在A(yíng)I時(shí)代，新的算法、芯片層出不窮，推動(dòng)圖像識別技術(shù)向更深處發(fā)展，使得交通管理及監控執法更加智能化，AI時(shí)代下，智慧交通管理面臨需求多、變化快、格局新、存量大及管理繁瑣的業(yè)務(wù)現狀：

　　1）需求多變化快：在傳統的卡口，進(jìn)道路卡口監控從“人臉檢測”分析到“人臉識別”，從“車(chē)牌”識別到“車(chē)款，車(chē)型”及“車(chē)輛二次分析”以及“交通擁堵態(tài)勢預測”等，針對道路交通管理所涌現的需求不斷變化，隨之帶來(lái)的是算法的更迭，而違法規則多更新快等現狀進(jìn)一步催生快速的算法更新及升級需求，這就需要支持算法按需部署，在線(xiàn)升級的前端攝像機滿(mǎn)足需求增長(cháng)及自生長(cháng)。

　　2）算法精度要求高：由于警務(wù)編制及人員有限對算法精度的要求在不斷提升，如機場(chǎng)安檢，鐵路周邊追求0漏報及超低誤報，這需要強大的算力及高精度算法的加持。

　　3）非智能前端存量大：已經(jīng)有大量的非智能或者搭載老舊算法的攝像機已經(jīng)被部署在城市交通的各個(gè)道路，在這樣的復雜現狀情況下，如何實(shí)現最大化利用現有硬件資源的情況下實(shí)現交通管理的智慧升級，實(shí)現及時(shí)的算法更新，滿(mǎn)足多交通應用場(chǎng)景及法規，提供合理及時(shí)的執法依據成為智慧交通一個(gè)值得探討的問(wèn)題。

　　4）要求全天候高畫(huà)質(zhì)：道路交通管理受天氣影響較大，如何實(shí)現全天候都超高清對于智能交通管理而言是最基礎且必須解決的問(wèn)題，沒(méi)有全天候的高清圖像采集就無(wú)法實(shí)現進(jìn)一步的智能分析工作。這就需要具備全天候智能適應任何天氣情況的前端來(lái)智能感知場(chǎng)景主動(dòng)實(shí)現高清監控。

　　業(yè)界攝像機普遍采用軟硬件強耦合的開(kāi)發(fā)模式，功能升級需要重新啟動(dòng)，會(huì )導致新算法的開(kāi)發(fā)和對應款型攝像機硬件耦合，開(kāi)發(fā)周期較長(cháng)且一家廠(chǎng)商無(wú)法具備所有算法能力，當用戶(hù)希望在不同廠(chǎng)商間更換算法時(shí)，需要更換攝像機才能實(shí)現。在技術(shù)和功能快速變化的世界里，這種方法滿(mǎn)足不了用戶(hù)需求，它不僅僅限制了用戶(hù)嘗試新技術(shù)的可能，并且需要對特定的制造商和專(zhuān)有接口付出較長(cháng)研發(fā)成本。

　　由以上分析可見(jiàn)，未來(lái)能夠滿(mǎn)足日益復雜多變的智慧交通市場(chǎng)需求的前端攝像機必須應該是具備軟硬件解耦，能夠靈活實(shí)現算法迭代升級及切換的，具備自生長(cháng)自定義能力的攝像機，即軟件定義攝像機。

圖2-1軟件定義攝像機特征圖

　　軟件定義攝像機（Software-Defined Camera，簡(jiǎn)稱(chēng)SDC）是新一代的攝像機，需具備三大特征，分別是采用專(zhuān)業(yè)AI芯片，支持開(kāi)放的操作系統和豐富的生態(tài)體系。高精度算法需要專(zhuān)業(yè)的高算力AI芯片，開(kāi)放的操作系統能夠實(shí)現算法按需部署，在線(xiàn)升級并具備完善的生態(tài)體系，支持算法合作快速迭代上線(xiàn)。

　　充足的算力：充足的算力是高精度算法應用的前提，隨著(zhù)未來(lái)AI芯片處理能力發(fā)展，攝像機甚至可以完全取代后端服務(wù)器來(lái)完成視頻全量特征結構化，讓全網(wǎng)智能分析效率最大化，真正向安防智能化邁進(jìn)。

