在AI時代，新的算法、芯片層出不窮，推動圖像識別技術(shù)向更深處發(fā)展，使得交通管理及監(jiān)控執(zhí)法更加智能化，AI時代下，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(xiàn)狀：

　　1）需求多變化快：在傳統(tǒng)的卡口，進(jìn)道路卡口監(jiān)控從“人臉檢測”分析到“人臉識別”，從“車牌”識別到“車款，車型”及“車輛二次分析”以及“交通擁堵態(tài)勢預(yù)測”等，針對道路交通管理所涌現(xiàn)的需求不斷變化，隨之帶來的是算法的更迭，而違法規(guī)則多更新快等現(xiàn)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，在線升級的前端攝像機(jī)滿足需求增長及自生長。

　　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(jī)場安檢，鐵路周邊追求0漏報及超低誤報，這需要強(qiáng)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(jī)已經(jīng)被部署在城市交通的各個道路，在這樣的復(fù)雜現(xiàn)狀情況下，如何實(shí)現(xiàn)最大化利用現(xiàn)有硬件資源的情況下實(shí)現(xiàn)交通管理的智慧升級，實(shí)現(xiàn)及時的算法更新，滿足多交通應(yīng)用場景及法規(guī)，提供合理及時的執(zhí)法依據(jù)成為智慧交通一個值得探討的問題。

　　4）要求全天候高畫質(zhì)：道路交通管理受天氣影響較大，如何實(shí)現(xiàn)全天候都超高清對于智能交通管理而言是最基礎(chǔ)且必須解決的問題，沒有全天候的高清圖像采集就無法實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步的智能分析工作。這就需要具備全天候智能適應(yīng)任何天氣情況的前端來智能感知場景主動實(shí)現(xiàn)高清監(jiān)控。

　　業(yè)界攝像機(jī)普遍采用軟硬件強(qiáng)耦合的開發(fā)模式，功能升級需要重新啟動，會導(dǎo)致新算法的開發(fā)和對應(yīng)款型攝像機(jī)硬件耦合，開發(fā)周期較長且一家廠商無法具備所有算法能力，當(dāng)用戶希望在不同廠商間更換算法時，需要更換攝像機(jī)才能實(shí)現(xiàn)。在技術(shù)和功能快速變化的世界里，這種方法滿足不了用戶需求，它不僅僅限制了用戶嘗試新技術(shù)的可能，并且需要對特定的制造商和專有接口付出較長研發(fā)成本。

　　由以上分析可見，未來能夠滿足日益復(fù)雜多變的智慧交通市場需求的前端攝像機(jī)必須應(yīng)該是具備軟硬件解耦，能夠靈活實(shí)現(xiàn)算法迭代升級及切換的，具備自生長自定義能力的攝像機(jī)，即軟件定義攝像機(jī)。

圖2-1軟件定義攝像機(jī)特征圖

　　軟件定義攝像機(jī)（Software-Defined Camera，簡稱SDC）是新一代的攝像機(jī)，需具備三大特征，分別是采用專業(yè)AI芯片，支持開放的操作系統(tǒng)和豐富的生態(tài)體系。高精度算法需要專業(yè)的高算力AI芯片，開放的操作系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)算法按需部署，在線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。

　　充足的算力：充足的算力是高精度算法應(yīng)用的前提，隨著未來AI芯片處理能力發(fā)展，攝像機(jī)甚至可以完全取代后端服務(wù)器來完成視頻全量特征結(jié)構(gòu)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(jī)通過開放操作系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)攝像機(jī)硬件能力，及智能能力接口化開放，進(jìn)而支持智能業(yè)務(wù)開發(fā)同基礎(chǔ)軟件解耦，同基礎(chǔ)硬件解耦。

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

　　AI算法可實(shí)戰(zhàn)：算法的精度在實(shí)戰(zhàn)業(yè)務(wù)中通常會隨著場景的變化而大打折扣，而軟件定義攝像機(jī)具備支持算法持續(xù)自學(xué)習(xí)，通過不斷優(yōu)化及調(diào)整模型，達(dá)到高精度場景貼合，實(shí)現(xiàn)高可靠的實(shí)戰(zhàn)算法優(yōu)化。

　　設(shè)備狀態(tài)可感知：軟件定義攝像機(jī)支持全網(wǎng)狀態(tài)可感知，可實(shí)時管控所有攝像機(jī)，進(jìn)行批量升級、批量參數(shù)配置和維護(hù)，提高SDC的運(yùn)維效率。

