安防監控領域高級嵌入式分析系統解析

　　“嵌入式分析”的概念與特征

　　嵌入式分析技術將嵌入式系統與人類理性融為一體，使系統能夠分析信息，做出明智的決策。雖然嵌入式分析技術適用于各種行業，不過大多數嵌入式分析應用都共同擁有一系列技術特征，包括：

　　1.多樣化的算法

　　嵌入式系統是在大量數學、統計、信號以及影像處理技術的基礎上發展而來的。它將這些技術與機器學習、模式識別以及其它類型的算法融為一體。對應用而言，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整。這使可編程處理器和一般以可重復使用軟件庫形式存在的高靈活軟件都非常重要;

　　2.快速處理、可預測時延

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

　　3.高數據吞吐量

　　實際上所有嵌入式處理應用都涉及某種極度數據吞吐量。大量數據都是從傳感器、攝像機、麥克風以及其它輸入設備輸入系統的。數據必須快速完成處理，而且這些通常涉及大量數據的結果也必須迅速輸出。嵌入式分析系統需要層級存儲器構造、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，才能保持高數據吞吐量;

　　4.低功耗

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

　　5.低成本

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

　　嵌入式分析在監控領域的應用

　　安全監控系統整合嵌入式分析技術也有一段時間了。最初，是將分析功能連同數據壓縮/解壓縮算法一起部署，用于優化與安全系統有關的通信帶寬。這引起了更加深入的嵌入式分析應用，尤其是將視覺相關分析功能用于物業與基礎設施以及交通狀況等的自動實時監控應用。此外，大量離線視頻分析的實施還一直用于取證目的。

　　除了視覺分析，聲音處理技術也正在將嵌入式音頻分析功能帶給安全應用。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告警。此外，安全監控系統還實施多個麥克風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。

　　除了在安全應用中實施純視覺或純聲音分析以外，在某些系統中，嵌入式分析還在某些系統中將兩種傳感技術結合在一起。

　　嵌入式分析在生物識別領域的應用

　　在聲音輔助視頻分析(SAVA)中，音頻分析檢查待查環境的聲音場景并提供視頻不容易發現的更多相關活動信息。系統先檢測到玻璃破碎的聲音，經嵌入式分析后，安全監控攝像機可能重新指向聲音發出的區域。或者侵入聲音可能會提高特定攝像機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控視頻的相關性。聲音識別甚至可在潛在安全風險部分遮擋或隱藏的情況下，或在其出現在攝像機視野前發出警告。發揮視頻與音頻的互補作用，能夠提供一種強大的框架，實現可增強告警檢測率的高系統可靠性。

　　需要嵌入式分析功能的安全系統可充分利用C6000TMDSP、達芬奇TM視頻處理器以及其它片上系統(SoC)器件提供的眾多功能。這些可編程器件除了低功耗與強大的處理功能外，還可針對高帶寬數據傳輸進行架構設計。專門用于嵌入式分析的綜合工具環境可縮短開發周期，加速產品上市進程。

　　達芬奇DMVAx視頻處理器可針對嵌入式分析安全應用提供各種功能。其中部分功能包括集成型視頻分析加速、業界首款視覺協處理器、影像協處理器，以及支持面部檢測、視頻穩定、噪聲過濾以及其它功能的完整視頻處理子系統。TIDMVAx處理器建立在ARM9TM內核基礎之上，提供TISmartAnalytics支持，其中包含五種基本嵌入式分析功能：攝像機篡改檢測、智能動作檢測、觸發區(可檢測分析從一個區域運動到另一個區域的對象)、對象計數，以及可逐幀跟蹤并標識對象的數據流元數據。

　　智能編解碼器技術是DMVAx處理器嵌入式分析功能的內在組成部分，在分析應用中可提高編解碼器效率。例如，智能編解碼器技術可以同面部檢測共同運用，分配更多的位元給影像外觀，從而可為需要檢測的區域實現更高的分辨率。

　　支持互聯網協議(IP)連接的數字攝像機參考設計，可簡化開發，幫助開發人員集中精力開發使其產品在競爭中脫穎而出。這些參考設計建立在包括DMVAx在內的TI達芬奇視頻處理器與IP攝像機軟件套件基礎之上。TI數字媒體視頻分析庫(DMVAL)包含裝配嵌入式分析安全系統所需的大量基本功能。TI視覺庫(VLIB)是嵌入式分析應用的另一個構建塊，可加速安全、汽車以及其它應用嵌入式分析系統中的視覺子系統開發。

　　嵌入式分析在生物識別領域的應用

　　許多生物識別特征可用于驗證身份，包括手部和面部幾何體、視網膜掃描以及指紋分析。例如，指紋掃描儀可用于公共安全設施、手機、筆記本電腦、醫療保健設施乃至本地健身房的身份驗證，以實現便捷訪問個人信息及樓宇安全，防止外人進入。

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

　　TMS320C55x超低功耗DSP是住宅或商務指紋識別系統的理想選擇。對有100個用戶指紋模版的系統，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的電池即可。TI提供C5515DSP指紋開發套件簡化該應用開發。對于面部識別、虹膜識別以及其它更高性能的生物識別應用，C674xDSP與OMAP-L138DSP+ARM?處理器非常理想。

　　結束語

　　嵌入式分析正在重塑日常生活中遇到的技術的形象。過去，問題首先會提交給計算機，然后獲得答案，最后由人來決定解決方案。現在嵌入式分析正在將數字處理技術運用于問題解決，由系統決定解決方案。實現嵌入式分析應用的技術難題的多樣化和獨特性就和解決它們的方法一樣。令人欣慰的是，TI的嵌入式處理器創新可直接解決這些難題。