?隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展與進(jìn)步和二十一世紀信息技術(shù)的騰飛已邁入了一個(gè)全新的領(lǐng)域，智能化安防技術(shù)與計算機之間的界限正在逐步消失，沒(méi)有安防技術(shù)社會(huì )就會(huì )顯得不安寧，世界科學(xué)技術(shù)的前進(jìn)和發(fā)展就會(huì )受到影響。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的普及應用，使得城市的安防從過(guò)去簡(jiǎn)單的安全防護系統向城市綜合化體系演變，城市的安防項目涵蓋眾多的領(lǐng)域，有街道社區、樓宇建筑、銀行郵局、道路監控、機動(dòng)車(chē)輛、警務(wù)人員、移動(dòng)物體、船只等。

 一、智能安防系統的四大功能

 1、警報和事件管理當戶(hù)主離開(kāi)家后，智能家庭安防報警系統將自行啟動(dòng)，時(shí)刻處于“備戰”狀態(tài)。報警事件管理是當住戶(hù)家中觸發(fā)報警后，會(huì )通過(guò)終端控制系統顯示報警類(lèi)型，例如門(mén)窗報警、煤氣報警乃至有發(fā)生老人倒地報警的可能。

2、自動(dòng)警報和“SOS”通過(guò)家里安裝的智能傳感器來(lái)探測非法入侵行為。當傳感器被觸發(fā)時(shí)，報警主機也會(huì )發(fā)出報警鳴笛提醒發(fā)生異?，F象，而該報警信號也會(huì )通過(guò)家庭終端或樓宇管理系統發(fā)送至物業(yè)部門(mén)。接警后的監控中心和物業(yè)安保人員可以馬上報警，或到家里查看情況，以防不測。

3、自動(dòng)撥號通知系統智能樓宇中的智能控制安防系統，允許用戶(hù)設置多個(gè)緊急聯(lián)系電話(huà)。觸發(fā)不同類(lèi)型的報警可以聯(lián)系到不同的人，用戶(hù)也可以設置報警系統將報警信息以推送的方式發(fā)送到手機上，這種自動(dòng)遠程報警通知在家庭安防系統中十分普遍。

4、緊急報警按鈕緊急按鈕就是一個(gè)快速、簡(jiǎn)單的求助方式，當發(fā)生火災或緊急情況時(shí)，可以觸發(fā)按鈕請求救援。在家庭安防系統中，這種緊急按鈕既可以是一個(gè)實(shí)體按鈕也可由觸控面板來(lái)代替，緊急按鈕將信號發(fā)送到家庭自動(dòng)化或樓宇管理系統中，物業(yè)或安保中心就可以收到報警通知。在家里安裝緊急按鈕并不常見(jiàn)，但是這種緊急按鈕特別適合家里有老人和孩子的家庭使用，因此按鈕應安裝在床邊、廁所及容易觸發(fā)的地方。

二、實(shí)現智能安防的三大硬核技術(shù)

智能安防系統主要有三個(gè)關(guān)鍵部分組成：智能感知、視覺(jué)/視頻處理、AI計算。由于軟件和算法與特定應用場(chǎng)景有關(guān)，我們只討論硬件部分。

傳感器與邊緣AI的融合讓攝像頭更智能

攝像頭的圖像傳感器（CIS）主要完成智能感知功能，有些廠(chǎng)商開(kāi)始為其CIS芯片增加本地處理和計算能力，讓攝像頭更為智能。這一細分領(lǐng)域的廠(chǎng)商主要有豪威科技、安森美和索尼等，國內初創(chuàng )公司思特威在智能安防領(lǐng)域也開(kāi)始暫露頭角。

伴隨AI的不斷普及，安防監控行業(yè)對CMOS圖像傳感器成像的清晰度以及場(chǎng)景覆蓋率的要求將會(huì )持續提升，隨之驅動(dòng)了從720P-1080P-2K/4K的分辨率升級。此外，圖像傳感器的暗光成像、產(chǎn)品性能、色彩表現力以及近紅外成像性能也為泛安防化的落地發(fā)展助力。

