在AI時代，新的算法、芯片層出不窮，推動圖像識別技術向更深處發(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)務現(xiàn)狀：

　　1）需求多變化快：在傳統(tǒng)的卡口，進道路卡口監(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滿足需求增長及自生長。

　　2）算法精度要求高：由于警務編制及人員有限對算法精度的要求在不斷提升，如機場安檢，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道路，在這樣的復雜現(xiàn)狀情況下，如何實現(xiàn)最大化利用現(xiàn)有硬件資源的情況下實現(xiàn)交通管理的智慧升級，實現(xiàn)及時的算法更新，滿足多交通應用場景及法規(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：道路交通管理受天氣影響較大，如何實現(xiàn)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題，沒有全天候的高清圖像采集就無法實現(xiàn)進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智能感知場景主動實現(xiàn)高清監(jiān)控。

　　業(yè)界攝像機普遍采用軟硬件強耦合的開發(fā)模式，功能升級需要重新啟動，會導致新算法的開發(fā)和對應款型攝像機硬件耦合，開發(fā)周期較長且一家廠商無法具備所有算法能力，當用戶希望在不同廠商間更換算法時，需要更換攝像機才能實現(xiàn)。在技術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雜多變的智慧交通市場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，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，簡稱SDC）是新一代的攝像機，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)能夠實現(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用的前提，隨著未來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器來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。

　　軟硬件解耦：軟件定義攝像機通過開放操作系統(tǒng)，實現(xiàn)基礎攝像機硬件能力，及智能能力接口化開放，進而支持智能業(yè)務開發(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，在線升級部署，實現(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用。

　　AI算法可實戰(zhàn)：算法的精度在實戰(zhàn)業(yè)務中通常會隨著場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(xù)自學習，通過不斷優(yōu)化及調整模型，達到高精度場景貼合，實現(xiàn)高可靠的實戰(zhàn)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，可實時管控所有攝像機，進行批量升級、批量參數(shù)配置和維護，提高SDC的運維效率。

　　架構是一個軟件系統(tǒng)的骨架，要實現(xiàn)開放的OS架構，首先要改變的就是傳統(tǒng)的一體化架構，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（SDC）包括三大組件：SDC OS，SDC Studio，SDC Controller。

　　SDC OS：軟硬件解耦，應用場景可按需定義，提供多算法共享算力的任務調度能力，打造攝像機的“操作系統(tǒng)”。支持容器化的軟硬件解耦，基礎業(yè)務功能與智能業(yè)務功能解耦，能夠支持多算法并行運行，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)務不中斷。

　　SDC Studio：為提升攝像機智能算法和應用開發(fā)效率而生。提供在線聯(lián)調平臺，提供通用算法模型、算法模型文件格式轉換、數(shù)據(jù)的自動標注等服務，降低開發(fā)成本，提升調測效率。

　　SDC Controller：基于SDCOS開放性軟件架構，結合算法商城，通過SDC Controller對華為SDC進行管理，實現(xiàn)智能應用和算法的在線迭代，持續(xù)演進。

圖3-1軟件定義攝像機架構圖

　　SDC OS通過應用容器技術為APP提供資源可控，公共可隔離的安全運行環(huán)境，并實現(xiàn)了智能應用的動態(tài)加載運行及在線升級不中斷業(yè)務的能力，此外SDC OS實現(xiàn)了基礎硬件能力服務化及公共的軟件服務能力，包括協(xié)議服務轉換等能力接口化，進一步實現(xiàn)了軟硬件的解耦，這種架構更加開放，有助于實現(xiàn)攝像機硬件資源的最大可持續(xù)應用，支持用戶應用的在線升級部署，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，軟件定義攝像機將解決這種重復投資的問題，用戶可根據(jù)場景進行攝像機的自主定義，來適應不同的業(yè)務需求。

　　SDC Controller具備基礎的攝像機運維能力：攝像機工勘規(guī)劃、用戶管理、攝像機注冊、搜索、基礎參數(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(guī)劃，支持查看攝像機詳情。例如，攝像機的設備、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，并實現(xiàn)第三方算法下載到SDC Controller、支持對單個攝像機進行第三方算法操作，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，提供基礎模型工具集、支持在線學習、訓練，為開發(fā)者提供基礎的AI模型開發(fā)環(huán)境。提供云服務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)者遠程接入攝像機進行算法的調試，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一站式開發(fā)工具鏈