　　架構(gòu)是一個軟件系統(tǒng)的骨架，要實(shí)現(xiàn)開放的OS架構(gòu)，首先要改變的就是傳統(tǒng)的一體化架構(gòu)，打造一個靈活的、開放的、便于管理的軟件體系。

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

　　SDC OS：軟硬件解耦，應(yīng)用場景可按需定義，提供多算法共享算力的任務(wù)調(diào)度能力，打造攝像機(jī)的“操作系統(tǒng)”。支持容器化的軟硬件解耦，基礎(chǔ)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(yùn)行，如支持人臉，人體，及車牌識別同時檢測，支持算法在線升級安裝業(yè)務(wù)不中斷。

　　SDC Studio：為提升攝像機(jī)智能算法和應(yīng)用開發(fā)效率而生。提供在線聯(lián)調(diào)平臺，提供通用算法模型、算法模型文件格式轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)的自動標(biāo)注等服務(wù)，降低開發(fā)成本，提升調(diào)測效率。

　　SDC Controller：基于SDCOS開放性軟件架構(gòu)，結(jié)合算法商城，通過SDC Controller對華為SDC進(jìn)行管理，實(shí)現(xiàn)智能應(yīng)用和算法的在線迭代，持續(xù)演進(jìn)。

圖3-1軟件定義攝像機(jī)架構(gòu)圖

　　SDC OS通過應(yīng)用容器技術(shù)為APP提供資源可控，公共可隔離的安全運(yùn)行環(huán)境，并實(shí)現(xiàn)了智能應(yīng)用的動態(tài)加載運(yùn)行及在線升級不中斷業(yè)務(wù)的能力，此外SDC OS實(shí)現(xiàn)了基礎(chǔ)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(zhuǎn)換等能力接口化，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)了軟硬件的解耦，這種架構(gòu)更加開放，有助于實(shí)現(xiàn)攝像機(jī)硬件資源的最大可持續(xù)應(yīng)用，支持用戶應(yīng)用的在線升級部署，可持續(xù)生長。傳統(tǒng)方式，用戶需根據(jù)不同場景購買不同款型的攝像機(jī)，軟件定義攝像機(jī)將解決這種重復(fù)投資的問題，用戶可根據(jù)場景進(jìn)行攝像機(jī)的自主定義，來適應(yīng)不同的業(yè)務(wù)需求。

　　SDC Controller具備基礎(chǔ)的攝像機(jī)運(yùn)維能力：攝像機(jī)工勘規(guī)劃、用戶管理、攝像機(jī)注冊、搜索、基礎(chǔ)參數(shù)配置、平臺對接參數(shù)配置及告警配置等能力。如：支持收集并管理攝像機(jī)日志、支持重啟和升級攝像機(jī)、支持相機(jī)安裝輔助工具等工勘規(guī)劃，支持查看攝像機(jī)詳情。例如，攝像機(jī)的設(shè)備、系統(tǒng)、可視區(qū)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(xiàn)第三方算法下載到SDC Controller、支持對單個攝像機(jī)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(jī)進(jìn)行License管理功能的能力。

　　SDC Studio作為算法商城及集成開發(fā)環(huán)境，提供基礎(chǔ)模型工具集、支持在線學(xué)習(xí)、訓(xùn)練，為開發(fā)者提供基礎(chǔ)的AI模型開發(fā)環(huán)境。提供云服務(wù)支持算法在線測試及驗證：SDC Studio具備提供Openlab資源能力，開放SDC算力，支持ISV及第三方算法開發(fā)者遠(yuǎn)程接入攝像機(jī)進(jìn)行算法的調(diào)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一站式開發(fā)工具鏈

　　當(dāng)AI無處不在的時候，不存在說一個公司立足一地就能夠打造一個世界級的通用產(chǎn)品。例如人臉、車牌識別、交通違法、事件檢測到了每個國家都要根據(jù)當(dāng)?shù)氐臄?shù)據(jù)進(jìn)行訓(xùn)練。經(jīng)濟(jì)學(xué)上說分工產(chǎn)生效能，每個企業(yè)、每個組織都要有自己的核心能力，在新的時代找準(zhǔn)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。華為公司董事會有決策，我們只做行業(yè)的黑土地，做數(shù)字中國的底座，我們只打造平臺，不碰數(shù)據(jù)和應(yīng)用。在交通行業(yè)，華為聯(lián)合了眾多合作伙伴，在智能非現(xiàn)場執(zhí)法、集成指揮、綜合管控、綜合應(yīng)用、情指勤督一體化應(yīng)用上為交警用戶提供解決方案，并得到用戶的高度認(rèn)可。同時華為聯(lián)合伙伴為機(jī)場、鐵路、地鐵、高速等用戶提供安防解決方案。