思特威副總經(jīng)理歐陽(yáng)堅認為，安防場(chǎng)景除需要CIS提供更高清的圖像之外，還需要應對各種復雜光線(xiàn)下的挑戰，除了在光照良好的白天需要提供細節清晰、色彩逼真的圖像信息外，晨昏及夜間等光線(xiàn)復雜的應用場(chǎng)景則對CIS夜視性能的要求更為嚴苛。為此，思特威開(kāi)發(fā)的SFCPixel技術(shù)可有效提升CIS的感光度，從而達到更好的夜視效果。

此外產(chǎn)品性能與近紅外成像性能也是智能安防時(shí)代CIS的發(fā)展重點(diǎn)。除了安防產(chǎn)品的升級迭代外，安防CIS的像素尺寸也逐漸提升至2.0μm以實(shí)現更好的感光性能，而對于超低照環(huán)境中的成像，思特威近期推出了第二代近紅外感度NIR+技術(shù)，相較第一代NIR+技術(shù)在感度方面顯著(zhù)提升，在超低照度850/940nm紅外光補光下可達到可見(jiàn)光下的清晰度，即使在微弱星光場(chǎng)景下也能清晰獲取4K高清影像畫(huà)面。

以前圖像傳感器主要為人眼服務(wù)，而在A(yíng)I進(jìn)一步發(fā)展的現階段，圖像傳感器的服務(wù)對象逐漸轉變?yōu)闄C器與智能后端平臺，其成像要求也從看得見(jiàn)轉變?yōu)榭焖俨蹲剑ǜ邘剩?、無(wú)形變（全局快門(mén)）和非可見(jiàn)光下成像（近紅外感度NIR+技術(shù)）來(lái)提供更加可靠精細的影像基礎。思特威的SmartGS技術(shù)將BSI像素設計工藝與全局快門(mén)圖像傳感器設計巧妙結合在一起，可提供信噪比更佳、靈敏度更高與動(dòng)態(tài)范圍更大的成像性能，通過(guò)全局快門(mén)的曝光方式，保障圖像不會(huì )因物體高速運動(dòng)產(chǎn)生失真，可進(jìn)一步為智能交通系統（ITS）、人臉檢測以及生物識別等需要邊緣AI計算的新興應用提供更優(yōu)質(zhì)的影像信息。

為給后續圖像傳感器的智能化升級打下扎實(shí)的基礎，思特威還開(kāi)發(fā)了集成人工智能算法的“AI智能傳感器平臺”，該平臺可以在圖像傳感器上集成邊緣AI計算，能有效地提高關(guān)鍵區域（如人臉或車(chē)牌）的分辨率，降低延時(shí)，并擁有高幀率及超低功耗，可為人臉識別、高級駕駛輔助系統、無(wú)人駕駛、機器人等先進(jìn)的人工智能應用解決因幀率不夠高、分辨率不足而導致的響應慢、延時(shí)高及識別率低等問(wèn)題，提升整個(gè)人工智能系統的能效比。

“數據就地處理”需要更智能的視覺(jué)/視頻處理器

從視覺(jué)AI分析的過(guò)程來(lái)看，對于需要實(shí)時(shí)/近實(shí)時(shí)處理，或者涉及數據隱私的場(chǎng)景往往在智能邊緣平臺進(jìn)行AI推理和識別。需要傳輸至云端或服務(wù)器進(jìn)行集中處理和計算的數據一般有兩類(lèi)：監管或者其他法規要求；需要利用數據進(jìn)行重復訓練，模型迭代。以人臉識別為例，人臉檢測和抓拍是在本地通過(guò)設備端實(shí)時(shí)進(jìn)行的。而對抓拍到的人臉進(jìn)行識別的工作，可能涉及十萬(wàn)級或以上的數據庫比對，則可交給云端，通過(guò)更大的算力去快速完成運算。

