?隨著科學技術(shù)的發(fā)展與進步和二十一世紀信息技術(shù)的騰飛已邁入了一個全新的領(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，沒有安防技術(shù)社會就會顯得不安寧，世界科學技術(shù)的前進和發(fā)展就會受到影響。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的普及應(yīng)用，使得城市的安防從過去簡單的安全防護系統(tǒng)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(qū)、樓宇建筑、銀行郵局、道路監(jiān)控、機動車輛、警務(wù)人員、移動物體、船只等。

 一、智能安防系統(tǒng)的四大功能

 1、警報和事件管理當戶主離開家后，智能家庭安防報警系統(tǒng)將自行啟動，時刻處于“備戰(zhàn)”狀態(tài)。報警事件管理是當住戶家中觸發(fā)報警后，會通過終端控制系統(tǒng)顯示報警類型，例如門窗報警、煤氣報警乃至有發(fā)生老人倒地報警的可能。

2、自動警報和“SOS”通過家里安裝的智能傳感器來探測非法入侵行為。當傳感器被觸發(fā)時，報警主機也會發(fā)出報警鳴笛提醒發(fā)生異?，F(xiàn)象，而該報警信號也會通過家庭終端或樓宇管理系統(tǒng)發(fā)送至物業(yè)部門。接警后的監(jiān)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、自動撥號通知系統(tǒng)智能樓宇中的智能控制安防系統(tǒng)，允許用戶設(shè)置多個緊急聯(lián)系電話。觸發(fā)不同類型的報警可以聯(lián)系到不同的人，用戶也可以設(shè)置報警系統(tǒng)將報警信息以推送的方式發(fā)送到手機上，這種自動遠程報警通知在家庭安防系統(tǒng)中十分普遍。

4、緊急報警按鈕緊急按鈕就是一個快速、簡單的求助方式，當發(fā)生火災或緊急情況時，可以觸發(fā)按鈕請求救援。在家庭安防系統(tǒng)中，這種緊急按鈕既可以是一個實體按鈕也可由觸控面板來代替，緊急按鈕將信號發(fā)送到家庭自動化或樓宇管理系統(tǒng)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，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(yīng)安裝在床邊、廁所及容易觸發(fā)的地方。

二、實現(xiàn)智能安防的三大硬核技術(shù)

智能安防系統(tǒng)主要有三個關(guān)鍵部分組成：智能感知、視覺/視頻處理、AI計算。由于軟件和算法與特定應(yīng)用場景有關(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，有些廠商開始為其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)域的廠商主要有豪威科技、安森美和索尼等，國內(nèi)初創(chuàng)公司思特威在智能安防領(lǐng)域也開始暫露頭角。

伴隨AI的不斷普及，安防監(jiān)控行業(yè)對CMOS圖像傳感器成像的清晰度以及場景覆蓋率的要求將會持續(xù)提升，隨之驅(qū)動了從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(xiàn)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)理歐陽堅認為，安防場景除需要CIS提供更高清的圖像之外，還需要應(yīng)對各種復雜光線下的挑戰(zhàn)，除了在光照良好的白天需要提供細節(jié)清晰、色彩逼真的圖像信息外，晨昏及夜間等光線復雜的應(yīng)用場景則對CIS夜視性能的要求更為嚴苛。為此，思特威開發(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代CIS的發(fā)展重點。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以實現(xiàn)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)在感度方面顯著提升，在超低照度850/940nm紅外光補光下可達到可見光下的清晰度，即使在微弱星光場景下也能清晰獲取4K高清影像畫面。

以前圖像傳感器主要為人眼服務(wù)，而在AI進一步發(fā)展的現(xiàn)階段，圖像傳感器的服務(wù)對象逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)闄C器與智能后端平臺，其成像要求也從看得見轉(zhuǎn)變?yōu)榭焖俨蹲剑ǜ邘剩o形變（全局快門）和非可見光下成像（近紅外感度NIR+技術(shù)）來提供更加可靠精細的影像基礎(chǔ)。思特威的SmartGS技術(shù)將BSI像素設(shè)計工藝與全局快門圖像傳感器設(shè)計巧妙結(jié)合在一起，可提供信噪比更佳、靈敏度更高與動態(tài)范圍更大的成像性能，通過全局快門的曝光方式，保障圖像不會因物體高速運動產(chǎn)生失真，可進一步為智能交通系統(tǒng)（ITS）、人臉檢測以及生物識別等需要邊緣AI計算的新興應(yīng)用提供更優(yōu)質(zhì)的影像信息。

為給后續(xù)圖像傳感器的智能化升級打下扎實的基礎(chǔ)，思特威還開發(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(qū)域（如人臉或車牌）的分辨率，降低延時，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(tǒng)、無人駕駛、機器人等先進的人工智能應(yīng)用解決因幀率不夠高、分辨率不足而導致的響應(yīng)慢、延時高及識別率低等問題，提升整個人工智能系統(tǒng)的能效比。

