式同步存储查验作业过程中需要记录的内容，保证查验记录的准确完整。大连海关构建远程指导可视化查检新模式，运用“AR+5G”查验技术，并将其作为传统模式的延伸和补充，做到货物随到随查，实现“零接触”查验，查验效率提升5倍以上，极大降低了企业成本^[6]。

图3 海关查验实景图

Fig.3 Application scenarios of customs inspection operations

3.2 取制样监督中的应用

取制样监督是商品检验监管中的重要环节，传统监管方式往往需要2名海关关员在现场监督作业，同时需要检查取制样人员是否按照检验标准要求开展作业、是否采取安全保障措施、是否正确使用工具、样品标识是否完整等。AR眼镜的出现能把货物申报信息、操作要素、监督检查要点直接发送到监督关员的AR眼镜显示屏上，现场关员可根据显示的检查要素及操作顺序开展监督工作，同时按照操作表单要求，拍照和录制取制样工作开展情况，自动上传云端保存备查。

3.3 重量鉴定作业中的应用

大宗资源商品检验中常用的重量鉴定方法主要为水尺计重和过磅计重。其中，水尺计重需要较多的读数经验，同时需要录入一系列船舶参数，AR眼镜可以引导关员查找船舶资料录入计算所需参数，对水尺刻度读数过程全程采集图像信息，图像信息（照片、视频）可作为存证资料，或上传至智能读数软件，自动读取正确水尺刻度。AR眼镜能够同屏共享，可以做到一名关员登临作业，另一名关员在办公室电脑端或手机端开展检验工作。

AR眼镜配合后端平台系统可以为过磅计重提供丰富而精确的AI服务功能，比如车牌识别、物体识别、文字识别等。过磅时，可以自动识别录入车牌，将车牌信息与申请运输车辆中备案信息进行匹对，判断是否为备案作业车辆，若非备案车辆，则会自动报警。此外，可实现对计重结果画面信息采集，将整个计重过程记录在案。

3.4 巡查作业中的应用

巡查关员接到巡查指令后，输入目的地，再利用AR眼镜的地图功能，给出最优的巡查路线，并进行精准导航。后台依靠AR眼镜搭载的定位系统，可以实时跟踪查看巡查人员具体位置，并自动绘制实际巡查路线，以确定巡查人员是否完成工作任务。如巡查路线偏离，还可以通过语音提示功能进行警示，同时指引规划新的路线，帮助关员尽快到达目的地。巡查过程中，自动识别堆场货物堆头牌。将堆头牌信息和报关单信息自动匹配，有异常情况提示，则将堆头牌信息自动提取，录入查验系统。

3.5 固废鉴别作业中的应用

固废现场鉴别是商品检验工作中难度较大的，往往需要专业人员的指导协助。AR眼镜的视频通话功能可有效解决此类问题。作业关员随时连线后台监管专家、鉴别专家、风控人员及指挥中心，多方人员可以实时沟通联系与咨询提问。连线人员能够第一时间以第一视角对货物现场情况进行观察，“身临其境”全面掌握现场情况，对问题进行快速判断；同时后台专家可将指导图片、文字以及对现场物体标记信息传输到眼镜中，解答现场人员疑难问题，在线给予现场人员高效指导。专家远程协作的音视频文件以及相关的结构化数据都被保存，作为执法存证材料。AR眼镜极大地缩短解决问题的时间，专家无需到场，保证了现场鉴别高效可靠。

3.6 业务培训中的应用

对海关关员的业务实训不但关系国家政策是否执行到位，还关乎作业操作的安全问题。传统的书本教学模式，容易出现难以全面描述现场的情况，且需要耗费大量的教学时间。AR眼镜的使用在业务培训上不仅可以降低教学成本，并且有助于加深海关关员对监管技术和现场环境的了解，对于提高海关关员的学习效率有着积极作用，是传统书本教学模式和现场教学模式的有效补充。整个教学过程可以录像并存储在云端或者服务器中，构建整个作业过程的知识库系统，可以用于培训或者作业过程中的自我学习。通过长期积累，大部分作业问题都会在库中查找到，大大减轻了对现场关员的培训和知识更新压力。

4 提升应用效能的建议

4.1 提高使用率和普及率

AR眼镜作为海关单兵查验优化升级工程的重要内容，目前在海关系统的使用率和普及率还有待提高。应适时升级单兵查验设备，统筹海关现场监管业务对现场查验设备的需求，以便捷实用管用为原则升级换代现有单兵设备，提高以AR眼镜为代表的单兵设备在海关监管中的使用率和普及率，拓展单兵查验设备应用领域，丰富设备功能，不断提高监管效能。

4.2 健全使用管理细则

建立健全海关与AR眼镜相关的管理制度，规范AR眼镜从选型、采购、使用、维修和管理的全过程，使管理标准化。探索完善既符合法律法规又与海关监管作业实际相适应的新型监管机制，提高AR眼镜监管水平和质量，加强设备使用关员监督管理工作，规范现场关员使用AR眼镜程序，保障执法作业安全运行。

4.3 加强场景适用性

为了能让高科技设备更加充分适应海关查验监管的应用场景，建议进一步开发与海关监管专业相适应的硬件及软件。比如，在软件开发方面，建议开发相应的软件接口，与海关现有监管系统实现一定程度上数据获取或交互，建立商品特性内置数据库（尤其危化品特性、属性特征等），实现离线数据检索功能；在硬件方面，可以考虑将AR眼镜与安全头盔融为一体设计，穿戴更方便，同时还应充分考虑现场环境条件，增加夜视观察、红外测量、辐射监测、噪音降噪等装置。

参考文献

[1]陈苏桐, 侯成义, 李耀刚, 等. 智能眼镜的发展现状与趋势[J].玻璃搪瓷与眼镜, 2021, 49(7): 29-36.

[2]梁佳博. 智能眼镜的设计与功能研究[D]. 西安: 西安电子科技大学, 2017.

[3]闫邦奇, 朱春燕, 水克娟, 等. AR智能眼镜在卫生检疫查验中的应用探索[J].中国口岸科学技术, 2020 (1): 58-62.

[4]傅文睿, 周守宇, 宋兆磊, 等. 海关“智慧旅检”可穿戴单兵研究与应用[J]. 数码设计, 2020, 9(7): 248-250.

[5]田童媛, 陈子旋. 海关旅检查验过程中人工智能和AR技术的应用研究[J]. 科技创新与生产力计, 2023(2): 108-111.

[6]张茂盛, 马全宇, 赵继锋, 等. 基于“AR+5G+AI”的海关远程指导可视化查检新模式及应用[J]. 中国口岸科学技术, 2020(10): 40-45.

[7]夏广宁. AR智能眼镜的发展前景分析[J]. 现代雷达, 2021, 43(9): 115-116.

[8]范丽亚, 马介渊, 张克发, 等. 增强现实硬件产业的发展及展望[J]. 科技导报, 2019, 37(15): 114-124.

[9]呼新荣, 刘英, 王健, 等. 半透膜阵列平板波导式头戴显示器光学系统设计[J].光学学报, 2014, 34(9): 224-229.

[10]陈壮壮, 朱向冰, 朱标, 等. 增强现实智能眼镜显示技术研究进展[J]. 中国照明电器, 2020(1): 17-21.

[11]张一凡, 缪远东, 陈畅宇, 等. 户外增强现实军事仿真系统[J]. 光学技术, 2019, 45(5): 622 -628.