2015年，由中國安防協(xié)會組織編撰了中國安防行業(yè)“十三五”發(fā)展規(guī)劃，從戰(zhàn)略、政策法規(guī)、“平安建設(shè)”推進(jìn)、產(chǎn)業(yè)發(fā)展、市場應(yīng)用、技術(shù)創(chuàng)新、行業(yè)發(fā)展、行業(yè)管理、問題和不足以及國內(nèi)外等方面對中國安防行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀和發(fā)展環(huán)境進(jìn)行了全*位、系統(tǒng)性的分析，高屋建瓴的提出了安防行業(yè)“十三五”發(fā)展目標(biāo)和具體的措施建議，為中國安防行業(yè)發(fā)展指明了方向，規(guī)劃了路線。“十三五”已步入尾聲，徐玉波多年從事人工智能、機(jī)器視覺技術(shù)創(chuàng)新應(yīng)用工作，就這一方面對“十三五”期間的發(fā)展做一個粗淺的回顧與分析，供同行批評指正。
一、機(jī)器視覺技術(shù)發(fā)展與應(yīng)用遠(yuǎn)超規(guī)劃預(yù)期
“十三五”規(guī)劃在發(fā)展目標(biāo)中提出“深入研究和應(yīng)用人工智能、機(jī)器視覺等前沿技術(shù)并取得若干突破”；在措施與建議中提出要推動“機(jī)器視覺、語音識別、生物特征識別、安保機(jī)器人等關(guān)鍵技術(shù)的突破，提升智能技術(shù)在安防各領(lǐng)域的實戰(zhàn)應(yīng)用和效能”和視頻結(jié)構(gòu)化等智能化應(yīng)用。從實際發(fā)展情況來看，在機(jī)器視覺技術(shù)突破和應(yīng)用方面應(yīng)該說是超出了“十三五”規(guī)劃時的預(yù)期。
以人像識別為代表的機(jī)器視覺技術(shù)在安防領(lǐng)域的應(yīng)用在“十三五”期間得到了飛速的發(fā)展。早在2013年，徐玉波作為公安科技顧問參與某城市軌道交通安防系統(tǒng)的設(shè)計，就提出了利用人像識別技術(shù)來進(jìn)行布控追逃的思路并得到了主管單位的認(rèn)可，為此分別在2014、2015和2016年先后組織了三次現(xiàn)場技術(shù)測試，邀請了國內(nèi)的企業(yè)和團(tuán)隊參與測試，前兩次測試結(jié)果沒有得到主管單位的認(rèn)可，直到2016年，邀請到依圖、商湯、曠視等人工智能新秀參與測試，測試結(jié)果與前兩次相比有了質(zhì)的提升，管理單位很滿意。后來在實際運行中，在短短的半個月時間內(nèi)就先后比中并抓獲在逃人員十多名，引起了轟動。在這段時間內(nèi)，各地也都在開展動態(tài)人像識別布控系統(tǒng)的試點應(yīng)用，均取得了不少成效，從而掀起了一波動態(tài)人像識別布控系統(tǒng)的建設(shè)高潮。
隨著人像卡口建設(shè)數(shù)量的不斷增多，單靠人像比對布控已無法發(fā)揮其應(yīng)用價值，投入產(chǎn)出比越來越低。2018年，人像特征關(guān)聯(lián)聚類技術(shù)出現(xiàn)，在不依賴人臉比對庫的前提下，把同一個人在不同時間、地點拍攝到的人像進(jìn)行聚類歸檔，生成基于虛擬身份的時空軌跡庫，為公安機(jī)關(guān)提供直觀、真實、有價值的基于“人”的時空軌跡大數(shù)據(jù)，參與到警務(wù)大數(shù)據(jù)應(yīng)用，取得了很好的實戰(zhàn)效果。人像聚類技術(shù)的突破*地推動了人像卡口的大規(guī)模布建，截止到2020年6月份，某東部省份的人像卡口建設(shè)規(guī)模已接近十萬路。