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

　　近年來，整個交通行業(yè)已經(jīng)從“看得清”向“看得懂”發(fā)展，4k相機(jī)也已得到成熟應(yīng)用，然而如何實(shí)現(xiàn)全天候，全場景下自感知、自學(xué)習(xí)，實(shí)現(xiàn)環(huán)境自適應(yīng)，這是軟件定義攝像機(jī)所帶來的重新定義，環(huán)境自適應(yīng)及多場景多算法按需加載，可持續(xù)更新生長的攝像機(jī)能力。

　　多算法并行指的是相機(jī)可以同時運(yùn)行多個子算法，每個子算法只完成單個業(yè)務(wù)功能。對于智能交通攝像機(jī)來講，多算法將大大增加相機(jī)應(yīng)用率，對于卡口相機(jī)可同時實(shí)現(xiàn)例如：人臉檢測、人臉識別、人臉屬性提取、人體抓拍、機(jī)動車抓拍等業(yè)務(wù)，對于交通規(guī)則相機(jī)可支持多種規(guī)則算法同時加載，例如違章超速，未按規(guī)定駕駛，闖紅燈，及違法停車等多種規(guī)則檢測，而行為分析的攝像機(jī)又可以加載多種分析算法。這種多種算法并行可以同時實(shí)現(xiàn)多種檢測業(yè)務(wù)，多種智能化，實(shí)現(xiàn)交通相機(jī)一款多用的目的。

圖4-1單場景多維度多算法并行

　　如上圖所示，華為軟件定義攝像機(jī)因為使用容器化實(shí)現(xiàn)app運(yùn)行隔離，安全可控。在單一的街道場景中可以同時運(yùn)行車輛，車牌，人臉，及人體多個算法進(jìn)行檢測，實(shí)現(xiàn)人車物同時抓拍識別，高效有序，安全可靠。

　　高清已經(jīng)是當(dāng)今安防攝像機(jī)的基礎(chǔ)能力，主要是通過感光元器件和圖像編碼調(diào)優(yōu)來解決清晰度問題。但由于在交通應(yīng)用中，由于相機(jī)多部署于街道路口會碰到天氣（雨、霧、霾等）、光線（白天、夜晚、背光、對光等）因素的影響，衍生出寬動態(tài)、低照度、強(qiáng)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(tǒng)模式下，需要根據(jù)特殊場景進(jìn)行手動調(diào)參，即使可以通過軟件預(yù)先定義好一些場景的成像參數(shù)模板，也需要有人發(fā)現(xiàn)問題并進(jìn)行手動切換。

　　那么在AI時代，是否可以通過智能算法來自動優(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(jī)將對場景自識別能力放入攝像機(jī)中，攝像機(jī)可自動識別當(dāng)前所處場景，根據(jù)當(dāng)前的天氣條件、光線條件自動調(diào)優(yōu)成像參數(shù)。如馬路上朝西安裝了監(jiān)控車輛的攝像機(jī)，在上午、中午、晚上時，實(shí)時監(jiān)控畫面都保持著良好的清晰效果，但在傍晚太陽落山那段時間，強(qiáng)對光場景致使畫面過曝，嚴(yán)重影響畫面中車輛的成像，無法清楚的識別車牌、車款、顏色等關(guān)鍵信息。當(dāng)有了場景自適應(yīng)的能力后，攝像機(jī)根據(jù)畫面成像效果可判斷出強(qiáng)對光場景，自動開啟寬動態(tài)效果，同時可根據(jù)光線的強(qiáng)弱調(diào)整寬動態(tài)的級別。隨著AI算法對特殊場景的訓(xùn)練越來越多，攝像機(jī)場景自適應(yīng)能力也會越來越強(qiáng)，最終實(shí)現(xiàn)24小時的全天候高清。

　　任何算法在應(yīng)用到實(shí)際業(yè)務(wù)場景時由于訓(xùn)練模型的變化，實(shí)際場景等因素的限制都會同理想精度有一定差距，采取在實(shí)際業(yè)務(wù)場景中植入訓(xùn)練模型，持續(xù)根據(jù)新的實(shí)際交通場景，時刻調(diào)整模型參數(shù)，將實(shí)際場景獲取的視頻，圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行自動化清洗、標(biāo)注后作為訓(xùn)練集對原有的訓(xùn)練模型進(jìn)行訓(xùn)練，進(jìn)行模型參數(shù)調(diào)整并實(shí)現(xiàn)最終模型優(yōu)化，使得學(xué)習(xí)模型更加適應(yīng)于現(xiàn)場應(yīng)用，結(jié)果精確度更高，并能將獲得的更優(yōu)模型啟動并實(shí)際應(yīng)用，進(jìn)一步支持了交通場景算法精度的提升，減數(shù)誤執(zhí)法。

