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| 本文作者： 老王 | 2017-05-08 18:40 |
AI掘金志（公眾號(hào)）：雷鋒網(wǎng)旗下只專注于報(bào)道AI商業(yè)化與落地的垂直內(nèi)容頻道。助力“AI技術(shù)輸出者”尋找商業(yè)潛力大的落地場(chǎng)景，服務(wù)“AI技術(shù)消費(fèi)者”選擇適合自身的技術(shù)供應(yīng)商。
AI掘金志主要推送兩類文章：
1.深入挖掘AI公司與傳統(tǒng)機(jī)構(gòu)的合作案例。
2.剖析各地醫(yī)院、銀行、制造企業(yè)、零售商、政府部門(mén)等傳統(tǒng)機(jī)構(gòu)對(duì)AI的需求與實(shí)際應(yīng)用情況。
兩年前安防領(lǐng)域之所以引起明星計(jì)算機(jī)視覺(jué)創(chuàng)業(yè)公司的關(guān)注，主要由于安防領(lǐng)域的痛點(diǎn)還得不到有效解決。但隨著監(jiān)控設(shè)備商對(duì)自身問(wèn)題解決的需求愈發(fā)強(qiáng)烈，以及算法的門(mén)檻的降低，使得傳統(tǒng)監(jiān)控設(shè)備商也開(kāi)始利用 AI 技術(shù)解決視頻監(jiān)控難題。
近些年，安防巨頭們紛紛在人工智能的大環(huán)境下根據(jù)自身特點(diǎn)，提出新的戰(zhàn)略，如?？低暤摹癆I+”、大華的“視頻+”、宇視的“SMV”、東方網(wǎng)力的“最強(qiáng)大腦”等等。
總體而言，“AI+安防”是從前、后端智能的模式升級(jí)，前端通過(guò) GPU 運(yùn)行算法，進(jìn)行視頻的的采集，后端利用大數(shù)據(jù)，進(jìn)行分析和檢索等。
得益于多年來(lái)自身對(duì)安防業(yè)務(wù)的深入理解，大華、海康威視這類廠商在深耕 AI 安防方面有著更顯著的優(yōu)勢(shì)。
圖片來(lái)自易觀
2016 年，大華整合了上百臺(tái)高性能計(jì)算機(jī)，建設(shè)深度學(xué)習(xí)計(jì)算集群，現(xiàn)已完成了深度學(xué)習(xí)計(jì)算中心的建設(shè)。依托于 CPU、DSP、GPU 和 FGPA 等芯片平臺(tái)上的軟硬件研發(fā)能力，大華已經(jīng)形成了一系列基于深度學(xué)習(xí)的智能產(chǎn)品，包括前后端的人臉識(shí)別、卡口電警、視頻結(jié)構(gòu)化、雙目立體視覺(jué)和多目全景拼接產(chǎn)品。
本文雷鋒網(wǎng)將講述大華在 AI 領(lǐng)域的研究和實(shí)際落地案例，主要涵蓋數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化化、車輛識(shí)別、人臉識(shí)別、深度學(xué)習(xí)等幾大方面。
一、大華在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化化方面的工作
眾所周知，傳統(tǒng)智能分析產(chǎn)品所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)較為單一。業(yè)內(nèi)人士向雷鋒網(wǎng)表示，安防領(lǐng)域的大數(shù)據(jù)、云計(jì)算與其他行業(yè)有很大的差異，首先音視頻數(shù)據(jù)本身體量巨大，接入硬件數(shù)量較多，且高并發(fā)。
在這種環(huán)境下，它對(duì)平臺(tái)的擴(kuò)充性、部署靈活性、運(yùn)算能力要求均非?？量?。
格靈深瞳 CEO 趙勇曾給雷鋒網(wǎng)介紹到，目前以視頻數(shù)據(jù)為核心的安防監(jiān)控體系，其實(shí)給客戶帶來(lái)了大量的麻煩。從前端傳感器直接獲得的數(shù)據(jù)其實(shí)是一種非結(jié)構(gòu)化信息，把非結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)放在客戶跟前，然后尋找線索猶如大海撈針。只有在實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)化處理后，才能將其中有價(jià)值的數(shù)據(jù)直觀、高效的保存、處理和應(yīng)用。