　　軟硬件解耦：軟件定義攝像機通過(guò)開(kāi)放操作系統，實(shí)現基礎攝像機硬件能力，及智能能力接口化開(kāi)放，進(jìn)而支持智能業(yè)務(wù)開(kāi)發(fā)同基礎軟件解耦，同基礎硬件解耦。

　　算法按需加載：軟件定義攝像機可支持算法按需加載，在線(xiàn)升級部署，實(shí)現不需要更換硬件和重啟系統就能輕松更新和安裝新應用。

　　AI算法可實(shí)戰：算法的精度在實(shí)戰業(yè)務(wù)中通常會(huì )隨著(zhù)場(chǎng)景的變化而大打折扣，而軟件定義攝像機具備支持算法持續自學(xué)習，通過(guò)不斷優(yōu)化及調整模型，達到高精度場(chǎng)景貼合，實(shí)現高可靠的實(shí)戰算法優(yōu)化。

　　設備狀態(tài)可感知：軟件定義攝像機支持全網(wǎng)狀態(tài)可感知，可實(shí)時(shí)管控所有攝像機，進(jìn)行批量升級、批量參數配置和維護，提高SDC的運維效率。

　　架構是一個(gè)軟件系統的骨架，要實(shí)現開(kāi)放的OS架構，首先要改變的就是傳統的一體化架構，打造一個(gè)靈活的、開(kāi)放的、便于管理的軟件體系。

　　華為軟件定義攝像機（SDC）包括三大組件：SDC OS，SDC Studio，SDC Controller。

　　SDC OS：軟硬件解耦，應用場(chǎng)景可按需定義，提供多算法共享算力的任務(wù)調度能力，打造攝像機的“操作系統”。支持容器化的軟硬件解耦，基礎業(yè)務(wù)功能與智能業(yè)務(wù)功能解耦，能夠支持多算法并行運行，如支持人臉，人體，及車(chē)牌識別同時(shí)檢測，支持算法在線(xiàn)升級安裝業(yè)務(wù)不中斷。

　　SDC Studio：為提升攝像機智能算法和應用開(kāi)發(fā)效率而生。提供在線(xiàn)聯(lián)調平臺，提供通用算法模型、算法模型文件格式轉換、數據的自動(dòng)標注等服務(wù)，降低開(kāi)發(fā)成本，提升調測效率。

　　SDC Controller：基于SDCOS開(kāi)放性軟件架構，結合算法商城，通過(guò)SDC Controller對華為SDC進(jìn)行管理，實(shí)現智能應用和算法的在線(xiàn)迭代，持續演進(jìn)。

圖3-1軟件定義攝像機架構圖

　　SDC OS通過(guò)應用容器技術(shù)為APP提供資源可控，公共可隔離的安全運行環(huán)境，并實(shí)現了智能應用的動(dòng)態(tài)加載運行及在線(xiàn)升級不中斷業(yè)務(wù)的能力，此外SDC OS實(shí)現了基礎硬件能力服務(wù)化及公共的軟件服務(wù)能力，包括協(xié)議服務(wù)轉換等能力接口化，進(jìn)一步實(shí)現了軟硬件的解耦，這種架構更加開(kāi)放，有助于實(shí)現攝像機硬件資源的最大可持續應用，支持用戶(hù)應用的在線(xiàn)升級部署，可持續生長(cháng)。傳統方式，用戶(hù)需根據不同場(chǎng)景購買(mǎi)不同款型的攝像機，軟件定義攝像機將解決這種重復投資的問(wèn)題，用戶(hù)可根據場(chǎng)景進(jìn)行攝像機的自主定義，來(lái)適應不同的業(yè)務(wù)需求。

　　SDC Controller具備基礎的攝像機運維能力：攝像機工勘規劃、用戶(hù)管理、攝像機注冊、搜索、基礎參數配置、平臺對接參數配置及告警配置等能力。如：支持收集并管理攝像機日志、支持重啟和升級攝像機、支持相機安裝輔助工具等工勘規劃，支持查看攝像機詳情。例如，攝像機的設備、系統、可視區域、算法和License、SD卡、Flash等信息。

　　SDC Controller具備算法管理能力：支持連接到官網(wǎng)及算法studio商城，并實(shí)現第三方算法下載到SDC Controller、支持對單個(gè)攝像機進(jìn)行第三方算法操作，包括算法的加載、卸載升級、回退、啟用、及停用及支持對攝像機進(jìn)行License管理功能的能力。