　　視頻監(jiān)控系統(tǒng)經(jīng)過長時間的發(fā)展，IPC在現(xiàn)網(wǎng)中有較大的存量。在舊網(wǎng)改造過程，如何充分合理的利用現(xiàn)有設(shè)備的能力，降低整網(wǎng)改造的成本，是當(dāng)前視頻監(jiān)控系統(tǒng)方案設(shè)計需要考慮的問題。華為軟件定義攝像機(jī)的智能1拖N特性，就是針對這種場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(jī)，在完成自身業(yè)務(wù)的同時，可以通過通用接入?yún)f(xié)議對某一臺或者多臺攝像機(jī)進(jìn)行引流、解碼、智能分析處理并輸出其智能分析結(jié)果，達(dá)到不替換原有攝像機(jī)就使其具有某些智能分析能力的效果。1拖N的主要應(yīng)用在機(jī)非人混合車道、十字路口等場景。

圖4-4智能攝像機(jī)1拖2十字路示意圖

　　軟件定義攝像機(jī)具備支持新應(yīng)用平滑上線，按需部署，不需要中斷其他基礎(chǔ)業(yè)務(wù)，也不會丟失視頻監(jiān)控數(shù)據(jù)的能力及不同智能app的管理能力，在交通電警卡口的應(yīng)用中，如過針對當(dāng)前的車牌識別想疊加車輛二次特征識別，只需要通過管理平臺下達(dá)算法更新命令，即可無業(yè)務(wù)中斷實(shí)現(xiàn)新算法部署及算法版本升級，極大減少資源浪費(fèi)和監(jiān)控數(shù)據(jù)的流失。

　　隨著更多的人工智能實(shí)踐和安防系統(tǒng)的應(yīng)用，算法成熟度的提升將解鎖更多的應(yīng)用場景，在云化、彈性和自學(xué)習(xí)的平臺支撐下，更多的算力可以從海量的數(shù)據(jù)中分析規(guī)律和歸納知識，最終反映到業(yè)務(wù)決策環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)完整的閉環(huán)，促進(jìn)決策的科學(xué)性，縮短決策的時間，推動公共安全建設(shè)的準(zhǔn)確預(yù)知和快速自治。而軟件定義攝像機(jī)作為視頻監(jiān)控前端重要的設(shè)備，具備軟件定義能力，將為客戶提供更高效的app升級模式，以更高的攝像機(jī)資源利用實(shí)現(xiàn)全場景需求滿足覆蓋，并在ISV廠商更靈活聚焦客戶需求，縮短研發(fā)周期，構(gòu)建融合攝像機(jī)廠商，ISV提供商及客戶的完美生態(tài)圈，開啟安防新篇章。我們相信華為智能安防與合作伙伴共同進(jìn)化，共同迎接智能時代的挑戰(zhàn)和機(jī)遇，積極探討生態(tài)系統(tǒng)在戰(zhàn)略、資源和能力上如何協(xié)同，在AI時代開放共贏，共同譜寫智能交通新篇章。

　　下列術(shù)語和定義適用于本文件。

　　普通攝像機(jī)Non-intelligent camera：只具備基本數(shù)據(jù)采集和上傳數(shù)據(jù)到監(jiān)控中心的監(jiān)控攝像機(jī)。

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

　　軟件定義攝像機(jī)Software defined camera：具備多智能應(yīng)用按需部署，并行運(yùn)行，獨(dú)立替換的智能攝像機(jī)，通過豐富的軟件組合滿足多樣化場景需求，并依托軟件，實(shí)現(xiàn)快速業(yè)務(wù)創(chuàng)新。

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

　　管理中心SDC controller：位于智能監(jiān)控系統(tǒng)平臺的一個模塊，用來管理監(jiān)控系統(tǒng)中所有算法的注冊，注銷，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(yuǎn)程的，支持提供算法快速集成，在線訓(xùn)練，在線調(diào)試及認(rèn)證上傳到算法倉的功能，發(fā)布公共的算法開發(fā)API及服務(wù)文檔的集成開發(fā)環(huán)境，打造系統(tǒng)的開放性，讓ISV廠商可以實(shí)現(xiàn)快速集成和開發(fā)。

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