在新型城鎮(zhèn)化建設進程中，社會環(huán)境的復雜性日益增加，為了更好的保障人們的安全，視頻監(jiān)控已被廣泛應用到公共安全、家庭安全等多種場合。而隨著視頻監(jiān)控系統(tǒng)的應用，全天候監(jiān)控成為剛需，現(xiàn)有設備弊端也逐步顯現(xiàn)——在外界光照度不充分的情況下，無法獲取清晰有色彩的視頻及圖片。
為了解決夜間“看得清”的問題，攝像機研制者最初通過加載補光燈的方式進行調(diào)整，補光燈雖然能提供足夠的光照度，但同時也造成“光污染”，影響周邊環(huán)境，導致其他事故的發(fā)生;其次，由于補光燈呈現(xiàn)出的光照度隨著距離而衰弱，導致攝像機僅僅能拍攝到光照度充裕的區(qū)域，無法實現(xiàn)大場景或遠景的拍攝。
為了降低光污染，企業(yè)還提出利用柔光燈進行補光，但其性質(zhì)依然如同補光燈，僅僅解決了小場景下的拍攝需求。
星光級攝像機，全彩夜視的開始
如何解決大場景、遠景下“看得清”的問題?
設備提供商把目光投入到軍工領域的紅外技術(shù)——其通過在攝像機上加載紅外發(fā)光二極管，從而讓攝像機內(nèi)的感光傳感器能識別場景的圖像。
這一技術(shù)的出現(xiàn)，極大降低補光燈光污染的問題，但新的問題也逐步顯現(xiàn)——在紅外傳感器的輔助下，其畫面喪失了彩色畫質(zhì)，用戶在黑白視頻中無法快速有效識別目標的特征值;同時，由于紅外傳感器照度的范圍有效，室外攝像機最遠拍攝范圍在30-50米，無法滿足日益復雜的場景。
針對這一問題，在2014年，星光級攝像機被正式推向商用市場。星光級全彩攝像機的問世，開啟了視頻監(jiān)控夜間全彩新時代，其僅需通過路燈即可實現(xiàn)全彩拍攝。而對于用戶來說，該攝像機的出現(xiàn)，讓夜間也能準確還原目標物體的特征值，有效提升工作效率。
微光攝像機視頻效果 | 圖片來源于微光攝像機視頻截圖
雖然該攝像機能在路燈的輔助下實現(xiàn)夜間全彩，但光照度一旦繼續(xù)降低，其畫質(zhì)將呈現(xiàn)出斷崖式損失——畫面拖延、噪點增加等問題隨著光照度降低而增加，在弱光環(huán)境下依然無法對特定目標的識別。
為了解決弱光環(huán)境下的問題，星光級攝像機依然會搭配紅外傳感器及補光燈，從而彌補在弱光環(huán)境的補光問題。
為了更好的實現(xiàn)夜間全彩，安防企業(yè)對攝像機的硬件及軟件進行了全面優(yōu)化——采用大靶面?zhèn)鞲衅?、配置F1.0大光圈鏡頭和ISP圖像信號處理技術(shù)，通過這三方面的全面提升，黑光攝像機被正式推向市場。
ISP，全彩攝像機的核心要素
值得注意的是，在黑光攝像機中，ISP成為最為關鍵的一環(huán)——ISP通過對Sensor所采集的視頻數(shù)據(jù)進行黑電平校正、鏡頭陰影校正、壞點校正、顏色插值、去除噪聲等十余種數(shù)據(jù)進行調(diào)整，從而輸出清晰可見的視頻或圖片。
ISP原理圖 | 圖片來源于CSDN
ISP原理雖然簡單，但由于涉及十余種模塊及2000-3000的參數(shù)量，需要專業(yè)人員對各模塊數(shù)據(jù)進行調(diào)校，這也導致企業(yè)不得不招聘大量專業(yè)人員，對攝像機在不同場景及環(huán)境下的ISP進行調(diào)整及校對，從而呈現(xiàn)出更為良好的畫質(zhì)。
面對這一問題，深圳深知未來智能有限公司(以下簡稱“深知未來”)聯(lián)合創(chuàng)始人&CEO張齊寧提出AI ISP的解決方案。
AI ISP，讓攝像機不再依靠“星光”
“人的視角并不是天生就擁有的，可神經(jīng)元對光的感受器官，是隨著我們出生就擁有的。隨著神經(jīng)網(wǎng)絡對其不斷訓練及調(diào)整，它將為大腦呈現(xiàn)出更清晰的視覺效果。而深知未來要做的就是通過AI的神經(jīng)網(wǎng)絡對ISP進行自主調(diào)節(jié)，從而使其適應各類場景及環(huán)境?！? 深知未來CEO張齊寧對a&s編輯說到。
聯(lián)合創(chuàng)始人&CEO張齊寧
眾所周知，攝像機就如人類的眼睛，其鏡頭就是眼睛中的晶體，感光設備則是視網(wǎng)膜。正常人所看到五彩繽紛的世界，是從嬰兒時期不斷通過眼睛查看世界，并在視覺中樞神經(jīng)元的訓練下，在腦部形成的色彩。