在視頻結(jié)構(gòu)化方面，基于人體、車輛(機(jī)動車/非機(jī)動車)和行為特征的識別技術(shù)在日間和較好照度環(huán)境下已達(dá)到實用化程度，也超出了規(guī)劃中僅僅基于視頻結(jié)構(gòu)化描述的“語義視頻監(jiān)控系統(tǒng)”的預(yù)期，基于人體、車輛目標(biāo)特征的模糊比對的準(zhǔn)確率有了突破性的進(jìn)展，更接近于實戰(zhàn)。
借鑒人臉特征聚類，基于目標(biāo)特征模糊比對技術(shù)的人體特征聚類技術(shù)也有了突破，通過人臉+人體的特征關(guān)聯(lián)聚類，把人臉卡口和常規(guī)監(jiān)控圖像數(shù)據(jù)融合在一起，在實戰(zhàn)中發(fā)揮出了更大的威力。
在算力方面，除了在GPU上不斷提升優(yōu)化運算效率外，國產(chǎn)AI芯片的開發(fā)上也有了很大的突破，投身到AI芯片設(shè)計的企業(yè)有30余家，華為海思、寒武紀(jì)、深鑒、百度等以及安防AI四小龍也都已經(jīng)推出或即將推出不同架構(gòu)的AI芯片，涵蓋云端與邊緣、訓(xùn)練和推理，多數(shù)基于ASIC架構(gòu)，在運算效率、功耗、成本等方面有明顯的優(yōu)勢，從而推動了AI在各應(yīng)用場景的快速落地和規(guī)模化部署。
機(jī)器視覺的云端計算已具規(guī)模，但邊緣計算能力還有待提升。目前邊緣計算還主要以人臉檢測和抓拍攝像機(jī)為主，受限于邊緣計算的成本、功耗等因素，在計算能力和識別精度還有很大的發(fā)展空間。
二、安防AI行業(yè)發(fā)展異軍突起
隨著深度學(xué)習(xí)的再次興起，恰巧在“十三五”期間，人工智能在范圍全面爆發(fā)，來勢洶洶，勢不可擋。2016年(有說2017)被稱為AI元年，“十三五”也就順理成章的成為的AI的“一五”。在這個“一五”年里，資本市場在AI產(chǎn)業(yè)投入巨大，是自互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)后的又一次大規(guī)模產(chǎn)業(yè)投資。2017年，*印發(fā)《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》，2017年11月，為充分發(fā)揮人工智能企業(yè)、研究機(jī)構(gòu)的示范作用，*分別依托科大訊飛(智能語音)、阿里巴巴(城市大腦)、騰訊(醫(yī)療影像)、百度(自動駕駛)四家企業(yè)推出了首批新一代人工智能開放創(chuàng)新平臺；2018年7月，依托商湯科技建立了智能視覺開放創(chuàng)新平臺；2019年8月，*印發(fā)《新一代人工智能開放創(chuàng)新平臺建設(shè)工作指引》，先后又有10家企業(yè)入圍，從政策引導(dǎo)層面對人工智能行業(yè)發(fā)展起到了*推動作用。
國內(nèi)人工智能技術(shù)首先在安防領(lǐng)域得到快速普及和應(yīng)用，特別是人像識別技術(shù)在公共安全領(lǐng)域內(nèi)成為熱點，“平安”“天網(wǎng)”“雪亮”工程從“補(bǔ)點、補(bǔ)空、補(bǔ)盲”向“補(bǔ)臉、補(bǔ)腦、補(bǔ)智”轉(zhuǎn)變。除了傳統(tǒng)的安防企業(yè)和互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)大舉進(jìn)入AI產(chǎn)業(yè)外，也產(chǎn)生了一大批人工智能獨角獸企業(yè)，的有公認(rèn)的機(jī)器視覺算法領(lǐng)域的AI四小龍—商湯、依圖、曠視、云從，還有寒武紀(jì)、深鑒、地平線等AI芯片獨角獸企業(yè)。