“數(shù)據(jù)就地處理”需要更智能的視覺/視頻處理器

從視覺AI分析的過程來看，對于需要實時/近實時處理，或者涉及數(shù)據(jù)隱私的場景往往在智能邊緣平臺進行AI推理和識別。需要傳輸至云端或服務(wù)器進行集中處理和計算的數(shù)據(jù)一般有兩類：監(jiān)管或者其他法規(guī)要求；需要利用數(shù)據(jù)進行重復訓練，模型迭代。以人臉識別為例，人臉檢測和抓拍是在本地通過設(shè)備端實時進行的。而對抓拍到的人臉進行識別的工作，可能涉及十萬級或以上的數(shù)據(jù)庫比對，則可交給云端，通過更大的算力去快速完成運算。

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

在這些場景中，用戶的需求明確，市場對低延遲、數(shù)據(jù)隱私以及低成本和超節(jié)能的可用性日益關(guān)注。對于工業(yè)、車路協(xié)同這些有大量數(shù)據(jù)并要求低延時響應(yīng)的應(yīng)用場景，芯片的算力性價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/視覺處理器和視頻處理器芯片要實現(xiàn)“數(shù)據(jù)就地處理”，就需要各模塊之間的協(xié)同運行，有效數(shù)據(jù)首先要經(jīng)過ISP獲得清晰的圖像數(shù)據(jù)，再讓NPU（神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處理器）對數(shù)據(jù)進行實時計算。端側(cè)算力1.5T可以滿足同時運行3-5種算法的需求，例如同時進行人臉檢測、識別、跟蹤。要在端側(cè)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(yīng)用開發(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；集成專業(yè)安防級別的ISP，支持2~3幀寬動態(tài)融合和自適應(yīng)降噪，在逆光和低照度環(huán)境下表現(xiàn)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、車牌識別、車型識別、視頻結(jié)構(gòu)化，以及智能行為分析等智能應(yīng)用場景。

相較傳統(tǒng)的圖像/視頻處理器，AI視覺SoC芯片集成了NPU，這是SoC中的AI計算單元。由于是專門為AI加速而設(shè)計的處理單元，在計算的速度和準確率都會有大幅的提升。據(jù)Yole預測，到2025年安防芯片市場規(guī)模將超過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發(fā)布了兩款AI視覺芯片：CV5S和CV52S。這兩款SoC基于CVflow架構(gòu)，采用5nm工藝，擁有超低功耗，可同時支持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(tǒng)應(yīng)用，如城市戶外環(huán)境或大型建筑，這里場景需要多個視覺傳感器進行360度全景監(jiān)控。而CV52S則是為具有強大AI性能的單目安防攝像機而設(shè)計，這類攝像機需要更清晰識別場景中的人或物體，包括遠距離識別人臉和車牌號碼，比如智能交通攝像機。

由清華大學可重構(gòu)計算研究團隊創(chuàng)辦的北京清微智能開發(fā)的可重構(gòu)計算芯片TX510，可以依據(jù)應(yīng)用和算法重構(gòu)執(zhí)行計算的硬件資源，具有按需即時重構(gòu)、高能效、低功耗等特點。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(tǒng)產(chǎn)品流程。首先，紅外傳感器自動感應(yīng)人體，激活TX510 系統(tǒng)。然后，開啟3D 圖像采集、近紅外圖像采集和可見光圖像采集（進入ISP 引擎）。接著進行人臉檢測、活體聯(lián)合檢測，最后完成人臉識別和特征比對。

可重構(gòu)芯片應(yīng)用于圖像信號處理有如下優(yōu)勢：快速在芯片上實現(xiàn)最新的圖像算法、更加強大的圖像處理性能、為客戶提供自己定制ISP算法的可能，并可延長產(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(shù)據(jù)中心等。這些設(shè)備和應(yīng)用對于多種連接和數(shù)據(jù)移動性、實時決策、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價比
AI視覺芯片做的是領(lǐng)域?qū)Ｓ糜嬎?，相比于通用計算芯片如CPU/GPU，可以定制化運行AI領(lǐng)域的視覺分析應(yīng)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(shù)據(jù)中心場景下的100臺AI服務(wù)器，可以以更低成本、更優(yōu)的計算性能、更低功耗滿足AI算力需求，所需的芯片數(shù)量越少或者芯片成本更低，從而大幅降低人工智能應(yīng)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價比最根本的方式，在這方面鯤云科技基于自主研發(fā)的定制數(shù)據(jù)流架構(gòu)，打破傳統(tǒng)底層架構(gòu)下的算力瓶頸，在芯片利用率上實現(xiàn)了十倍以上的提升。

以一個具體場景為例，在一個使用100臺AI服務(wù)器來處理25000路視頻分析的數(shù)據(jù)中心場景中，如果采用AI專用且更高算力性價比的數(shù)據(jù)流AI芯片（如鯤云CAISA芯片），能在實測算力上高出4.12倍的性能，那么對應(yīng)地每臺AI服務(wù)器的處理能力也提升了4.12倍，也就是說處理的視頻路數(shù)更多了。同樣一個應(yīng)用達到同樣的性能，從原來需要100臺AI服務(wù)器減少到只需要25臺AI服務(wù)器，這個4.12倍的性能提升意味著對于數(shù)據(jù)中心這個場景有70%以上的成本降低，這是人工智能視覺芯片為安防等視頻處理應(yīng)用帶來的價值。

