|
目前，視頻分析市場(chǎng)的安裝成本（設(shè)備、校準(zhǔn)、集成和維護(hù)）正不斷攀升，視頻分析結(jié)果的正確性應(yīng)高于90%才能有效。為了提高分析的正確性，設(shè)備需要提供1080p的高清源視頻質(zhì)量。同時(shí)，市場(chǎng)對(duì)攝像機(jī)的處理能力提出了更高要求，視頻分析設(shè)備需要對(duì)多規(guī)則事件進(jìn)行實(shí)時(shí)并行探測(cè)并報(bào)警。 在前不久的安博會(huì)上，北京動(dòng)視元科技有限公司（隸屬于交通運(yùn)輸部公路科學(xué)研究院）采用Altera基于FPGA的最新視頻分析，推出了基于FPGA的智能交通視頻分析解決方案——至睿系列交通狀況視頻分析儀。該視頻分析儀主要用于道路交通參數(shù)、交通事件進(jìn)行檢測(cè)和報(bào)警，幫助管理人員了解道路服務(wù)水平、及時(shí)發(fā)現(xiàn)緊急事件、隨時(shí)查看過往事故事件視頻資料。 通過采用Altera視頻分析解決方案，動(dòng)視元至睿產(chǎn)品系列能夠?qū)崿F(xiàn)1~8路標(biāo)清視頻或兩路高清視頻的全幀檢測(cè)，并且通過對(duì)視頻實(shí)時(shí)逐幀檢測(cè)，在保證高檢測(cè)精度的同時(shí)極大地減少設(shè)備誤報(bào)，提高了實(shí)用性。動(dòng)視元最近一次測(cè)試顯示，該分析儀白天在高速公路上的偵測(cè)率可高達(dá)99%。 Altera亞太區(qū)工業(yè)市場(chǎng)開發(fā)經(jīng)理江允貴介紹，交通監(jiān)視需要對(duì)目標(biāo)運(yùn)動(dòng)探測(cè)、行人行為、車輛技術(shù)、闖紅燈、交通流量擁塞分析等多規(guī)則事件進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，同時(shí)，視頻分析需要克服低亮度、照明變化、天氣條件、陽光直射導(dǎo)致的強(qiáng)光、攝像機(jī)振動(dòng)、強(qiáng)噪聲、運(yùn)動(dòng)背景等的影響。 圖1：Eutecus HU CEO Gusztáv Bártfai、Altera亞太區(qū)工業(yè)市場(chǎng)開發(fā)經(jīng)理江允貴及動(dòng)視元公司總經(jīng)理沈煒（從左至右）。 這些挑戰(zhàn)需要具有相當(dāng)深度的算法予以解決，同時(shí)，還需要在同一時(shí)間偵測(cè)多個(gè)不同的事件。Altera看到了這些需求，與專注于視頻分析的Eutecus公司合作，推出了Cycolone IV FPGA單芯片視頻分析解決方案MVE——以FPGA實(shí)現(xiàn)的多核視頻分析引擎。該方案為視頻監(jiān)控提供了所需要的靈活性、性能、低成本和功耗特性。 昂貴的方案會(huì)很難在市場(chǎng)上推廣和大量使用。因此，Altera采用了創(chuàng)新的商務(wù)模式，通過簡(jiǎn)單安全的IP交付，設(shè)計(jì)公司不需要支付昂貴的前端NRE（一次性費(fèi)用），取而代之的是，Altera從版稅中根據(jù)出貨量提取部分傭金，直到出貨之后才回收開發(fā)費(fèi)用。對(duì)于Eutecus來說，它必須要完成客戶所交付的目標(biāo)，才能夠從市場(chǎng)上有所回收。這樣降低了用戶的市場(chǎng)風(fēng)險(xiǎn)。 MVE目前已發(fā)展到第二版本（V2）。第一版采用軟核和并行方式處理，提供單通道和多通道SD/HD視頻的實(shí)時(shí)分析。MVE結(jié)合了C-MVA協(xié)處理器和InstantVision嵌入式軟件庫，主應(yīng)用集中在交通監(jiān)視和內(nèi)部行為監(jiān)視上。