安防監(jiān)控領(lǐng)域高級嵌入式分析系統(tǒng)解析

“嵌入式分析”的概念與特征

我們知道,嵌入式分析技術(shù)將嵌入式系統(tǒng)與人類理性融為一體，使系統(tǒng)能夠分析信息，做出明智的決策。雖然嵌入式分析技術(shù)適用于各種行業(yè)，不過大多數(shù)嵌入式分析應(yīng)用都共同擁有一系列技術(shù)特征，包括：

多樣化的算法

嵌入式系統(tǒng)是在大量數(shù)學(xué)、統(tǒng)計、信號以及影像處理技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展而來的。它將這些技術(shù)與機(jī)器學(xué)習(xí)、模式識別以及其它類型的算法融為一體。對應(yīng)用而言，這些算法的組合方式趨于唯一，往往每種算法都需要稍作調(diào)整。這使可編程處理器和一般以可重復(fù)使用軟件庫形式存在的高靈活軟件都非常重要;

快速處理、可預(yù)測時延

嵌入式分析會生成大量必須實(shí)時處理的計算負(fù)載。此外，分配給處理的時間還必須是有界限和確定的，否則系統(tǒng)的定時將關(guān)閉。具有并行性的高級架構(gòu)可在這方面給予幫助;

高數(shù)據(jù)吞吐量

實(shí)際上所有嵌入式處理應(yīng)用都涉及某種極度數(shù)據(jù)吞吐量。大量數(shù)據(jù)都是從傳感器、攝像機(jī)、麥克風(fēng)以及其它輸入設(shè)備輸入系統(tǒng)的。數(shù)據(jù)必須快速完成處理，而且這些通常涉及大量數(shù)據(jù)的結(jié)果也必須迅速輸出。嵌入式分析系統(tǒng)需要層級存儲器構(gòu)造、高級直接存儲器訪問 (DMA) 控制器以及寬存儲器接口等高級解決方案，才能保持高數(shù)據(jù)吞吐量;

低功耗

許多嵌入式分析應(yīng)用都屬于移動系統(tǒng)或深度嵌入式系統(tǒng)，其可能能夠接入電網(wǎng)，也可能不能。低功耗通常是必不可少的;

低成本

IP 安防攝像機(jī)、智能電視與游戲機(jī)等許多支持嵌入式分析的系統(tǒng)對成本都很敏感，而且還需要考慮各種技術(shù)要求。兩者的平衡是一個挑戰(zhàn)。

嵌入式分析在監(jiān)控領(lǐng)域的應(yīng)用

安全監(jiān)控系統(tǒng)整合嵌入式分析技術(shù)也有一段時間了。最初，是將分析功能連同數(shù)據(jù)壓縮/解壓縮算法一起部署，用于優(yōu)化與安全系統(tǒng)有關(guān)的通信帶寬。這引起了更加深入的嵌入式分析應(yīng)用，尤其是將視覺相關(guān)分析功能用于物業(yè)與基礎(chǔ)設(shè)施以及交通狀況等的自動實(shí)時監(jiān)控應(yīng)用。此外，大量離線視頻分析的實(shí)施還一直用于取證目的。

除了視覺分析，聲音處理技術(shù)也正在將嵌入式音頻分析功能帶給安全應(yīng)用。攻擊、爆炸、警報器、碰撞、闖入以及其它有麻煩的聲音都會觸發(fā)告警。此外，安全監(jiān)控系統(tǒng)還實(shí)施多個麥克風(fēng)或聲音傳感器來分析和判斷具體聲源所在的位置或聲源方向。

除了在安全應(yīng)用中實(shí)施純視覺或純聲音分析以外，在某些系統(tǒng)中，嵌入式分析還在某些系統(tǒng)中將兩種傳感技術(shù)結(jié)合在一起。

嵌入式分析在生物識別領(lǐng)域的應(yīng)用

在聲音輔助視頻分析 (SAVA) 中，音頻分析檢查待查環(huán)境的聲音場景并提供視頻不容易發(fā)現(xiàn)的更多相關(guān)活動信息。系統(tǒng)先檢測到玻璃破碎的聲音，經(jīng)嵌入式分析后，安全監(jiān)控攝像機(jī)可能重新指向聲音發(fā)出的區(qū)域?；蛘咔秩肼曇艨赡軙岣咛囟〝z像機(jī)的分辨率獲得更加清晰的影像。此外，聲音識別還可幫助判斷大量錄制安全監(jiān)控視頻的相關(guān)性。聲音識別甚至可在潛在安全風(fēng)險部分遮擋或隱藏的情況下，或在其出現(xiàn)在攝像機(jī)視野前發(fā)出警告。發(fā)揮視頻與音頻的互補(bǔ)作用，能夠提供一種強(qiáng)大的框架，實(shí)現(xiàn)可增強(qiáng)告警檢測率的高系統(tǒng)可靠性。