所以安防行業(yè)把希望寄托在智能化上，所謂智能化就是能夠把人工智能引進(jìn)來(lái)，把所有的視頻數(shù)據(jù)除了引入人以外，還通過(guò)引進(jìn)人工智能技術(shù)來(lái)分析它，自動(dòng)把視頻數(shù)據(jù)里面的內(nèi)容和目標(biāo)變成結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)。
何為結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)？結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)就是數(shù)據(jù)能夠直接表達(dá)目標(biāo)的性狀、屬性以及身份。這種數(shù)據(jù)可以大規(guī)模去檢索，大規(guī)模地分析、統(tǒng)計(jì)。
為此，大華股份在近些年研究視圖萃取技術(shù)解決這一問(wèn)題。視圖萃取技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)海量視圖的實(shí)時(shí)結(jié)構(gòu)化提取，對(duì)人、車、物識(shí)別分離，提取有效結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，并對(duì)視圖中的車、人臉進(jìn)行深度結(jié)構(gòu)化處理，實(shí)時(shí)感知城市中的高危人員和車輛。
其不僅可以對(duì)實(shí)時(shí)監(jiān)控視圖做結(jié)構(gòu)化與應(yīng)用，還可對(duì)歷史視圖做結(jié)構(gòu)化歸檔與應(yīng)用。通過(guò)萃取技術(shù)，視圖存儲(chǔ)量降低到過(guò)去的 1/20 左右。結(jié)構(gòu)化后的高價(jià)值信息可以長(zhǎng)期保存，讓事后偵查搜索目標(biāo)變得更加快速。
而且這些數(shù)據(jù)可以隨時(shí)與公安業(yè)務(wù)系統(tǒng)做大數(shù)據(jù)碰撞，實(shí)時(shí)做預(yù)警、決策、聯(lián)動(dòng)。
以下為萃取技術(shù)示意圖：
這里有人可能會(huì)有人問(wèn)到，萃取和與之相似的濃縮摘要有何區(qū)別？
萃取面對(duì)需求以實(shí)時(shí)結(jié)構(gòu)化為主，所以應(yīng)用主要針對(duì)重點(diǎn)區(qū)域的實(shí)時(shí)結(jié)構(gòu)化需求，濃縮摘要針對(duì)所有事后視頻的摘要分析。萃取對(duì)于視頻結(jié)構(gòu)化中除人車分離功能外還有對(duì)車輛進(jìn)行二次分析及特征布控，而濃縮摘要主要側(cè)重人車分離，對(duì)于車臉識(shí)別及特征布控?zé)o法實(shí)現(xiàn)。
目前大華股份的視圖萃取技術(shù)主要應(yīng)用于公安業(yè)務(wù)，大致可分為以下幾個(gè)類型：
1.事前重點(diǎn)點(diǎn)位實(shí)時(shí)結(jié)構(gòu)化
通過(guò)地圖將重點(diǎn)區(qū)域進(jìn)行實(shí)時(shí)結(jié)構(gòu)化，支持按照全時(shí)段、重要時(shí)段（如上下班時(shí)間）等方式進(jìn)行配置。當(dāng)事件發(fā)生后，可通過(guò)檢索結(jié)構(gòu)化信息的定位嫌疑人、車信息。
2.事中即時(shí)性案件處理
接到報(bào)警后，如果需要馬上通過(guò)視頻進(jìn)行追蹤，可通過(guò)地圖框選取案發(fā)地周邊點(diǎn)位后直接進(jìn)行萃取，通過(guò)布控嫌疑人員、車輛特征（如顏色等）的方式，掌握并跟蹤嫌疑人員移動(dòng)軌跡。
3.事后研判，軌跡還原