“數據就地處理”的需求讓邊緣計算成為增長(cháng)最為迅速的市場(chǎng)。除了云端和前端AI芯片市場(chǎng)，邊緣端已成為很多AI芯片創(chuàng )企的突破點(diǎn)。目前市場(chǎng)上的邊緣計算大多面向的是4-16路的視頻分析處理（車(chē)路協(xié)同、加油站等為典型應用場(chǎng)景），或支持200路左右的小型數據中心（采油廠(chǎng)、變電站等為典型應用場(chǎng)景）。

在這些場(chǎng)景中，用戶(hù)的需求明確，市場(chǎng)對低延遲、數據隱私以及低成本和超節能的可用性日益關(guān)注。對于工業(yè)、車(chē)路協(xié)同這些有大量數據并要求低延時(shí)響應的應用場(chǎng)景，芯片的算力性?xún)r(jià)比成為核心的考量因素。億智電子安防產(chǎn)品副總裁魏唯認為，圖像/視覺(jué)處理器和視頻處理器芯片要實(shí)現“數據就地處理”，就需要各模塊之間的協(xié)同運行，有效數據首先要經(jīng)過(guò)ISP獲得清晰的圖像數據，再讓NPU（神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )處理器）對數據進(jìn)行實(shí)時(shí)計算。端側算力1.5T可以滿(mǎn)足同時(shí)運行3-5種算法的需求，例如同時(shí)進(jìn)行人臉檢測、識別、跟蹤。要在端側部署AI算力，在性能上需要SoC有很強的集成能力，包括ISP、NPU、視頻編解碼等模塊。

億智針對安防應用開(kāi)發(fā)的AI SoC芯片SV826和SV823主要面向視頻編解碼AI攝像機產(chǎn)品，采用智能H.265+編碼技術(shù)，支持最高4K超高清視頻錄像；集成專(zhuān)業(yè)安防級別的ISP，支持2~3幀寬動(dòng)態(tài)融合和自適應降噪，在逆光和低照度環(huán)境下表現出色。此外，這兩款芯片還搭載了億智第二代自研NPU，具有1.5T/0.8T算力，可高效支持人臉識別/檢測、人形識別、車(chē)牌識別、車(chē)型識別、視頻結構化，以及智能行為分析等智能應用場(chǎng)景。

相較傳統的圖像/視頻處理器，AI視覺(jué)SoC芯片集成了NPU，這是SoC中的AI計算單元。由于是專(zhuān)門(mén)為AI加速而設計的處理單元，在計算的速度和準確率都會(huì )有大幅的提升。據Yole預測，到2025年安防芯片市場(chǎng)規模將超過(guò)40億美元，其中三分之二是具有AI功能的芯片。

最近安霸針對安防市場(chǎng)發(fā)布了兩款AI視覺(jué)芯片：CV5S和CV52S。這兩款SoC基于CVflow架構，采用5nm工藝，擁有超低功耗，可同時(shí)支持4K編碼和強大的AI處理。CV5S適合覆蓋更大范圍、更遠距離的安防攝像機系統應用，如城市戶(hù)外環(huán)境或大型建筑，這里場(chǎng)景需要多個(gè)視覺(jué)傳感器進(jìn)行360度全景監控。而CV52S則是為具有強大AI性能的單目安防攝像機而設計，這類(lèi)攝像機需要更清晰識別場(chǎng)景中的人或物體，包括遠距離識別人臉和車(chē)牌號碼，比如智能交通攝像機。

由清華大學(xué)可重構計算研究團隊創(chuàng )辦的北京清微智能開(kāi)發(fā)的可重構計算芯片TX510，可以依據應用和算法重構執行計算的硬件資源，具有按需即時(shí)重構、高能效、低功耗等特點(diǎn)。清微智能創(chuàng )始人兼CEO王博大致介紹了基于TX510的人臉識別系統產(chǎn)品流程。首先，紅外傳感器自動(dòng)感應人體，激活TX510 系統。然后，開(kāi)啟3D 圖像采集、近紅外圖像采集和可見(jiàn)光圖像采集（進(jìn)入ISP 引擎）。接著(zhù)進(jìn)行人臉檢測、活體聯(lián)合檢測，最后完成人臉識別和特征比對。

