技术|产品解读｜数字视网膜，让摄像头从“看见”到“看懂”
“截至2020年年底 ， 全国高速公路总里程为16.1万公里！”
在超16万公里的高速公路上 ， “看见”、“看清”乃至“看懂”每一公里路网的通行细节 ， “见路不走”才能走出自主创新之路 。
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“数字视网膜” ， 这一技术概念诞生距今不过三四年,但已然成为颠覆传统视频监控体系的“必由之路” 。 首倡者中国工程院高文院士等无数技术研发团队砥砺前行 ， 抛弃传统“见路”方式 ， 逐渐“看懂”高速公路乃至各类监控场景的细枝末节 。
近期 ， 拓维信息基于“兆瀚”国产计算产品和拓维·建木边缘计算平台打造的“数字视网膜解决方案” ， 成功获评边缘计算产业联盟（ECC）联合工业互联网产业联盟（AII）“2021边缘计算十大解决方案” ， 这也是拓维信息连续三年获评此奖项 。 此次获奖 ， 是“数字视网膜”融合其他技术能力的一大突破 ， 也标志着这一技术迎来了全面满足特定场景需求的发展阶段 。
看见 只是摄像头的第一步 传统视频监控往往只能做到将“看见”的内容 ， 直接压缩上传到云端进行存储或分析识别处理 。 海量数据的涌入 ， 引发相关场景对于云建设的需求潮 。在高速公路领域 ， 以2019年底《全国高速公路视频联网监测工作实施方案》的施行为开端 ， 在一系列政策规划的促进下 ， 高速公路正式进入视频云联网时代 。
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“没有重大技术突破 ， 数千万摄像头根本无法实现“全网共享”的实时数据汇聚 ， 更不可能实现“全时可用”的联网分析识别 ， “数据大”变不成“大数据” ， 巨大潜在价值无法发掘 。 数字视网膜是应对上述挑战的一种可行的颠覆性技术发展方向 。 ”
正如高文院士所说 ， 视频监控面临着媒体大数据处理难存储、难检索和难识别三座大山 ， 而视频云联网仅仅解决了数据存储的问题 ， 没有数字化、智能化等相关技术的参与 ， 现有视频监控体系尽管可以“眼观六路” ， 却无法做到“慧眼千里” 。 基于动物视网膜仿生而来的“数字视网膜”技术 ， 逐渐成为构造“慧眼”的关键 。
眼疾“首”快 看清道路的流光瞬间 动物视网膜 ， 是造物主的奇瑰之作 ， 是人类智慧对世间万物的终极翻译 。
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以人眼为例 ， 由1.2亿个感官细胞构成的视网膜感知外界画面 ， 然后通过视神经将画面传递到大脑 。但视神经与视网膜的感官细胞存在着1∶126的数量比例 ， 也就是说视网膜往大脑传送时会产生126∶1左右的“压缩率” ， 而这所谓的“压缩” ， 其实就是“特征抽取” 。
一定意义上 ， 人眼从未传递过真正的色彩与画面 ， 而是通过视网膜进行影像重构与特征提取生成特定的视觉信息 ， 经视神经传递到大脑处理后才会呈现出对应的色彩与画面 。
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“数字视网膜”也是如此 ， 通过在摄像头端对拍摄视频进行视频编码和视觉特征提取编码 ， 将看见的内容分成视频编码流、特征编码流两种数据流传送给“大脑” ， 在保证高效存储的同时 ， 又能支撑便捷地大数据查询分析 ， 让“大脑”能够高效“看清”道路的每一个瞬间 。
区别于传统视频监控只进行视频压缩传输 ， “数字视网膜”能通过AI（深度学习模型）进行固定背景去除、特定特征抽取 ，在更高效的视频编码基础上与特征编码进行联合优化、传输 ， 完全解决数据留存率不足、数据感知难度大、数据认知难度大等问题， 形成一套包含视频编码流、特征编码流和模型更新流的可伸缩端边云协同视觉计算架构 。
视觉“智脑” 看懂通行的细节密码 从“看清”到“看懂” ， 需要庞大的算力来支撑 。拓维信息所打造的“数字视网膜解决方案” ， 在可伸缩端边云协同视觉计算架构的基础上 ， 深度结合拓维·建木边缘计算平台、AI、大数据等相关智能化技术 ， 将端侧计算迁移到边缘计算节点 ， 通过部署边缘AI一体机 ， 在不进行现有摄像头升级替换的同时 ， 即可构建高速公路等场景的“数字视网膜”体系 。
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【技术|产品解读｜数字视网膜，让摄像头从“看见”到“看懂”】整个“数字视网膜解决方案”通过“软件+硬件”双平台构成算力“智脑” ， 其中软件侧包含AI中台、数据中台、业务中台三大中台 。 硬件侧 ， 除了现有摄像头 ， 主要就是承载边缘侧计算的边缘AI一体机 。
拓维信息“数字视网膜解决方案”中的边缘AI一体机采用基于昇腾人工智能计算平台 ， 通过一体机强大的AI计算、AI推理能力 ， 对交通视频进行实时事件识别 ， 实现事件有效视频智能提取和AI流量卸载处理 ， 通过视频编码、特征编码以及联合优化处理 ， 将分析结果推送至云平台进行告警及相应的处置流程 ， 做到发现早、定位准、响应快 ， 为全知、全息的智慧高速赋能 。
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目前 ， 此解决方案已经在一些高速路段、隧道上进行铺设应用 ， 其中在长沙市某智慧隧道项目上 ， “数字视网膜解决方案”基于安全状态评价指标体系 ， 融合分析运行实时监测数据 ， 实时甄别和分析安全事件类型、级别 ， 对通行安全做到智能预警 ， 实现事故识别率90%以上 ， 精度90%以上 ， 事故发生率降低20%等应用效果 ， 助力高速交通治理 。
从“看见”到“看清” ， 再到“看懂” ， “数字视网膜”在高文院士等权威专家以及拓维信息等相关厂商的持续投入和建设下 ， 已逐渐发展成“医治”各类场景“大脑眼疾”的必要手段 ， 成为交通、治安等智能产业升级的先行范例 。
未来 ， 拓维信息将继续深耕边缘计算、AI、大数据等智能化技术 ， 实现“数字视网膜”与具体应用场景的高度融合 ， 从技术创新到产业突破 ， 不断推动数智化监测管理系统的升级与落地 ， 通过全栈软硬一体化产品及解决方案 ， 助力公路等场景的智慧升级 ， 为中国交通等产业夯实数智化基石 。
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