智能从“芯”开始、IPC的“芯”动力 ——实测亿智电子第二代智能安防AI SoC芯片

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安防『芯』动力:亿智新一代AI SOC凸显专业能手

产能受阻、有市无价,芯片荒之后导致的“芯愁”,终归是市场又一次的大浪淘沙。安防上游,存在感一直较低。直到2016年智能安防时代开启,一批AI算法初创公司陆续登台,关于算法争夺战打响;而当算法之争转向算力时,芯片制造商也如法炮制般,开始上演排位赛。“浅草才能没马蹄”,在行业芯片市场争春之时,为业界带来亿智电子科技有限公司第二代AI SoC芯片,实测其“芯”能力.


智能安防,从“芯”开始。亿智SV826 / SV823 是新一代智能IPC SoC芯片,为前端摄像机注入强劲的AI算力。与厂家沟通得知,亿智电子是以AI机器视觉算法和SoC芯片设计为核心的系统方案供应商,致力于视像安防、汽车电子、智能硬件领域的智能化赋能。2019年量产自研的端侧AI SoC芯片,并快速突破百万量级的AI芯片出货。视界即为世界,关乎摄像机图像性能,一直是行业探索。图像信号处理模块(ISP)对采集原始图像信号进行处理,使图像得以复原和增强,这是摄像机整个工作流程最为重要一环,也表明ISP的“显赫地位”。但其研发绝非易事,也非旦夕之功,都在岁月里。在专业安防领域,由于摄像机需要全天候全场景不间断工作,因此“逆光时看的清”、“暗光时看的见”、“大场景时看的广”是对安防领域ISP的基本要求,为了能满足上述安防场景需求,第二代型号为SV826 /

多重曝光宽动态技术 |  逆光时看的清

宽动态技术早在2005年行业开始盛行,因为全天候监控需要,不受光线所限,所以该技术早已有之,但在应用之时多少有些不尽如人意。现在多重曝光宽动态技术,更多解决的是全场景的暗部过黑、亮部过曝以及细节丢失的关键问题,增加全场景的适应能力。厂商技术人员告诉记者,他们Spark ISP支持3帧合成宽动态,处理位深达20bits,可以有效保证AI智能应用对强逆光、高动态等应用场景的全覆盖。测试环境下,在启用WDR后,Spark ISP可有效区分高动态范围(120dB)测试卡(对比度达1000000:1)中所有灰块,实测动态范围达到120dB。


                                                                         左图为亿智SV826方案,右图为传统方案



实测中,在启用WDR后,Spark ISP能同时看清亮部和暗部细节,背光的人脸清晰,阳光直射的建筑、树木曝光正常,细节纹理可见。







                                                                              2D/3D联合降噪技术 | 暗光时看得见

         最近几年3D 数字降噪技术开始普及。相比于传统降噪,3D 数字降噪通过对比前后几帧的图像,可以准确找到图像噪点并进行消除,即使在图像传感器不变的情况下,画面纯净度也能得到极大提升。

    尤其是在安防监控经常出现的场景:如低照度环境和运动物体拍摄,此技术可以使得画面更加细腻清晰。亿智Spark ISP采用2D/3D联合降噪技术,通过高精度的运动估计算法,可以准确区分图像运动区域和静止区域,在降低图像帧间噪声的同时减少运动拖影。同时,针对运动区进行特殊处理,使运动区与静止区域纹理的自然一致。

     在实测中,Spark ISP 在Sensor增益达到54dB的情况下,依然可以清晰分辨出物体细节,让摄像机可以在“暗光时看的见”。






                                                        畸变矫正技术 | 大场景时看得广

      早年间的态势监控,就是既有全景,也兼顾细节。在凸显细节能力后,此次评测产品通过鱼眼矫正技术,让视界“见广”。测试中发现,Spark ISP 同时集成了几何畸变矫正模块,可以支持投影变换、鱼眼矫正(包括:360全景、180全景、普通三种矫正模式)、镜头畸变矫正等功能。




                                            

                                                                                  智能H.265+编码器

                                       大幅降低编码码率,硬盘空间节省77%
  

因时代而变,以视频监控为技术底座的安防,技术革新之所以如此之快,与图像的技术演进密不可分。

其图像编码方式从早期的MPEG1/2发展至MPEG4,随后过渡到H.264,再到如今H.265编码格式成主流,其更高压缩效率、更低编码码流,促进了安防行业技术更新的快速迭代。

亿智看到,随着高清与超高清分辨率的日益普及,视频监控数据量呈现爆炸式的增长,大幅增加了传输带宽和存储空间的压力。

为此,亿智SV826 / SV823采用了智能H.265+编码技术,通过建立背景模型,对监控画面进行背景、前景分离,提取出前景目标,在不降低监控画质的同时,可大幅降低编码码率,从而节省存储空间。

在实际测试中发现,通过默认的AVBR码控策略,亿智方案编码平均码率在450Kbps左右,编码24小时仅占用空间4.86G。

而传统的IPC方案为了保证画质,一般采用CBR的码控策略,码率设置在2000Kbps,编码24小时就占用了21.6G。相比之下,SV826 / SV823方案节省了77%的存储空间。



                                       第二代自研NPU | 神经网络性能翻倍提升

NPU即神经网络处理器,是SoC中的AI计算单元,可进行结构化的视频内容分析处理,对目标内容实现智能化的检测与识别。将视频结构化处理技术部署到前端摄像机,可降低对云端AI处理的依赖,缓解云端运算存储的压力。

随着前端摄像机的智能化需求不断强化,集成NPU、具备AI算力的IPC SoC越来越受到市场的关注。

据了解,亿智SV826 / SV823集成第二代亿智自研NPU,支持Caffe、TensorFlow、Pytorch 等常用框架,相比上一代芯片有效降低最高50%的内存访问带宽消耗,算力得到更有效发挥,性能得到翻倍提升。以下是常用神经网络的实测数据比对。


  
     另外,基于SV826 / SV823的IPC方案可支持多种智能算法应用,包括“机非人”检测识别、高空抛物、电动车识别、安全帽/头盔识别等物体识别类算法,为广大智能安防行业的合作伙伴提供高效的AI IPC解决方案。
 
   SV826 / SV823是亿智电子发布的第二代智能安防AI SoC芯片,主要应用于视频编解码AI摄像机,集成高算力自研NPU、具备高性能的图像处理和编解码能力,可实现最高4K超高清视频录制和视频级别的智能化。

      SV826内置1.5Tops高算力NPU,32bit DDR3内存带宽,支持4K@30fps(3840x2160)超高清视频编解码,最多3路摄像头的接入;SV823支持2K@30fps(2560x1440)的视频编解码以及最多2路摄像头接入。相比SV826,SV823内置0.8Tops算力NPU,同时集成1Gb/2Gb的DDR3L,集成度更高,封装(QFN128)也更为精简。该芯片系列能高效支持人脸识别/检测、人形识别、车牌识别、车型识别、视频结构化,以及智能行为分析等智能应用场景.

 

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