可重構芯片應用于圖像信號處理有如下優(yōu)勢：快速在芯片上實(shí)現最新的圖像算法、更加強大的圖像處理性能、為客戶(hù)提供自己定制ISP算法的可能，并可延長(cháng)產(chǎn)品的生命周期。

在產(chǎn)品形態(tài)上，添加AI能力的邊緣計算載體包括智能安防攝像頭、智能網(wǎng)關(guān)、盒子、微型數據中心等。這些設備和應用對于多種連接和數據移動(dòng)性、實(shí)時(shí)決策、本地化計算能力、高效存儲這些功能和技術(shù)指標都有比較高的要求。

智能安防AI計算需要提高算力性?xún)r(jià)比
AI視覺(jué)芯片做的是領(lǐng)域專(zhuān)用計算，相比于通用計算芯片如CPU/GPU，可以定制化運行AI領(lǐng)域的視覺(jué)分析應用，從而提供更高的計算效率，用更低的成本、更低的功耗提供更高的計算性能。AI計算的優(yōu)勢在于：在恒定的算力需求下，例如數據中心場(chǎng)景下的100臺AI服務(wù)器，可以以更低成本、更優(yōu)的計算性能、更低功耗滿(mǎn)足AI算力需求，所需的芯片數量越少或者芯片成本更低，從而大幅降低人工智能應用落地所需的總成本。

鯤云科技王少軍博士認為，提升芯片利用率是提供高算力性?xún)r(jià)比最根本的方式，在這方面鯤云科技基于自主研發(fā)的定制數據流架構，打破傳統底層架構下的算力瓶頸，在芯片利用率上實(shí)現了十倍以上的提升。

以一個(gè)具體場(chǎng)景為例，在一個(gè)使用100臺AI服務(wù)器來(lái)處理25000路視頻分析的數據中心場(chǎng)景中，如果采用AI專(zhuān)用且更高算力性?xún)r(jià)比的數據流AI芯片（如鯤云CAISA芯片），能在實(shí)測算力上高出4.12倍的性能，那么對應地每臺AI服務(wù)器的處理能力也提升了4.12倍，也就是說(shuō)處理的視頻路數更多了。同樣一個(gè)應用達到同樣的性能，從原來(lái)需要100臺AI服務(wù)器減少到只需要25臺AI服務(wù)器，這個(gè)4.12倍的性能提升意味著(zhù)對于數據中心這個(gè)場(chǎng)景有70%以上的成本降低，這是人工智能視覺(jué)芯片為安防等視頻處理應用帶來(lái)的價(jià)值。

 2024年，5G技術(shù)與安防視頻監控技術(shù)又將迎來(lái)怎樣的發(fā)展趨勢和機遇挑戰？

1、遠程視頻監控的增強

在5G技術(shù)的支持下，安防視頻監控的圖像質(zhì)量得到了極大的提升。高速連接和穩定性將加強遠程監控的效果，實(shí)現更高質(zhì)量的遠程視頻監控體驗。高清視頻的傳輸使得監控畫(huà)面更加清晰，細節更加豐富，從而讓監控人員能夠更準確地識別目標，更靈活地應對不同場(chǎng)景。此外，5G網(wǎng)絡(luò )的高帶寬特性還允許同時(shí)傳輸更多的視頻流，使得監控系統能夠覆蓋更廣泛的區域。智慧安防監控EasyCVR視頻管理平臺能在復雜的網(wǎng)絡(luò )環(huán)境中，將前端設備統一集中接入。在網(wǎng)絡(luò )傳輸上，平臺支持設備通過(guò)4G、5G、WIFI、有線(xiàn)等方式進(jìn)行視頻流的快捷傳輸，視頻流經(jīng)平臺處理后可對外進(jìn)行多格式的分發(fā)，實(shí)現多展示終端觀(guān)看（電腦、大屏、電視墻、手機端等）。國標GB28181協(xié)議EasyCVR安防平臺能同時(shí)播放多路視頻流，視頻畫(huà)面1、4、9、16個(gè)可選，支持視頻輪播。