MVE內(nèi)核和SoC能夠滿足多種需求，方便配置和定制。同時(shí)，它也可以移植到C-V SoC FPGA。第二版與第一版的區(qū)別在于，它將固定場(chǎng)景分析提升到了動(dòng)態(tài)場(chǎng)景分析。 圖2：Eutecus MVE TM V1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。 當(dāng)圖像進(jìn)入后，F(xiàn)PGA對(duì)其進(jìn)行簡(jiǎn)單處理，降低噪點(diǎn)和振動(dòng)，然后進(jìn)入前期背景分離。接下來將值取出，做目標(biāo)追蹤和事件偵測(cè)。這其中，若前景、背景存在晃動(dòng)、干擾，前景、背景的截取會(huì)有很大挑戰(zhàn)。FPGA可以將實(shí)時(shí)性和處理幀數(shù)提高，因此，它截取的前景較為準(zhǔn)確和清晰。然后，它可以將不重要的目標(biāo)物給濾除，保留需要追蹤的目標(biāo)。如果前景處理不夠完善，那么目標(biāo)就有可能消失，影響實(shí)際的偵測(cè)率。最后，還需要針對(duì)目標(biāo)做鎖定追蹤，這也是在做安防監(jiān)控上最重要的部分。 圖3：視頻分析全過程——從像素到?jīng)Q定。 FPGA與DSP在視頻分析上的差異 FPGA和DSP都可以實(shí)現(xiàn)視頻分析，但它們的處理能力卻不相同。江允貴表示，相比DSP，F(xiàn)PGA對(duì)各種事件的處理采用并行方式。基于FPGA的解決方案在設(shè)計(jì)時(shí)間上可以進(jìn)行調(diào)整和更新，在運(yùn)行時(shí)可以重配置——它能夠?qū)崿F(xiàn)通道數(shù)量、分辨率、幀速率和延時(shí)的動(dòng)態(tài)平衡。同時(shí)，當(dāng)出現(xiàn)了新的IP內(nèi)核時(shí)，基于FPGA的解決方案能夠靈活地更新，在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行改進(jìn)。 表：FPGA與DSP實(shí)現(xiàn)對(duì)比。 【分頁導(dǎo)航】 第1頁：動(dòng)視元采用Altera基于FPGA的視頻分析，推出了交通視頻分析解決方案 第2頁：Eutecus MVE動(dòng)態(tài)視頻分析算法實(shí)現(xiàn) 第3頁：至睿系列交通狀況視頻分析儀支持任何交通事件的分析 Eutecus MVE動(dòng)態(tài)視頻分析算法實(shí)現(xiàn) 隨后，Eutecus HU（Eutecus歐洲公司）CEO Gusztáv Bártfai博士介紹了最新的MVE V2方案。該公司視頻分析軟硬固件參考設(shè)計(jì)Bi-i Smart Cube（智能小方盒）支持Altera Cyclone IV GX 50-75-110-150不同容量的GPGA平臺(tái)，支持多種不同的視頻接口，以及可以讓整個(gè)方案更具靈活性，使整個(gè)智能相機(jī)更容易，縮短開發(fā)時(shí)間。 圖4：Bi-i Smart Cube既可以是參考設(shè)計(jì)，也可以是產(chǎn)品。 圖5：Gusztáv Bártfai博士在展臺(tái)演示Bi-i Smart Cube的視頻分析功能。 該參考設(shè)計(jì)提供的最大靈活性與方便性是，提供了一個(gè)人機(jī)接口界面，讓使用者不需要寫任何代碼，就可以直接在上面編程。其核心可以接受來自不同傳感器的數(shù)據(jù)或視頻流。即便是不同的分辨率和幀數(shù)，它都可以提供單通道或多通道的處理。目前，該平臺(tái)還擴(kuò)展到了車用ADAS領(lǐng)域當(dāng)中。 