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

1、遠程視頻監(jiān)控的增強

在5G技術(shù)的支持下，安防視頻監(jiān)控的圖像質(zhì)量得到了極大的提升。高速連接和穩(wěn)定性將加強遠程監(jiān)控的效果，實現(xiàn)更高質(zhì)量的遠程視頻監(jiān)控體驗。高清視頻的傳輸使得監(jiān)控畫面更加清晰，細節(jié)更加豐富，從而讓監(jiān)控人員能夠更準確地識別目標，更靈活地應(yīng)對不同場景。此外，5G網(wǎng)絡(luò)的高帶寬特性還允許同時傳輸更多的視頻流，使得監(jiān)控系統(tǒng)能夠覆蓋更廣泛的區(qū)域。智慧安防監(jiān)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(shè)備統(tǒng)一集中接入。在網(wǎng)絡(luò)傳輸上，平臺支持設(shè)備通過4G、5G、WIFI、有線等方式進行視頻流的快捷傳輸，視頻流經(jīng)平臺處理后可對外進行多格式的分發(fā)，實現(xiàn)多展示終端觀看（電腦、大屏、電視墻、手機端等）。國標GB28181協(xié)議EasyCVR安防平臺能同時播放多路視頻流，視頻畫面1、4、9、16個可選，支持視頻輪播。

2、超高速數(shù)據(jù)傳輸

5G網(wǎng)絡(luò)的低延遲特性將使監(jiān)控系統(tǒng)的實時性更進一步，減少視頻傳輸和響應(yīng)時間，這也有助于提高視頻監(jiān)控對緊急事件的處理效率，使得智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)的響應(yīng)與應(yīng)急速度得到極大提升。安防監(jiān)控平臺EasyCVR能將接入的監(jiān)控視頻流進行匯聚、轉(zhuǎn)碼、多格式輸出和分發(fā)，具體包括：RTMP、RTSP、HTTP-FLV、WebSocket-FLV、HLS、WebRTC等，極大滿足行業(yè)的多場景個性化安防視頻監(jiān)控需求。

3、移動監(jiān)控技術(shù)的廣泛使用

5G技術(shù)的不斷商用，使得移動監(jiān)控設(shè)備（如：巡檢機器人、無人機、無人船等）將更廣泛地應(yīng)用于安防領(lǐng)域。通過5G網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)即時高清視頻傳輸，將會提高對移動目標的監(jiān)測和響應(yīng)能力。現(xiàn)階段，安防監(jiān)控場景中應(yīng)用較多的是網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控攝像頭、硬盤錄像機等設(shè)備，這些設(shè)備品牌各異、傳輸協(xié)議眾多。在這一點上，安防視頻平臺EasyCVR系統(tǒng)則具備較強的兼容性，它可以支持國標GB28181、RTSP/Onvif、RTMP，以及廠家的私有協(xié)議與SDK，如：?？礶home、?？祍dk、大華sdk、宇視sdk、華為sdk、螢石云sdk、樂橙sdk等。EasyCVR平臺可覆蓋多類型的設(shè)備接入，包括IPC、NVR、智能移動終端、應(yīng)急布控球、移動執(zhí)法儀、車載監(jiān)控設(shè)備、無人機等，在移動監(jiān)控場景上，具備很強的靈活性和可拓展性。

4、邊緣計算與人工智能結(jié)合

結(jié)合5G和邊緣計算，安防攝像頭可以在本地執(zhí)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，提高實時性。并且多個攝像頭之間可以通過5G進行實時信息共享，實現(xiàn)分布式智能分析，提高整個監(jiān)控系統(tǒng)的智能化水平。AI技術(shù)的發(fā)展，使得視頻監(jiān)控成為AI落地應(yīng)用最為廣泛的領(lǐng)域之一。在安防監(jiān)控領(lǐng)域，TSINGSEE青犀視頻智能分析系統(tǒng)利用計算機視覺技術(shù)，通過部署人工智能算法，對監(jiān)控視頻中的物體、行為、事件等對象，通過檢測、識別、跟蹤等視覺模式識別技術(shù)進行智能分析和判斷，從而減少或取代人力的干預，彌補傳統(tǒng)視頻監(jiān)控的不足，為監(jiān)管工作提供智能預警以及決策輔助。

5、虛擬和增強現(xiàn)實的整合

利用5G技術(shù)，安防人員可以通過虛擬和增強現(xiàn)實技術(shù)進行虛擬巡邏，實時查看監(jiān)控畫面，并迅速響應(yīng)異常情況。同時，還可以通過虛擬和增強現(xiàn)實技術(shù)進行培訓和模擬演練，提高應(yīng)對各類情況的能力。隨著5G技術(shù)的普及，更多的應(yīng)用場景將涌現(xiàn)，對于安防視頻監(jiān)控來說，更多的場景意味著更多的機會，5G+AI技術(shù)將成為安防行業(yè)的重要發(fā)展方向。