需要嵌入式分析功能的安全系統(tǒng)可充分利用C6000TMDSP、達(dá)芬奇TM視頻處理器以及其它片上系統(tǒng)(SoC)器件提供的眾多功能。這些可編程器件除了低功耗與強(qiáng)大的處理功能外，還可針對高帶寬數(shù)據(jù)傳輸進(jìn)行架構(gòu)設(shè)計。專門用于嵌入式分析的綜合工具環(huán)境可縮短開發(fā)周期，加速產(chǎn)品上市進(jìn)程。

達(dá)芬奇 DMVAx視頻處理器可針對嵌入式分析安全應(yīng)用提供各種功能。其中部分功能包括集成型視頻分析加速、業(yè)界首款視覺協(xié)處理器、影像協(xié)處理器，以及支持面部檢測、視頻穩(wěn)定、噪聲過濾以及其它功能的完整視頻處理子系統(tǒng)。TI DMVAx處理器建立在 ARM9TM內(nèi)核基礎(chǔ)之上，提供TI Smart AnalytICs支持，其中包含五種基本嵌入式分析功能：攝像機(jī)篡改檢測、智能動作檢測、觸發(fā)區(qū)(可檢測分析從一個區(qū)域運(yùn)動到另一個區(qū)域的對象)、對象計數(shù)，以及可逐幀跟蹤并標(biāo)識對象的數(shù)據(jù)流元數(shù)據(jù)。

智能編解碼器技術(shù)是DMVAx處理器嵌入式分析功能的內(nèi)在組成部分，在分析應(yīng)用中可提高編解碼器效率。例如，智能編解碼器技術(shù)可以同面部檢測共同運(yùn)用，分配更多的位元給影像外觀，從而可為需要檢測的區(qū)域?qū)崿F(xiàn)更高的分辨率。

支持互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議(IP)連接的數(shù)字?jǐn)z像機(jī)參考設(shè)計，可簡化開發(fā)，幫助開發(fā)人員集中精力開發(fā)使其產(chǎn)品在競爭中脫穎而出。這些參考設(shè)計建立在包括DMVAx在內(nèi)的TI達(dá)芬奇視頻處理器與IP攝像機(jī)軟件套件基礎(chǔ)之上。TI數(shù)字媒體視頻分析庫(DMVAL)包含裝配嵌入式分析安全系統(tǒng)所需的大量基本功能。TI視覺庫(VLIB)是嵌入式分析應(yīng)用的另一個構(gòu)建塊，可加速安全、汽車以及其它應(yīng)用嵌入式分析系統(tǒng)中的視覺子系統(tǒng)開發(fā)。

嵌入式分析在生物識別領(lǐng)域的應(yīng)用

許多生物識別特征可用于驗(yàn)證身份，包括手部和面部幾何體、視網(wǎng)膜掃描以及指紋分析。例如，指紋掃描儀可用于公共安全設(shè)施、手機(jī)、筆記本電腦、醫(yī)療保健設(shè)施乃至本地健身房的身份驗(yàn)證，以實(shí)現(xiàn)便捷訪問個人信息及樓宇安全，防止外人進(jìn)入。

處理這些應(yīng)用的系統(tǒng)首先采集手部、面部、視網(wǎng)膜或者指紋的“圖像”，分析影像獲得生物識別數(shù)據(jù)，并存儲該數(shù)據(jù)到數(shù)據(jù)庫中用于日后匹配。在用于手機(jī)和筆記本電腦等移動電子產(chǎn)品時，這些應(yīng)用通常必須是超低功耗的。采集和處理面部、虹膜及視網(wǎng)膜影像需要稍高的性能。

TMS320C55x超低功耗DSP是住宅或商務(wù)指紋識別系統(tǒng)的理想選擇。對有100個用戶指紋模版的系統(tǒng)，它們可滿足低于2秒的識別時間需求。由于其功耗是16位DSP業(yè)界最低的，因此用戶只需要每幾個月更換一次電池供電系統(tǒng)的電池即可。TI提供C5515 DSP指紋開發(fā)套件簡化該應(yīng)用開發(fā)。對于面部識別、虹膜識別以及其它更高性能的生物識別應(yīng)用，C674x DSP與OMAP-L138 DSP+ARM?處理器非常理想。

結(jié)束語

嵌入式分析正在重塑日常生活中遇到的技術(shù)的形象。過去，問題首先會提交給計算機(jī)，然后獲得答案，最后由人來決定解決方案?，F(xiàn)在嵌入式分析正在將數(shù)字處理技術(shù)運(yùn)用于問題解決，由系統(tǒng)決定解決方案。實(shí)現(xiàn)嵌入式分析應(yīng)用的技術(shù)難題的多樣化和獨(dú)特性就和解決它們的方法一樣。令人欣慰的是，TI的嵌入式處理器創(chuàng)新可直接解決這些難題。