Gusztáv Bártfai表示，MVE還有一個(gè)最大的優(yōu)勢(shì)是，初期，Eutecus采用DSP做視頻分析解決方案，但是當(dāng)要求越來越高時(shí)，就發(fā)現(xiàn)了DSP的瓶頸，隨后，該公司就改變了方向。MVE V1提供的是靜態(tài)的視頻分析（攝像機(jī)固定），而V2的算法實(shí)現(xiàn)了動(dòng)態(tài)的視頻分析（攝像機(jī)可移動(dòng)），這樣，攝像機(jī)就可以安裝在車上，進(jìn)行移動(dòng)追蹤目標(biāo)。它可以偵測(cè)正在運(yùn)動(dòng)的車牌的位置以及旁邊的路標(biāo)；針對(duì)汽車的晃動(dòng)，它可以做晃動(dòng)的補(bǔ)償。 圖6：MVE V1支持靜止事件偵測(cè)。 圖7：MVE V2支持動(dòng)態(tài)事件偵測(cè)。圖為上海交通高流量時(shí)間段的車牌定位演示。 【分頁導(dǎo)航】 第1頁：動(dòng)視元采用Altera基于FPGA的視頻分析，推出了交通視頻分析解決方案 第2頁：Eutecus MVE動(dòng)態(tài)視頻分析算法實(shí)現(xiàn) 第3頁：至睿系列交通狀況視頻分析儀支持任何交通事件的分析 至睿系列交通狀況視頻分析儀支持任何交通事件的分析 最后，動(dòng)視元公司總經(jīng)理沈煒對(duì)至睿系列交通狀況視頻分析儀進(jìn)行了說明。他表示，該產(chǎn)品具有四大特點(diǎn)：功能強(qiáng)大、檢測(cè)準(zhǔn)確、低成本、低功耗。在交通行業(yè)中有兩大塊，一個(gè)是交通量檢測(cè)，一個(gè)是交通事件檢測(cè)。對(duì)于我們大家能夠想象到的任何交通事件，該視頻分析儀基本上都能夠做得到。 “在智能分析方面，目前主要采用的還是X86和DSP這兩種形式，它們都有各種的缺點(diǎn)。X86體積較大，功耗較高，尤其是在低碳節(jié)能的情況下，它滿足不了要求。另外就是它的成本也比較高。而對(duì)于DSP，動(dòng)視元在產(chǎn)品研發(fā)和使用過程當(dāng)中真真切切地感受到，它還不只是成本的問題。如果要求的運(yùn)算量不太大，DSP還是可以采用，但是一旦運(yùn)算量要求變大，這個(gè)時(shí)候，它并不是說我增加多個(gè)DSP或者把DSP怎么樣做得強(qiáng)大，它就能夠?qū)崿F(xiàn)。” FPGA性能遠(yuǎn)優(yōu)于DSP和X86，采用單芯片F(xiàn)PGA實(shí)現(xiàn)的視頻分析儀就能夠完成1080p/30fps逐幀識(shí)別。該產(chǎn)品第二大優(yōu)勢(shì)就是將Eutecus公司MVE算法與動(dòng)視元自有的DSY檢測(cè)算法集成在動(dòng)視元基于FPGA的產(chǎn)品平臺(tái)之中。 一個(gè)原始的視頻圖像在通常情況下處理，其目標(biāo)是白點(diǎn)形狀，經(jīng)過該分析儀處理后，其光影消失，目標(biāo)更加準(zhǔn)確。對(duì)于目標(biāo)的跟蹤，它可以很輕易地區(qū)分出道路。 現(xiàn)在視頻檢測(cè)誤報(bào)的情況非常多，其中一大部分就是由于光影造成的誤報(bào)。那么在這種情況下，視頻分析儀通過對(duì)車輛軌跡的運(yùn)行進(jìn)行精確計(jì)算，知道目標(biāo)是一輛車還是一個(gè)沒有任何軌跡的燈光，便能降低光影對(duì)圖像檢測(cè)所造成的誤報(bào)。另外，它的功耗低至35瓦，幾乎是靜音工作。通過使用該產(chǎn)品，用戶可以在現(xiàn)有的SD監(jiān)控上增加新功能，而無需購買具有分析功能的新攝像機(jī)。 【分頁導(dǎo)航】 第1頁：動(dòng)視元采用Altera基于FPGA的視頻分析，推出了交通視頻分析解決方案 第2頁：Eutecus MVE動(dòng)態(tài)視頻分析算法實(shí)現(xiàn) 第3頁：至睿系列交通狀況視頻分析儀支持任何交通事件的分析 |
