最近幾年，“嵌入式”和“極化”等術(shù)語逐漸變得流行起來，它們真實(shí)地呈現(xiàn)了視覺技術(shù)在智能交通系統(tǒng)（ITS）的應(yīng)用發(fā)展。
近年來，ITS涵蓋的各個(gè)層面都在迅速發(fā)展，但視頻監(jiān)控技術(shù)的發(fā)展尤為矚目。在ITS市場激烈的競爭機(jī)制驅(qū)使下，新技術(shù)不斷被研發(fā)和升級，其中，機(jī)器視覺技術(shù)的進(jìn)步將會成為其致勝的關(guān)鍵。早前，一些先進(jìn)的視覺產(chǎn)品已經(jīng)在今年的德國斯圖加特國際機(jī)器視覺展 VISION上進(jìn)行了展示，以下是對參加展會的一些視覺產(chǎn)品制造商的采訪整理。
德國相機(jī)制造商Basler的高級產(chǎn)品經(jīng)理Enzio Schneider說，“嵌入式，在幾年前只是一個(gè)流行詞，但目前已經(jīng)成長為計(jì)算機(jī)視覺重要的趨勢之一，嵌入式視覺可提供給客戶量身定制的解決方案，滿足大多數(shù)視覺行業(yè)的需求，降低成本并獲得競爭優(yōu)勢?！?br />
德國Framos公司的銷售副總裁Axel Krepil也同意這個(gè)結(jié)論。他說，“‘嵌入式視覺’是指一種通過視覺方法去理解周邊環(huán)境的機(jī)器。通過融合3D，智能傳感器，人工智能和模塊化設(shè)計(jì)等技術(shù)，創(chuàng)建出標(biāo)準(zhǔn)化和定制的系統(tǒng)，從而滿足相機(jī)的特定需求，其應(yīng)用領(lǐng)域包括汽車、廚房、消費(fèi)電子、醫(yī)療器械等等，由于需求越來越廣泛，嵌入式視覺的設(shè)備市場和微處理器市場正獲得高速發(fā)展”。
視覺成像技術(shù)
Krepil認(rèn)為，視覺成像技術(shù)可以為交通基礎(chǔ)設(shè)施提供先進(jìn)的解決方案，以提高交通參與者的安全性和便利性。
英國LED光源控制器供應(yīng)商Gardasoft的營銷經(jīng)理Jools Hudson認(rèn)為，過去幾年中相機(jī)技術(shù)主要的發(fā)展趨勢有三種：
第一，單攝像頭逐漸替換多攝像頭組合。她說，“今天的機(jī)器視覺相機(jī)遠(yuǎn)比過去的相機(jī)更加先進(jìn)，單個(gè)攝像頭已經(jīng)融合了多攝像頭組合的所有功能”。
第二，從模擬相機(jī)轉(zhuǎn)向數(shù)字相機(jī)。Hudson解釋道，“模擬相機(jī)對ITS系統(tǒng)存在固定的性能限制，比如監(jiān)控區(qū)域。而具有GigE Vision和CoaXPress接口的新型數(shù)字相機(jī)在這方面無疑更具優(yōu)勢。”
第三，民用相機(jī)轉(zhuǎn)向工業(yè)級相機(jī)，工業(yè)相機(jī)提供了更強(qiáng)大的解決方案，可在各種惡劣天氣條件下正常運(yùn)行。
正如許多人現(xiàn)在所了解到的情況一樣，極化成像已逐漸發(fā)展成為了機(jī)器視覺的主題。Lucid視覺實(shí)驗(yàn)室是在機(jī)器視覺市場中首家推出5MP鳳凰偏振彩色相機(jī)的公司。Lucid 的總經(jīng)理Torsten Wiesinger說，“該相機(jī)解決方案采用了索尼IMX250MZR／MYR CMOS 傳感器，可以提供更高的分辨率，更清晰的像素和更快的幀速率，此外，其超越可見光的新型傳感技術(shù)，如極化，短波紅外，長波紅外，紫外線，多光譜等技術(shù)變得越來越流行，明顯提高了相機(jī)的檢測能力。但是實(shí)際上，兩年前并沒有誰真正談?wù)撨^極化成像的問題，但現(xiàn)在已經(jīng)有好幾家相機(jī)制造商正在提供偏振相機(jī)。這是一個(gè)大趨勢”。