　　SDC Studio作為算法商城及集成開(kāi)發(fā)環(huán)境，提供基礎模型工具集、支持在線(xiàn)學(xué)習、訓練，為開(kāi)發(fā)者提供基礎的AI模型開(kāi)發(fā)環(huán)境。提供云服務(wù)支持算法在線(xiàn)測試及驗證：SDC Studio具備提供Openlab資源能力，開(kāi)放SDC算力，支持ISV及第三方算法開(kāi)發(fā)者遠程接入攝像機進(jìn)行算法的調試，驗收，并支持第三方算法上傳，檢驗，審核及發(fā)布。

圖3-2華為ModelArts一站式開(kāi)發(fā)工具鏈

　　當AI無(wú)處不在的時(shí)候，不存在說(shuō)一個(gè)公司立足一地就能夠打造一個(gè)世界級的通用產(chǎn)品。例如人臉、車(chē)牌識別、交通違法、事件檢測到了每個(gè)國家都要根據當地的數據進(jìn)行訓練。經(jīng)濟學(xué)上說(shuō)分工產(chǎn)生效能，每個(gè)企業(yè)、每個(gè)組織都要有自己的核心能力，在新的時(shí)代找準自己的定位，明確分工，是成功的關(guān)鍵，也是人工智能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的必需。華為公司董事會(huì )有決策，我們只做行業(yè)的黑土地，做數字中國的底座，我們只打造平臺，不碰數據和應用。在交通行業(yè)，華為聯(lián)合了眾多合作伙伴，在智能非現場(chǎng)執法、集成指揮、綜合管控、綜合應用、情指勤督一體化應用上為交警用戶(hù)提供解決方案，并得到用戶(hù)的高度認可。同時(shí)華為聯(lián)合伙伴為機場(chǎng)、鐵路、地鐵、高速等用戶(hù)提供安防解決方案。

　　華為SDC開(kāi)發(fā)者社區是華為公司統一面向開(kāi)放者提供的能力開(kāi)放平臺，SDC社區依托開(kāi)發(fā)者社區連接智能安防開(kāi)發(fā)者愛(ài)護為，為開(kāi)發(fā)者提供全流程支持與服務(wù)。助力開(kāi)發(fā)者將華為智能安防產(chǎn)品開(kāi)放的能力與其算法應用融合，構建差異化的創(chuàng )新解決方案。社區提供：SDK/開(kāi)發(fā)文檔/開(kāi)發(fā)工具/技術(shù)支持等開(kāi)發(fā)相關(guān)資源；提供社區論壇，開(kāi)發(fā)者之間可以在論壇提問(wèn)、答疑、交流心得；提供工單系統，緊急問(wèn)題可以提單，獲得技術(shù)支持；遠程實(shí)驗室，提供對接調試環(huán)境。開(kāi)發(fā)者基于這些支持進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，將華為智能安防產(chǎn)品能力快速、無(wú)縫的融入到自己創(chuàng )新的業(yè)務(wù)解決方案中，提升解決方案開(kāi)發(fā)效率和解決方案競爭力，獲得商業(yè)成功。

　　近年來(lái)，整個(gè)交通行業(yè)已經(jīng)從“看得清”向“看得懂”發(fā)展，4k相機也已得到成熟應用，然而如何實(shí)現全天候，全場(chǎng)景下自感知、自學(xué)習，實(shí)現環(huán)境自適應，這是軟件定義攝像機所帶來(lái)的重新定義，環(huán)境自適應及多場(chǎng)景多算法按需加載，可持續更新生長(cháng)的攝像機能力。

　　多算法并行指的是相機可以同時(shí)運行多個(gè)子算法，每個(gè)子算法只完成單個(gè)業(yè)務(wù)功能。對于智能交通攝像機來(lái)講，多算法將大大增加相機應用率，對于卡口相機可同時(shí)實(shí)現例如：人臉檢測、人臉識別、人臉屬性提取、人體抓拍、機動(dòng)車(chē)抓拍等業(yè)務(wù)，對于交通規則相機可支持多種規則算法同時(shí)加載，例如違章超速，未按規定駕駛，闖紅燈，及違法停車(chē)等多種規則檢測，而行為分析的攝像機又可以加載多種分析算法。這種多種算法并行可以同時(shí)實(shí)現多種檢測業(yè)務(wù)，多種智能化，實(shí)現交通相機一款多用的目的。