在地圖上進(jìn)行時(shí)空分析，萃取系統(tǒng)分析的人員、車輛信息形成目標(biāo)的時(shí)空軌跡，幫助辦案民警進(jìn)行分析和研判。
上述提到的更多是為算法和技術(shù)解決方案，算法的正常運(yùn)行都需要與業(yè)務(wù)緊密結(jié)合的基礎(chǔ)設(shè)施和底層架構(gòu)來(lái)支撐，為此大華在去年聯(lián)合英偉推出了視頻結(jié)構(gòu)化服務(wù)器“Deep Sense睿智”來(lái)助力視頻數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化。
專用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化服務(wù)器
“睿智”服務(wù)器采用 NVIDIA Tesla P4GPUs 作為核心處理負(fù)載，服務(wù)器最多支持 192 路全清視頻實(shí)時(shí)結(jié)構(gòu)化分析，視頻處理能力將提高 50 倍以上。
在公安行業(yè)，“睿智”服務(wù)器針對(duì)城市中無(wú)法直接產(chǎn)生數(shù)據(jù)的普通治安監(jiān)控視頻進(jìn)行結(jié)構(gòu)化分析，得出多種實(shí)戰(zhàn)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)公安部門(mén)對(duì)于視頻布控預(yù)警、實(shí)時(shí)指揮、視頻偵查、情報(bào)收集等實(shí)戰(zhàn)應(yīng)用需求。
“睿智”服務(wù)器對(duì)傳統(tǒng)安防的提升主要集中在兩點(diǎn)：
一是支持深層深度學(xué)習(xí)計(jì)算，完成對(duì)大數(shù)量人、車屬性特征的提取。二是能支持 192 路全實(shí)時(shí)高清視頻分析的服務(wù)器，該服務(wù)器是相同功能下支持路數(shù)最多的視頻服務(wù)器。可把實(shí)時(shí)視頻進(jìn)行結(jié)構(gòu)化分析，將復(fù)雜場(chǎng)景中的人、機(jī)動(dòng)車、非機(jī)動(dòng)車分離，提取車輛特征，如車型、車系、車身顏色、車牌顏色、車牌號(hào)碼識(shí)別、主副駕駛是否系安全帶、是否打電話、有無(wú)遮陽(yáng)板、有無(wú)年檢標(biāo)、有無(wú)掛墜、有無(wú)紙巾盒等。
針對(duì)行人，還可多方面分析其相關(guān)特征，包括性別、表情、年齡段、服飾特征、攜帶物特征、運(yùn)動(dòng)特征等。
經(jīng)過(guò)結(jié)構(gòu)化處理之后的視頻數(shù)據(jù)，可以進(jìn)行長(zhǎng)期保存，用戶按照尋找目標(biāo)的特征，對(duì)人、機(jī)動(dòng)車、非機(jī)動(dòng)車的各種特征條件進(jìn)行組合篩選，快速精確檢索目標(biāo)，提高查詢效率。
當(dāng)然，現(xiàn)階段交通車輛及車牌識(shí)別相對(duì)成熟，但是在一些場(chǎng)景中的人臉檢測(cè)、識(shí)別及分析應(yīng)用上還有較大的提高空間。
據(jù)悉，大華在 2010—2011 年左右開(kāi)始人臉檢測(cè)和識(shí)別技術(shù)研究的，從時(shí)間維度上來(lái)看，遠(yuǎn)早于行業(yè)里絕大部分人臉識(shí)別公司。
2014 年 8 月，大華推出多款支持人臉檢測(cè)的 960H 智能 iDVR 新品，讓人臉識(shí)別落地在安防產(chǎn)品中。此產(chǎn)品具有人臉檢測(cè)回放功能，能快速定位錄像，并將報(bào)警信息推送到用戶手機(jī)等智能終端設(shè)備。
產(chǎn)品除了在人臉識(shí)別上擁有優(yōu)勢(shì)外，還在云存儲(chǔ)、P2P 私網(wǎng)穿透等方面的應(yīng)用。
當(dāng)然，前期大華在人臉技術(shù)上的應(yīng)用相對(duì)較淺，首先是檢測(cè)和識(shí)別算法能力有限，其次是結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)方面的工作并未成熟。