　　當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?shù)氐臄?shù)據(jù)進行訓練。經(jīng)濟學上說分工產(chǎn)生效能，每個企業(yè)、每個組織都要有自己的核心能力，在新的時代找準自己的定位，明確分工，是成功的關鍵，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、綜合應用、情指勤督一體化應用上為交警用戶提供解決方案，并得到用戶的高度認可。同時華為聯(lián)合伙伴為機場、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)者愛護為，為開發(fā)者提供全流程支持與服務。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用融合，構建差異化的創(chuàng)新解決方案。社區(qū)提供：SDK/開發(fā)文檔/開發(fā)工具/技術支持等開發(fā)相關資源；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，獲得技術支持；遠程實驗室，提供對接調試環(huán)境。開發(fā)者基于這些支持進行二次開發(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相機也已得到成熟應用，然而如何實現(xiàn)全天候，全場景下自感知、自學習，實現(xiàn)環(huán)境自適應，這是軟件定義攝像機所帶來的重新定義，環(huán)境自適應及多場景多算法按需加載，可持續(xù)更新生長的攝像機能力。

　　多算法并行指的是相機可以同時運行多個子算法，每個子算法只完成單個業(yè)務功能。對于智能交通攝像機來講，多算法將大大增加相機應用率，對于卡口相機可同時實現(xiàn)例如：人臉檢測、人臉識別、人臉屬性提取、人體抓拍、機動車抓拍等業(yè)務，對于交通規(guī)則相機可支持多種規(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又可以加載多種分析算法。這種多種算法并行可以同時實現(xiàn)多種檢測業(yè)務，多種智能化，實現(xiàn)交通相機一款多用的目的。

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因為使用容器化實現(xiàn)app運行隔離，安全可控。在單一的街道場景中可以同時運行車輛，車牌，人臉，及人體多個算法進行檢測，實現(xiàn)人車物同時抓拍識別，高效有序，安全可靠。

　　高清已經(jīng)是當今安防攝像機的基礎能力，主要是通過感光元器件和圖像編碼調優(yōu)來解決清晰度問題。但由于在交通應用中，由于相機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)特殊場景進行手動調參，即使可以通過軟件預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。軟件定義攝像機將對場景自識別能力放入攝像機中，攝像機可自動識別當前所處場景，根據(jù)當前的天氣條件、光線條件自動調優(yōu)成像參數(shù)。如馬路上朝西安裝了監(jiān)控車輛的攝像機，在上午、中午、晚上時，實時監(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，強對光場景致使畫面過曝，嚴重影響畫面中車輛的成像，無法清楚的識別車牌、車款、顏色等關鍵信息。當有了場景自適應的能力后，攝像機根據(jù)畫面成像效果可判斷出強對光場景，自動開啟寬動態(tài)效果，同時可根據(jù)光線的強弱調整寬動態(tài)的級別。隨著AI算法對特殊場景的訓練越來越多，攝像機場景自適應能力也會越來越強，最終實現(xiàn)24小時的全天候高清。

　　任何算法在應用到實際業(yè)務場景時由于訓練模型的變化，實際場景等因素的限制都會同理想精度有一定差距，采取在實際業(yè)務場景中植入訓練模型，持續(xù)根據(jù)新的實際交通場景，時刻調整模型參數(shù)，將實際場景獲取的視頻，圖像數(shù)據(jù)進行自動化清洗、標注后作為訓練集對原有的訓練模型進行訓練，進行模型參數(shù)調整并實現(xiàn)最終模型優(yōu)化，使得學習模型更加適應于現(xiàn)場應用，結果精確度更高，并能將獲得的更優(yōu)模型啟動并實際應用，進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)有設備的能力，降低整網(wǎng)改造的成本，是當前視頻監(jiān)控系統(tǒng)方案設計需要考慮的問題。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進行引流、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道、十字路口等場景。

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，按需部署，不需要中斷其他基礎業(yè)務，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用中，如過針對當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算法更新命令，即可無業(yè)務中斷實現(xiàn)新算法部署及算法版本升級，極大減少資源浪費和監(jiān)控數(shù)據(jù)的流失。

　　隨著更多的人工智能實踐和安防系統(tǒng)的應用，算法成熟度的提升將解鎖更多的應用場景，在云化、彈性和自學習的平臺支撐下，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)務決策環(huán)節(jié)，實現(xiàn)完整的閉環(huán)，促進決策的科學性，縮短決策的時間，推動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(jiān)控前端重要的設備，具備軟件定義能力，將為客戶提供更高效的app升級模式，以更高的攝像機資源利用實現(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，構建融合攝像機廠商，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化，共同迎接智能時代的挑戰(zhàn)和機遇，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。

　　下列術語和定義適用于本文件。

　　普通攝像機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。

　　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：進行人臉識別、人體屬性及車牌識別，并進行告警）的監(jiān)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，通過豐富的軟件組合滿足多樣化場景需求，并依托軟件，實現(xiàn)快速業(yè)務創(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程的，支持提供算法快速集成，在線訓練，在線調試及認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，轉發(fā)，解碼，檢索等監(jiān)控平臺能力。