Wiesinger說，相機(jī)引入2．5GBASE－T和5GBASE－T標(biāo)準(zhǔn)是另一個(gè)很有意思的發(fā)展。這些標(biāo)準(zhǔn)將使得數(shù)據(jù)利用2．5 Gbit ／ s或5 Gbit ／ s的速度在雙絞銅線內(nèi)完成傳輸，并在千兆以太網(wǎng)和萬兆以太網(wǎng)之間創(chuàng)建兩個(gè)中間標(biāo)準(zhǔn)。 這些標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)了Cat 5e和Cat 6非屏蔽雙絞線電纜上的攝像機(jī)與計(jì)算機(jī)之間長達(dá)100米的連接。在Vision2018展上，Lucid推出了全新的5GBASE－T PoE Atlas相機(jī)，其配備了全新的31．4 MP Sony IMX342傳感器，每秒數(shù)據(jù)傳輸速率為600 MB，提供比GigE相機(jī)高5倍的帶寬，該相機(jī)可實(shí)現(xiàn)高達(dá)100米的標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)電纜更高的分辨率和更高的幀速率。
Teledyne Imaging推出的VIS、紅外線、LIDAR的多傳感器融合相機(jī)，可增強(qiáng)對象檢測性，同時(shí)改進(jìn)對象分類。 Teledyne Dalsa高級產(chǎn)品經(jīng)理Manuel Romero認(rèn)為，“過去兩年里，機(jī)器視覺、人工智能和深度學(xué)習(xí)技術(shù)是提高智能交通系統(tǒng)的安全性和可靠性的關(guān)鍵要素。比如，為自動駕駛汽車增加行人紅外傳感器，改善了人類與無生命物體的區(qū)別，減少了行人事故的發(fā)生，嵌入了先進(jìn)的視覺技術(shù)和深度學(xué)習(xí)技術(shù)的智能交通系統(tǒng)，通過全面評估大數(shù)據(jù)，能夠模仿人類識別能力來實(shí)現(xiàn)某些行為特征識別，從而做出更明智的動態(tài)決策”。
嵌入式愿景
隨著新興技術(shù)發(fā)展越來越快，嵌入式視覺的競爭也日漸激烈化，很多公司迫切尋找行業(yè)最關(guān)注的領(lǐng)域進(jìn)行轉(zhuǎn)型的案例屢見不鮮。Wiesinger說，“由于越來越多的類似于工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、深度學(xué)習(xí)、嵌入式視覺等新興技術(shù)的推動，該行業(yè)也發(fā)生了很大的轉(zhuǎn)變，除了IEEE 1588，IEEE 802．1工作組正在研發(fā)更具標(biāo)準(zhǔn)化的時(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò)（TSN）技術(shù)，該技術(shù)將在以太網(wǎng)連接設(shè)備之間提供具備確定性的可靠操作。這些解決方案將在同一物理網(wǎng)絡(luò)上提供更關(guān)鍵的實(shí)時(shí)通信，保證延遲性和低抖動連接。另一個(gè)有意的動作是，由VDMA領(lǐng)導(dǎo)的OPC UA Vision標(biāo)準(zhǔn)，可輕松將工業(yè)4．0中的機(jī)器視覺與未來智能工廠集成”。
Gardasoft的Hudson表示，由于對成像智能化的需求日漸增加，智能交通領(lǐng)域的發(fā)展越來越迅速，同時(shí)也刺激了制造商對許多硬件和軟件的創(chuàng)新來滿足市場需求，最令人期待的趨勢是將機(jī)器視覺和深度學(xué)習(xí)整合到ITS里，利用這些技術(shù)方案來分析交通流量模式，從而達(dá)到緩解交通擁堵的目的。
Enzio Schneider指出，目前還有許多類似于安全、物聯(lián)網(wǎng)和智慧城市等市場尚未被機(jī)器視覺技術(shù)完全滲透。隨著嵌入式處理器，圖像傳感器和攝像頭的價(jià)格逐漸下降，即成本降低的驅(qū)使下，計(jì)算機(jī)視覺解決方案對這些市場將變得更具吸引力，這樣的趨勢繼續(xù)持續(xù)下去，視覺行業(yè)將會完全滲透進(jìn)交通領(lǐng)域。
Axel Krepil認(rèn)為，視覺技術(shù)在未來將會無處不在。機(jī)器人、物聯(lián)網(wǎng)、智能家居、以及娛樂等行業(yè)都將受益于視覺技術(shù)，但是，實(shí)時(shí)視覺在交通領(lǐng)域的自動駕駛汽車、共享汽車系統(tǒng)、智能停車、交通基礎(chǔ)設(shè)施等層面更具潛力，而視覺成像技術(shù)也將成為解決自動駕駛和交通管理遇到的各種挑戰(zhàn)所必須的基礎(chǔ)技術(shù)。