隨后大華的人臉識(shí)別技術(shù)團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了一個(gè)上百層的深度網(wǎng)絡(luò)，并提出新的度量學(xué)習(xí)方法，可以使得同一人之間的相似度盡量高，同時(shí)約束不同人之間的相似度足夠低。在訓(xùn)練時(shí)，結(jié)合在線采樣技術(shù)加快收斂速度。通過(guò)訓(xùn)練多個(gè)模型以及一種非線性多模型融合技術(shù)，大華股份在 LFW（國(guó)際權(quán)威人臉識(shí)別公開(kāi)測(cè)試集）上取得了 99.78% 的準(zhǔn)確率，當(dāng)時(shí)超越 Google、Facebook、百度、騰訊，排名第一，以下為大華人臉識(shí)別技術(shù)原理示意：
在人臉識(shí)別算法和結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施的不斷完善下，大華股份于 2016 年 4 月推出了人臉識(shí)別服務(wù)器 DH-IVS-F7300 天眼系列，能完成人臉實(shí)時(shí)抓拍、建庫(kù)、布控報(bào)警、比對(duì)等功能，主要應(yīng)用于火車站、地鐵站、機(jī)場(chǎng)、小區(qū)等出入口，實(shí)現(xiàn)對(duì)敏感人群布控，以及人像歷史行動(dòng)軌跡檢索等。
DH-IVS-F7300 人臉識(shí)別服務(wù)器有動(dòng)態(tài)和靜態(tài)識(shí)別兩種區(qū)分：
動(dòng)態(tài)人臉識(shí)別服務(wù)器：有 4 路、8 路軟硬一體化和 1×N 路軟件產(chǎn)品形態(tài)，支持 1080P 視頻流接入，實(shí)現(xiàn)指定區(qū)域的人臉檢測(cè)、人臉抓拍和人臉比對(duì)。抓拍到的人臉圖像不僅可按時(shí)間、地點(diǎn)、年齡范圍、性別等條件查詢，還能與指定人臉庫(kù)進(jìn)行實(shí)時(shí)對(duì)比。通過(guò)上傳嫌疑人像照片，在 300 萬(wàn)“路人庫(kù)”中可定位嫌疑人歷史行動(dòng)軌跡，反饋對(duì)比結(jié)果和搜索在秒級(jí)水平，支持 30 萬(wàn)“黑名單”布控。
靜態(tài)人臉識(shí)別服務(wù)器：采用分布式架構(gòu)，支持 2 個(gè)人像庫(kù)進(jìn)行 n：N 比對(duì)，比如 30 萬(wàn)黑名單與 3000 萬(wàn)常駐人口庫(kù)比對(duì)，輸出兩個(gè)人臉庫(kù)中相似的人像；而 1：N 人臉對(duì)比，秒級(jí)反饋比對(duì)結(jié)果，可在幾千萬(wàn)至幾億人口庫(kù)中確定一個(gè)人的身份。
在擁有數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化方案和人臉識(shí)別、深度學(xué)習(xí)技術(shù)后，大華逐漸把人工智能應(yīng)用到各行各業(yè)。
在公安領(lǐng)域，大華已經(jīng)構(gòu)建出基于車輛、行人、信息軌跡三大情報(bào)系統(tǒng)；在制造業(yè)，大華旗下的機(jī)器視覺(jué)產(chǎn)品也投入使用；在交通行業(yè)，大華可提供實(shí)時(shí)的交通狀況分析和判斷；在農(nóng)牧業(yè)，可以實(shí)現(xiàn)食品溯源；在森林，結(jié)合無(wú)人機(jī)做森林防火；在安監(jiān)領(lǐng)域，進(jìn)行生產(chǎn)過(guò)程可視化管理與災(zāi)難預(yù)警；在城市，在平安城市和智慧城市建設(shè)中建立全新的“數(shù)據(jù)大腦”。
可以預(yù)見(jiàn)，未來(lái)大華將會(huì)把以往更多用人眼視覺(jué)觀察分析的問(wèn)題，交給用 AI 來(lái)解決。
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