而在攝像機中，AI就如同神經(jīng)元，ISP就是視覺中樞，深知未來要做的就是在攝像機中的ISP增加“神經(jīng)元”，讓攝像機不再需要人類的調(diào)整及校對，即可實現(xiàn)自主調(diào)整，從而滿足夜視的需求。
“目前感光芯片已經(jīng)實現(xiàn)十億、幾十億的分辨率，但在AI ISP這一領域，在近十年的時間里，它并沒有十分突出的成績?！?張齊寧說道。
與其他AI相似，AI ISP在最初也需面對自主學習能力的問題。而在同一時刻，傳統(tǒng)企業(yè)通過增加人力的方式來對ISP進行調(diào)節(jié)，在短期內(nèi)效果遠超初始階段的AI，并成功推動相關攝像機產(chǎn)品的落地。但隨著時間的推移，AI在大量數(shù)據(jù)及算法的支持下，其學習能力呈現(xiàn)出飛躍式發(fā)展。
張齊寧表示，隨著計算規(guī)模上升、數(shù)據(jù)規(guī)模上升、神經(jīng)網(wǎng)絡模型層數(shù)增加，AI算法將全面超越傳統(tǒng)算法，這為AI技術(shù)顛覆傳統(tǒng)技術(shù)提供了基礎。
對此，蟄伏數(shù)年的深知未來，終于迎來屬于自己的時代!
“我們認為現(xiàn)在是可以發(fā)布這項技術(shù)的時候，它相對于傳統(tǒng)技術(shù)來說，已經(jīng)有非常明顯的優(yōu)勢?！?張齊寧說道。
動態(tài)效果對比示例圖
知影?AI ISP，正式公布在大眾面前。
與傳統(tǒng)攝像機相比，搭載知影?AI ISP技術(shù)的攝像機，其無需搭配任何補光設備，即可實現(xiàn)夜間全彩的效果，即使在0.0001Lux的環(huán)境下，依然可以正常顯示前端場景，視頻色彩偏差小、色彩還原度較為準確。
靜態(tài)效果對比示例圖
據(jù)深知未來CEO張齊寧介紹，知影?AI ISP主要有以下優(yōu)點：
1、 自主學習能力：基于人工智能的自主學習能力，知影?AI ISP在使用中依然會不斷自主學習，從而適應更多的場景;
2、 降低噪聲：隨著光照度的降低，傳統(tǒng)攝像機所傳輸?shù)囊曨l數(shù)據(jù)也將呈現(xiàn)出較多的噪聲。深知未來通過建立上億個參數(shù)組成的模型，讓知影?AI ISP自主分析噪聲和信號，并自動去除噪聲信息;
3、 強光抑制：傳統(tǒng)攝像機在面對強光時雖然會自動開啟抑制效果，但同時也會導致周圍場景色彩亮度降低，嚴重影響后期視頻分析等功能。知影AI ISP在抑制強光的同時，并不會過多降低周圍場景色彩亮度，確保AI運行準確;
4、 低功耗：據(jù)介紹，知影?AI ISP相比傳統(tǒng)ISP的功耗降低90%，有效節(jié)約能耗，降低用戶使用成本;
5、 無光全彩：即使是在0.0001Lux環(huán)境，知影?AI ISP攝像機也呈現(xiàn)出清晰的畫質(zhì)，移動物體無拖影;
6、 遠景全彩：傳統(tǒng)攝像機視頻全彩范圍依賴光照度范圍，知影?AI ISP攝像機無需依賴任何光照度也可實現(xiàn)全彩拍攝。
值得注意的是，知影?AI ISP不僅可以應用在視頻監(jiān)測領域，同時還可以應用在手機等各類攝像機之中，為了更好的匹配CMOS、鏡頭等設備，深知未來對知影?AI ISP技術(shù)進行了簡化，將調(diào)試過程從6個月縮短到15天，有效推動商業(yè)化速度。
深挖場景需求，加速商用落地
隨著產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，深知未來也將把目光投入到新的領域，其將不再局限于工業(yè)等場景，張齊寧表示，未來將進一步拓展商業(yè)場景，將產(chǎn)品應用在所有場景之中，在2022年也將持續(xù)發(fā)布400萬、800萬像素的攝像機，充分滿足用戶的個性化需求。同時，基于智能汽車產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展，深知未來也將進入這一市場，推動智能汽車走向更安全、更舒適的全新自動駕駛體驗模式。
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作者：郭雷