圖4-1單場(chǎng)景多維度多算法并行

　　如上圖所示，華為軟件定義攝像機因為使用容器化實(shí)現app運行隔離，安全可控。在單一的街道場(chǎng)景中可以同時(shí)運行車(chē)輛，車(chē)牌，人臉，及人體多個(gè)算法進(jìn)行檢測，實(shí)現人車(chē)物同時(shí)抓拍識別，高效有序，安全可靠。

　　高清已經(jīng)是當今安防攝像機的基礎能力，主要是通過(guò)感光元器件和圖像編碼調優(yōu)來(lái)解決清晰度問(wèn)題。但由于在交通應用中，由于相機多部署于街道路口會(huì )碰到天氣（雨、霧、霾等）、光線(xiàn)（白天、夜晚、背光、對光等）因素的影響，衍生出寬動(dòng)態(tài)、低照度、強光抑制、透霧、防抖等圖像處理能力以保證圖像的清晰效果。但在傳統模式下，需要根據特殊場(chǎng)景進(jìn)行手動(dòng)調參，即使可以通過(guò)軟件預先定義好一些場(chǎng)景的成像參數模板，也需要有人發(fā)現問(wèn)題并進(jìn)行手動(dòng)切換。

　　那么在A(yíng)I時(shí)代，是否可以通過(guò)智能算法來(lái)自動(dòng)優(yōu)化在各種非正常條件下的高清成像呢，答案是肯定的。軟件定義攝像機將對場(chǎng)景自識別能力放入攝像機中，攝像機可自動(dòng)識別當前所處場(chǎng)景，根據當前的天氣條件、光線(xiàn)條件自動(dòng)調優(yōu)成像參數。如馬路上朝西安裝了監控車(chē)輛的攝像機，在上午、中午、晚上時(shí)，實(shí)時(shí)監控畫(huà)面都保持著(zhù)良好的清晰效果，但在傍晚太陽(yáng)落山那段時(shí)間，強對光場(chǎng)景致使畫(huà)面過(guò)曝，嚴重影響畫(huà)面中車(chē)輛的成像，無(wú)法清楚的識別車(chē)牌、車(chē)款、顏色等關(guān)鍵信息。當有了場(chǎng)景自適應的能力后，攝像機根據畫(huà)面成像效果可判斷出強對光場(chǎng)景，自動(dòng)開(kāi)啟寬動(dòng)態(tài)效果，同時(shí)可根據光線(xiàn)的強弱調整寬動(dòng)態(tài)的級別。隨著(zhù)AI算法對特殊場(chǎng)景的訓練越來(lái)越多，攝像機場(chǎng)景自適應能力也會(huì )越來(lái)越強，最終實(shí)現24小時(shí)的全天候高清。

　　任何算法在應用到實(shí)際業(yè)務(wù)場(chǎng)景時(shí)由于訓練模型的變化，實(shí)際場(chǎng)景等因素的限制都會(huì )同理想精度有一定差距，采取在實(shí)際業(yè)務(wù)場(chǎng)景中植入訓練模型，持續根據新的實(shí)際交通場(chǎng)景，時(shí)刻調整模型參數，將實(shí)際場(chǎng)景獲取的視頻，圖像數據進(jìn)行自動(dòng)化清洗、標注后作為訓練集對原有的訓練模型進(jìn)行訓練，進(jìn)行模型參數調整并實(shí)現最終模型優(yōu)化，使得學(xué)習模型更加適應于現場(chǎng)應用，結果精確度更高，并能將獲得的更優(yōu)模型啟動(dòng)并實(shí)際應用，進(jìn)一步支持了交通場(chǎng)景算法精度的提升，減數誤執法。

