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目前，視頻分析市場(chǎng)的安裝成本（設備、校準、集成和維護）正不斷攀升，視頻分析結果的正確性應高于90%才能有效。為了提高分析的正確性，設備需要提供1080p的高清源視頻質(zhì)量。同時(shí)，市場(chǎng)對攝像機的處理能力提出了更高要求，視頻分析設備需要對多規則事件進(jìn)行實(shí)時(shí)并行探測并報警。 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、交通事件進(jìn)行檢測和報警，幫助管理人員了解道路服務(wù)水平、及時(shí)發(fā)現緊急事件、隨時(shí)查看過(guò)往事故事件視頻資料。 通過(guò)采用Altera視頻分析解決方案，動(dòng)視元至睿產(chǎn)品系列能夠實(shí)現1~8路標清視頻或兩路高清視頻的全幀檢測，并且通過(guò)對視頻實(shí)時(shí)逐幀檢測，在保證高檢測精度的同時(shí)極大地減少設備誤報，提高了實(shí)用性。動(dòng)視元最近一次測試顯示，該分析儀白天在高速公路上的偵測率可高達99%。 Altera亞太區工業(yè)市場(chǎng)開(kāi)發(fā)經(jīng)理江允貴介紹，交通監視需要對目標運動(dòng)探測、行人行為、車(chē)輛技術(shù)、闖紅燈、交通流量擁塞分析等多規則事件進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測，同時(shí)，視頻分析需要克服低亮度、照明變化、天氣條件、陽(yáng)光直射導致的強光、攝像機振動(dòng)、強噪聲、運動(dòng)背景等的影響。 圖1：Eutecus HU CEO Gusztáv Bártfai、Altera亞太區工業(yè)市場(chǎng)開(kāi)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）。 這些挑戰需要具有相當深度的算法予以解決，同時(shí)，還需要在同一時(shí)間偵測多個(gè)不同的事件。Altera看到了這些需求，與專(zhuān)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)現的多核視頻分析引擎。該方案為視頻監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(guò)簡(jiǎn)單安全的IP交付，設計公司不需要支付昂貴的前端NRE（一次性費用），取而代之的是，Altera從版稅中根據出貨量提取部分傭金，直到出貨之后才回收開(kāi)發(fā)費用。對于Eutecus來(lái)說(shuō)，它必須要完成客戶(hù)所交付的目標，才能夠從市場(chǎng)上有所回收。這樣降低了用戶(hù)的市場(chǎng)風(fēng)險。 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結合了C-MVA協(xié)處理器和InstantVision嵌入式軟件庫，主應用集中在交通監視和內部行為監視上。MVE內核和SoC能夠滿(mǎn)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系統結構圖。 當圖像進(jìn)入后，FPGA對其進(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(lái)將值取出，做目標追蹤和事件偵測。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。FPGA可以將實(shí)時(shí)性和處理幀數提高，因此，它截取的前景較為準確和清晰。然后，它可以將不重要的目標物給濾除，保留需要追蹤的目標。如果前景處理不夠完善，那么目標就有可能消失，影響實(shí)際的偵測率。最后，還需要針對目標做鎖定追蹤，這也是在做安防監控上最重要的部分。 圖3：視頻分析全過(guò)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)現視頻分析，但它們的處理能力卻不相同。江允貴表示，相比DSP，FPGA對各種事件的處理采用并行方式�；贔PGA的解決方案在設計時(shí)間上可以進(jìn)行調整和更新，在運行時(shí)可以重配置——它能夠實(shí)現通道數量、分辨率、幀速率和延時(shí)的動(dòng)態(tài)平衡。同時(shí)，當出現了新的IP內核時(shí)，基于FPGA的解決方案能夠靈活地更新，在現場(chǎng)進(jìn)行改進(jìn)。 表：FPGA與DSP實(shí)現對比。 