软件定义，重构安平新视界

翟广雷华为视频监控智能摄像机产品总经理

智能安防，最好及最坏的时代

2018年政府工作报告提出，加强新一代人工智能研发应用，发展智能产业，拓展智能生活。这是继2017年首次写入之后，人工智能第二次被写入政府工作报告，这也意味着人工智能技术在未来几年甚至几十年内将是推动我国各产业前进的主要动力。

在安防行业亦是如此，在产品同质化及厂商价格战的压抑下，亟需新的技术引领行业突破当前困局。无论是分辨率还是传输方式的变革，都带给行业巨大的商机，此次人工智能同样被行业寄予了众望。

一方面在AI时代，新的算法、芯片层出不穷，推动图像识别技术向更深处发展，使得安防智能化有了更实质的进步及方向；另一方面受云技术的成熟影响，大数据、云存储、云计算与行业关系越来越密切，行业封闭的系统逐步走向了开放，虚拟化技术、集群技术、存储技术、分布式技术给行业带来高性能、高可靠、易用、易维护、低成本等新的体验。毫无疑问，这场史无前例的技术变革，将为安防行业带来演进及创新的黄金时代。

作为智能安防的典型代表，智能摄像机其实在五年前便已经出现，但受限于当时算法及芯片的技术，摄像机仅仅只能通过警戒线、区域看防等功能输出告警信号，无法感知和识别画面中的内容，与真正的智能化相差甚远。随着技术的进步，行业出现能够基于视频的智能分析，识别监控画面内容的摄像机，通过后端云计算平台，能代替人们做出思考和判断。

但现实却不像理想那么“丰满”，在实际运用中，智能安防的理念仍需克服环境制约及满足客户实际需求，才能真正实现落地：

在环境方面存在不可控性，

如雨天、光线强弱、雾霾等不可抗拒的环境因素，导致成像不好，同时场景中的角度、遮挡、光线、像素等因素，都会导致人、车识别准确率，真实数据的利用率很低，在无法保证成像质量的前提下，智能便成了水中花与井中月。

在应用场景方面，

由于业务需求百花齐放，存在着海量智能分析的业务需求，因各家接口并不统一，导致无法自由选择与更新，传统的模式存在着功能单一，往往是通过部署多个摄像机来解决多应用场景需求。同时，传统智能摄像机也面临着软件无法在线升级，刷机方案导致码流长时间中断，损失监控数据等难题，让智能安防进程一直受阻。可以说，这是智能安防最好也是最坏的时代。

“软件定义”摄像机应运而生

华为认为，下一代摄像机应该由软件来定义，需要具备三大特征：

按需定义场景：时代变迁中，唯一不变是“变化”二字，这在人工智能时代，尤为突出，如业务需求的演进，算法精度的不断迭代等。华为认为，未来摄像机应该具备按需定义场景的特点，根据不同的场景按需加载不同的软件和算法，通过多样的组合来快速适配瞬息万变的演进步伐。

分层的智能：华为智能摄像机一方面采用精准判断，以全特征、多信息的方式，提高准确率，降低误判；同时，通过多摄像机间的协同，端云间的协同进行联合判断，提高分析准确率，支撑实战。

有持续的生命力：什么叫摄像机的生命力？华为认为，一个有生命力的摄像机应该是可以自我感知、场景适应性学习的，就像生命的成长，摄像机也应该具备让算法和应用不断迭代、衍进和生长的能力，并且始终满足客户的业务场景需求。

如何实现“软件定义”摄像机

如何支撑“软件定义”的三大特征，华为认为需要一个解耦、开放的架构来支持多算法快速集成，在线更新与加载，高效更迭，同时需要AI芯片的大算力和按场景定义的人工智能算法。

“软件定义”摄像机的基石：开放架构（SDC OS+ SDC Studio+ SDC Controller）

当今，已有不少厂商推出了智能摄像机，也已经在不少城市场景下应用。但普遍都存在一个问题，传统嵌入式软件开发的模式，导致软件更新、新算法上线会非常慢，更多是采用专款专用的模式。华为认为，摄像机应该像智能手机一样，采用开放式架构设计，将摄像机硬件与软件解耦、软件与算法解耦，打破过往“封闭的智能”的局限性。传统手机能提供通话、短信的基础能力，后来陆续推出邮件、游戏、音乐、拍照等不同款型功能性手机。直到2007年苹果公司发布了iPhone第1代智能手机，手机产业发生了革命性的改变，究其因，就是苹果公司构建了一个全新的手机平台，用软件能力聚合应用，满足客户的个性化需求。

现在来看安防领域的摄像机，与当时的手机有着很巧合的相似。为了满足复杂场景的需求，需要获取图像中如人像、人体、姿态、行为、车牌、车款、车型等目标对象更多特征信息，单算法将会变得越来越精细化，同时也需要多算法来支撑全特征分析。摄像机将从一个单一化的视频采集设备进化到一个智慧数据采集平台，而平台最核心的能力是构建一个能快速开发上线、在线迭代更新、可管可控的运行环境。

开放的操作系统SDCOS，软件与硬件解耦，可以屏蔽底层硬件的差异化，统一调用底层硬件的计算、编排能力统一由操作系统封装，软件只需要聚焦功能侧的能力开发，降低开发复杂度。同时，通过轻量化容器技术构建面向多算法的集成框架，让各算法独立运行在一个虚拟空间上，相互间不影响，实现快速的独立加载、在线更迭。

高效的软件集成框架SDCStudio，华为提供多语言的开发环境，自动对接编码生成提高对接开发效率，在线测试环境来支撑第三方优秀算法的快速集成与上线。

端云协同的软件管理框架SDCController，云端控制器实现对摄像机的多算法管理，按需定义加载；端侧实现主动设备健康度自检与预警上报，一机一档，真正实现全网高效管理。

随着AI技术的发展，算法优化速度将越来越快，以后算法将是以月度、周、甚至以天为单位的频率进行更迭，软件定义架构才能更好地适应这种变化，持续满足客户的业务需求。

大算力芯片，提升单算法的精度，支撑多算法并行

传统的智能监控设备通常是在硬件上增加一颗CPU芯片-DSP、ARM或者FPGA，负责完成摄像机内部智能分析算法的运算，虽然能满足当前的需求，但却限制了后期摄像机的升级空间。随着城市场景日益复杂，对于人、车、物的分析深度和广度要求也越来越高，提升单算法的精度，以及多细分场景下的智能算法并行已经提上日程，算力瓶颈问题开始突显。海思安防系列芯片已占领全球半数以上的市场，并且率先在手机终端领域推出AI芯片麒麟970，也将在安防领域推出专为机器视觉应用的安防AI芯片，通过专用硬件加速，支撑深度学习神经网络万亿级计算视觉处理，轻松实现如目标分类（机动车、非机动车、行人检测）和属性识别（车型、颜色、车牌识别）等能力。随着未来AI芯片处理能力发展，摄像机甚至可以完全取代后端服务器来完成视频全量特征结构化，让全网智能分析效率最大化。

我们相信，软件能力已经起到越来越重要的作用，“软件定义”摄像机的新架构、新能力不仅让摄像机不再成为“睁眼瞎”，更为这双“城市之眼”演进到“智慧之眼”保驾护航。