2、超高速數據傳輸

5G網(wǎng)絡(luò )的低延遲特性將使監控系統的實(shí)時(shí)性更進(jìn)一步，減少視頻傳輸和響應時(shí)間，這也有助于提高視頻監控對緊急事件的處理效率，使得智能視頻監控系統的響應與應急速度得到極大提升。安防監控平臺EasyCVR能將接入的監控視頻流進(jìn)行匯聚、轉碼、多格式輸出和分發(fā)，具體包括：RTMP、RTSP、HTTP-FLV、WebSocket-FLV、HLS、WebRTC等，極大滿(mǎn)足行業(yè)的多場(chǎng)景個(gè)性化安防視頻監控需求。

3、移動(dòng)監控技術(shù)的廣泛使用

5G技術(shù)的不斷商用，使得移動(dòng)監控設備（如：巡檢機器人、無(wú)人機、無(wú)人船等）將更廣泛地應用于安防領(lǐng)域。通過(guò)5G網(wǎng)絡(luò )實(shí)現即時(shí)高清視頻傳輸，將會(huì )提高對移動(dòng)目標的監測和響應能力。現階段，安防監控場(chǎng)景中應用較多的是網(wǎng)絡(luò )監控攝像頭、硬盤(pán)錄像機等設備，這些設備品牌各異、傳輸協(xié)議眾多。在這一點(diǎn)上，安防視頻平臺EasyCVR系統則具備較強的兼容性，它可以支持國標GB28181、RTSP/Onvif、RTMP，以及廠(chǎng)家的私有協(xié)議與SDK，如：?？礶home、?？祍dk、大華sdk、宇視sdk、華為sdk、螢石云sdk、樂(lè )橙sdk等。EasyCVR平臺可覆蓋多類(lèi)型的設備接入，包括IPC、NVR、智能移動(dòng)終端、應急布控球、移動(dòng)執法儀、車(chē)載監控設備、無(wú)人機等，在移動(dòng)監控場(chǎng)景上，具備很強的靈活性和可拓展性。

4、邊緣計算與人工智能結合

結合5G和邊緣計算，安防攝像頭可以在本地執行一部分復雜的人工智能分析，減少對中心服務(wù)器的依賴(lài)，提高實(shí)時(shí)性。并且多個(gè)攝像頭之間可以通過(guò)5G進(jìn)行實(shí)時(shí)信息共享，實(shí)現分布式智能分析，提高整個(gè)監控系統的智能化水平。AI技術(shù)的發(fā)展，使得視頻監控成為AI落地應用最為廣泛的領(lǐng)域之一。在安防監控領(lǐng)域，TSINGSEE青犀視頻智能分析系統利用計算機視覺(jué)技術(shù)，通過(guò)部署人工智能算法，對監控視頻中的物體、行為、事件等對象，通過(guò)檢測、識別、跟蹤等視覺(jué)模式識別技術(shù)進(jìn)行智能分析和判斷，從而減少或取代人力的干預，彌補傳統視頻監控的不足，為監管工作提供智能預警以及決策輔助。

5、虛擬和增強現實(shí)的整合

利用5G技術(shù)，安防人員可以通過(guò)虛擬和增強現實(shí)技術(shù)進(jìn)行虛擬巡邏，實(shí)時(shí)查看監控畫(huà)面，并迅速響應異常情況。同時(shí)，還可以通過(guò)虛擬和增強現實(shí)技術(shù)進(jìn)行培訓和模擬演練，提高應對各類(lèi)情況的能力。隨著(zhù)5G技術(shù)的普及，更多的應用場(chǎng)景將涌現，對于安防視頻監控來(lái)說(shuō)，更多的場(chǎng)景意味著(zhù)更多的機會(huì )，5G+AI技術(shù)將成為安防行業(yè)的重要發(fā)展方向。