在安防AI產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域，可分為四大陣營：一是包括AI四小龍和寒武紀(jì)、深鑒、地平線等AI芯片類公司在內(nèi)的AI新興企業(yè)，二是海大宇為代表的傳統(tǒng)安防企業(yè)，三是BAT為代表的互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)，四是以華為、紫光為代表的通信類企業(yè)。從“十三五”期間各自競爭與合作態(tài)勢來看，這幾大陣營之間既有競爭也有合作。在競爭層面，AI新興企業(yè)之間、傳統(tǒng)安防企業(yè)之間以及新興企業(yè)與傳統(tǒng)安防企業(yè)之間的競爭尤為激烈；而在其它陣營之間，合作大于競爭，如互聯(lián)網(wǎng)巨頭阿里巴巴先后投資了曠視、依圖和商湯三家獨角獸企業(yè)，華為也以“黑土地”戰(zhàn)略與算法企業(yè)之間存在著良好的合作關(guān)系。
四大陣營在安防市場的競爭也體現(xiàn)出不同的方向和側(cè)重點——以BAT為代表的AI企業(yè)主要從智慧城市項目入手來撬動安防市場，以AI四小龍為代表的新興企業(yè)則以算法賦能安防行業(yè)各應(yīng)用場景，以華為、紫光為代表的通信類企業(yè)則以提供多算法融合的通用化算力調(diào)度平臺為主，傳統(tǒng)安防企業(yè)則以提供從前端邊緣智能設(shè)備到云端AI解析運算平臺的全面解決方案為主。AI四小龍之一的商湯科技依托其自主原創(chuàng)的深度學(xué)習(xí)框架逐漸從算法賦能向平臺賦能轉(zhuǎn)型，幫助政府打造集模型訓(xùn)練到視覺解析的城市級智能視覺中樞系統(tǒng)，已經(jīng)走出了一條獨特的道路。
三、機(jī)器視覺為安防產(chǎn)業(yè)帶來新的市場增長點
“十二五”期間，由于技術(shù)更新迭代慢，傳統(tǒng)的安防需求幾近飽和，安防產(chǎn)業(yè)發(fā)展增長放緩。“雪亮”工程的啟動雖然為安防行業(yè)帶來一波市場機(jī)會，但在具體建設(shè)過程中往往是重數(shù)量考核指標(biāo)，輕產(chǎn)品和建設(shè)質(zhì)量，造成安防企業(yè)之間的低技術(shù)層次的競爭。機(jī)器視覺——尤其是人像識別技術(shù)的快速發(fā)展和應(yīng)用為安防產(chǎn)業(yè)帶來了新的市場增長點，以東部某經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)城市為例，在2018年以前，歷經(jīng)平安城市、天網(wǎng)工程和雪亮工程建設(shè)積累，全市公安自建的視頻監(jiān)控點位只有4萬路左右，但在2018和2019兩年時間，新增人像卡口的建設(shè)數(shù)量就達(dá)到2萬路之多，僅前端點位和存儲系統(tǒng)建設(shè)投入就達(dá)數(shù)億元；基于人像卡口數(shù)據(jù)，建設(shè)了市縣兩級人像識別與大數(shù)據(jù)系統(tǒng)，軟硬件總投資上億元。
筆者從各地公安機(jī)關(guān)了解到，雪亮工程的建設(shè)都在重點圍繞人像識別和視頻結(jié)構(gòu)化等智能視覺技術(shù)應(yīng)用來展開。從智慧城市、城市大腦等政府層面的信息化系統(tǒng)建設(shè)情況來看，也把“視覺神經(jīng)中樞”作為建設(shè)的重點，為各政府職能部門和視頻圖像智能化應(yīng)用提供算法算力和數(shù)據(jù)支撐。
四、機(jī)器視覺安防行業(yè)進(jìn)入了一個新時代