同時(shí)，這也引出了最重要的問題：我們在應(yīng)用該技術(shù)的時(shí)候，是否會變得更聰明？
智能處理
“當(dāng)然，”Axel Krepil堅(jiān)定地認(rèn)為，“視頻成像技術(shù)讓機(jī)器像人一樣擁有了眼睛，同時(shí)，智能處理算法可以協(xié)助其自動識別和反應(yīng)周圍的環(huán)境，比如自動駕駛汽車或無人機(jī)，也是通過智能識別道路狀況來避免碰撞事故的發(fā)生。就實(shí)用案例來說，具有高精度圖像識別的嵌入式攝像系統(tǒng)即使在光線條件較差的情況下仍然可以實(shí)現(xiàn)24小時(shí)全天候?qū)崟r(shí)監(jiān)控，為監(jiān)控中心提供圖像數(shù)據(jù)，并通過智能處理算法對交通流量進(jìn)行實(shí)時(shí)評估，以改善交通安全，平衡交通流量，實(shí)現(xiàn)對整個(gè)城市路網(wǎng)流量的總體調(diào)控?！?br />
Torsten Wiesinger認(rèn)為視覺技術(shù)的未來極具潛力。隨著OPC－UA－TSN通訊標(biāo)準(zhǔn)和OPC Vision Initiative的出現(xiàn)，工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)公司可以利用單個(gè)以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)支持時(shí)間敏感型網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用（TSN），同時(shí)，由于OPC－UA－TSN標(biāo)準(zhǔn)可以應(yīng)用于計(jì)算機(jī)的各個(gè)節(jié)點(diǎn)（例如：攝像機(jī)，PC，PLC和基于串口服務(wù)器的系統(tǒng)），因此它在開發(fā)基于邊緣和云端的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中用處很大。
Jools Hudson認(rèn)為視覺技術(shù)的前景同樣樂觀。她說，“機(jī)器學(xué)習(xí)和人工智能技術(shù)的日益普及肯定會對智能交通系統(tǒng)（ITS）產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。相機(jī)識別的信息越來越精準(zhǔn)可靠，例如乘客數(shù)量、駕駛員行為，以及車牌和車輛型號等等。隨著圖像捕獲技術(shù)越來越先進(jìn)，相對的，ITS提供商們對新技術(shù)的需求也在不斷增長“。
Schneider認(rèn)為，變“聰明”的關(guān)鍵取決于你想表達(dá)的內(nèi)容。她說，“如果你的意思是，我們在使用嵌入該技術(shù)的應(yīng)用程序時(shí)，是否可以進(jìn)一步理解這個(gè)應(yīng)用程序的運(yùn)行處理模式，那么答案是——不會，因?yàn)槌绦蜓邪l(fā)過程具備高復(fù)雜性，研發(fā)公司為了讓用戶更便于理解和使用，只會提供簡易的操作入口，用戶本身根本沒辦法理解各種程序的具體細(xì)節(jié)?！?br />
“但是，那么我們通過使用各種程序（例如交通、停車等）是否會變得更聰明，使容易達(dá)成目的，那么答案是不一定。同時(shí)，你收集到了大數(shù)據(jù)，單如果沒有足夠的能力進(jìn)行分析處理也無濟(jì)于事，從長遠(yuǎn)來看，你必須得到AI 、機(jī)器學(xué)習(xí)等技術(shù)的支持?！?br />
關(guān)于視覺技術(shù)的應(yīng)用，很多人在許多問題上達(dá)成了一致意見，但在某些關(guān)鍵領(lǐng)域仍然存在一定的分歧。要證明預(yù)測的準(zhǔn)確性是一件很棘手的事情，但視覺技術(shù)將會為未來的ITS解決方案提供一個(gè)極具誘惑力的愿景。
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