　　視頻監控系統經(jīng)過(guò)長(cháng)時(shí)間的發(fā)展，IPC在現網(wǎng)中有較大的存量。在舊網(wǎng)改造過(guò)程，如何充分合理的利用現有設備的能力，降低整網(wǎng)改造的成本，是當前視頻監控系統方案設計需要考慮的問(wèn)題。華為軟件定義攝像機的智能1拖N特性，就是針對這種場(chǎng)景提出的一種解決方案。1臺擁有1拖N特性的智能攝像機，在完成自身業(yè)務(wù)的同時(shí)，可以通過(guò)通用接入協(xié)議對某一臺或者多臺攝像機進(jìn)行引流、解碼、智能分析處理并輸出其智能分析結果，達到不替換原有攝像機就使其具有某些智能分析能力的效果。1拖N的主要應用在機非人混合車(chē)道、十字路口等場(chǎng)景。

圖4-4智能攝像機1拖2十字路示意圖

　　軟件定義攝像機具備支持新應用平滑上線(xiàn)，按需部署，不需要中斷其他基礎業(yè)務(wù)，也不會(huì )丟失視頻監控數據的能力及不同智能app的管理能力，在交通電警卡口的應用中，如過(guò)針對當前的車(chē)牌識別想疊加車(chē)輛二次特征識別，只需要通過(guò)管理平臺下達算法更新命令，即可無(wú)業(yè)務(wù)中斷實(shí)現新算法部署及算法版本升級，極大減少資源浪費和監控數據的流失。

　　隨著(zhù)更多的人工智能實(shí)踐和安防系統的應用，算法成熟度的提升將解鎖更多的應用場(chǎng)景，在云化、彈性和自學(xué)習的平臺支撐下，更多的算力可以從海量的數據中分析規律和歸納知識，最終反映到業(yè)務(wù)決策環(huán)節，實(shí)現完整的閉環(huán)，促進(jìn)決策的科學(xué)性，縮短決策的時(shí)間，推動(dòng)公共安全建設的準確預知和快速自治。而軟件定義攝像機作為視頻監控前端重要的設備，具備軟件定義能力，將為客戶(hù)提供更高效的app升級模式，以更高的攝像機資源利用實(shí)現全場(chǎng)景需求滿(mǎn)足覆蓋，并在ISV廠(chǎng)商更靈活聚焦客戶(hù)需求，縮短研發(fā)周期，構建融合攝像機廠(chǎng)商，ISV提供商及客戶(hù)的完美生態(tài)圈，開(kāi)啟安防新篇章。我們相信華為智能安防與合作伙伴共同進(jìn)化，共同迎接智能時(shí)代的挑戰和機遇，積極探討生態(tài)系統在戰略、資源和能力上如何協(xié)同，在A(yíng)I時(shí)代開(kāi)放共贏(yíng)，共同譜寫(xiě)智能交通新篇章。

　　下列術(shù)語(yǔ)和定義適用于本文件。

　　普通攝像機Non-intelligent camera：只具備基本數據采集和上傳數據到監控中心的監控攝像機。

　　智能攝像機Intelligent camera：除了普通攝像機的功能外，還具備獨立智能處理（如：進(jìn)行人臉識別、人體屬性及車(chē)牌識別，并進(jìn)行告警）的監控攝像機。

　　軟件定義攝像機Software defined camera：具備多智能應用按需部署，并行運行，獨立替換的智能攝像機，通過(guò)豐富的軟件組合滿(mǎn)足多樣化場(chǎng)景需求，并依托軟件，實(shí)現快速業(yè)務(wù)創(chuàng )新。

　　智能監控平臺Intelligent Video Surveillance System：具備智能分析能力的視頻監控平臺，支持視頻存儲，轉發(fā)，解碼，檢索等監控平臺能力。

　　管理中心SDC controller：位于智能監控系統平臺的一個(gè)模塊，用來(lái)管理監控系統中所有算法的注冊，注銷(xiāo)，從算法倉更新，License管理及生命周期管理。

　　算法倉商城SDC studio：算法倉中心是位于遠程的，支持提供算法快速集成，在線(xiàn)訓練，在線(xiàn)調試及認證上傳到算法倉的功能，發(fā)布公共的算法開(kāi)發(fā)API及服務(wù)文檔的集成開(kāi)發(fā)環(huán)境，打造系統的開(kāi)放性，讓ISV廠(chǎng)商可以實(shí)現快速集成和開(kāi)發(fā)。

　　智能監控平臺Intelligent Video Surveillance System：具備智能分析能力的視頻監控平臺，支持視頻存儲，轉發(fā)，解碼，檢索等監控平臺能力。