【分頁(yè)導航】 第1頁(yè)：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(yè)：Eutecus MVE動(dòng)態(tài)視頻分析算法實(shí)現 第3頁(yè)：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 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計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，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)智能相機更容易，縮短開(kāi)發(fā)時(shí)間。 圖4：Bi-i Smart Cube既可以是參考設計，也可以是產(chǎn)品。 圖5：Gusztáv Bártfai博士在展臺演示Bi-i Smart Cube的視頻分析功能。 該參考設計提供的最大靈活性與方便性是，提供了一個(gè)人機接口界面，讓使用者不需要寫(xiě)任何代碼，就可以直接在上面編程。其核心可以接受來(lái)自不同傳感器的數據或視頻流。即便是不同的分辨率和幀數，它都可以提供單通道或多通道的處理。目前，該平臺還擴展到了車(chē)用ADAS領(lǐng)域當中。 Gusztáv Bártfai表示，MVE還有一個(gè)最大的優(yōu)勢是，初期，Eutecus采用DSP做視頻分析解決方案，但是當要求越來(lái)越高時(shí)，就發(fā)現了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（攝像機固定），而V2的算法實(shí)現了動(dòng)態(tài)的視頻分析（攝像機可移動(dòng)），這樣，攝像機就可以安裝在車(chē)上，進(jìn)行移動(dòng)追蹤目標。它可以偵測正在運動(dòng)的車(chē)牌的位置以及旁邊的路標；針對汽車(chē)的晃動(dòng)，它可以做晃動(dòng)的補償。 圖6：MVE V1支持靜止事件偵測。 圖7：MVE V2支持動(dòng)態(tài)事件偵測。圖為上海交通高流量時(shí)間段的車(chē)牌定位演示。 【分頁(yè)導航】 第1頁(yè)：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(yè)：Eutecus MVE動(dòng)態(tài)視頻分析算法實(shí)現 第3頁(yè)：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)理沈煒對至睿系列交通狀況視頻分析儀進(jìn)行了說(shuō)明。他表示，該產(chǎn)品具有四大特點(diǎn)：功能強大、檢測準確、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，一個(gè)是交通事件檢測。對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，尤其是在低碳節能的情況下，它滿(mǎn)足不了要求。另外就是它的成本也比較高。而對于DSP，動(dòng)視元在產(chǎn)品研發(fā)和使用過(guò)程當中真真切切地感受到，它還不只是成本的問(wèn)題。如果要求的運算量不太大，DSP還是可以采用，但是一旦運算量要求變大，這個(gè)時(shí)候，它并不是說(shuō)我增加多個(gè)DSP或者把DSP怎么樣做得強大，它就能夠實(shí)現�！� FPGA性能遠優(yōu)于DSP和X86，采用單芯片FPGA實(shí)現的視頻分析儀就能夠完成1080p/30fps逐幀識別。該產(chǎn)品第二大優(yōu)勢就是將Eutecus公司MVE算法與動(dòng)視元自有的DSY檢測算法集成在動(dòng)視元基于FPGA的產(chǎn)品平臺之中。 一個(gè)原始的視頻圖像在通常情況下處理，其目標是白點(diǎn)形狀，經(jīng)過(guò)該分析儀處理后，其光影消失，目標更加準確。對于目標的跟蹤，它可以很輕易地區分出道路。 現在視頻檢測誤報的情況非常多，其中一大部分就是由于光影造成的誤報。那么在這種情況下，視頻分析儀通過(guò)對車(chē)輛軌跡的運行進(jìn)行精確計算，知道目標是一輛車(chē)還是一個(gè)沒(méi)有任何軌跡的燈光，便能降低光影對圖像檢測所造成的誤報。另外，它的功耗低至35瓦，幾乎是靜音工作。通過(guò)使用該產(chǎn)品，用戶(hù)可以在現有的SD監控上增加新功能，而無(wú)需購買(mǎi)具有分析功能的新攝像機。 【分頁(yè)導航】 第1頁(yè)：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(yè)：Eutecus MVE動(dòng)態(tài)視頻分析算法實(shí)現 第3頁(yè)：至睿系列交通狀況視頻分析儀支持任何交通事件的分析 |