如前所述，傳統(tǒng)安防僅僅致力于解決“看得見、看得清、查得到”的問題，大量的視頻監(jiān)控還需要人來解決“看得懂”的問題。歷經(jīng)多年的平安城市、天網(wǎng)工程和雪亮工程的建設(shè)，城市公共安全視頻監(jiān)控的覆蓋密度已經(jīng)達(dá)到了接近飽和程度，除了個別區(qū)域補(bǔ)點補(bǔ)盲、城市發(fā)展規(guī)劃和設(shè)備故障帶來的局部增量外，已經(jīng)缺乏大規(guī)模的建設(shè)需求基礎(chǔ)，傳統(tǒng)安防產(chǎn)業(yè)的發(fā)展已經(jīng)遇到了天花板。反而過去積累的存量視頻監(jiān)控圖像數(shù)據(jù)資源需要盤活，現(xiàn)有的監(jiān)控設(shè)備需要升級換代。在這樣的需求背景下，機(jī)器視覺技術(shù)的出現(xiàn)為安防行業(yè)帶來了生機(jī)，通過機(jī)器來解決“看得懂”的問題，催生了兩個增量市場——一是對現(xiàn)有存量視頻圖像的云端視覺解析，二是對前端監(jiān)控設(shè)備的智能化升級。
在現(xiàn)有的算力條件下，由于對視頻的解碼和解析需要龐大的算力資源支撐，以業(yè)界通用的NVIDATeslaP4卡算力來看，單卡大可支持30路左右的1080P監(jiān)控圖像的解析處理能力，按照1萬路監(jiān)控規(guī)模來計算，需要300多塊GPU卡，折合80余臺GPU服務(wù)器。如果支持目標(biāo)特征模糊比對，還需要增加20臺特征比對服務(wù)器，同時也對視頻網(wǎng)絡(luò)傳輸帶來*的壓力。因此對存量視頻圖像的云端視覺解析只能解決部分問題，或者說只能作為一個工具，在需要時才對與案件相關(guān)的監(jiān)控錄像進(jìn)行解析處理。假如要對全量的視頻圖像進(jìn)行解析，做到隨查隨有，就必須采用云+邊的策略——即利用邊緣計算來檢測提取所關(guān)注的目標(biāo)并進(jìn)行粗略解析，再通過云端計算來進(jìn)行精細(xì)化特征解析和比對。這樣就同時催生了兩個增量市場，安防行業(yè)進(jìn)入一個新的時代。
五、未來展望
從技術(shù)發(fā)展和市場需求態(tài)勢來看，未來安防領(lǐng)域機(jī)器視覺的發(fā)展將呈現(xiàn)以下兩個方面的特點：
一是邊緣計算將成為主流。隨著機(jī)器視覺ASIC芯片的技術(shù)突破，算力不斷提升、耗電和成本不斷降低，未來的邊緣設(shè)備智能化程度和普及率將越來越高。預(yù)計在“十四五”末，經(jīng)濟(jì)較發(fā)達(dá)城市的公共安全視頻監(jiān)控設(shè)備的智能化率將超過80%，邊緣智能設(shè)備預(yù)計可以承擔(dān)80%以上的計算任務(wù)。
二是算法模型訓(xùn)練將從“象牙塔”走到“田間地頭”。機(jī)器視覺，算法是核心，數(shù)據(jù)是基礎(chǔ)，算力是加速器。目前算法的產(chǎn)生主要來源于“象牙塔“——人工智能實驗室，由于實驗室遠(yuǎn)離實際應(yīng)用場景，造成算法模型場景適應(yīng)能力差、迭代周期長等缺點。隨著深度學(xué)習(xí)平臺和算法訓(xùn)練的專業(yè)化程度不斷降低，預(yù)計到“十四五”末，算法模型訓(xùn)練將更靠近應(yīng)用場景側(cè)，和算法應(yīng)用一起將成為城市和行業(yè)機(jī)器視覺中樞的標(biāo)配雙引擎。
原標(biāo)題：“十三五” 安防領(lǐng)域機(jī)器視覺發(fā)展回顧與展望
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