利用边缘计算和工业计算机实现智能视频分析

在人工智能和物联网取得重大进步的时代，智能视频分析（IVA）正在通过整合先进的人工智能技术来改变视频监控和分析。这项革命性的技术增强了视觉智能，是关键行业创新解决方案的驱动因素。在本文中，我们将介绍IVA的好处、实际部署应用程序以及工业计算机如何实现这些解决方案。

一、什么是智能视频分析（IVA）？

智能视频分析（IVA）集成了复杂的计算机视觉，通常与卷积神经网络（CNN）或视觉变换器（ViT）相结合，以分析原始视频数据流并实时生成战略决策见解。IVA是实现以下关键功能的基础：

目标检测和识别：

IVA系统使用深度学习模型检测和分类视频帧内的对象。这些模型识别对象，用边界框对其进行定位，并根据预训练的模式对其进行分类。

对象跟踪：

除了检测和识别之外，IVA还利用跟踪算法跟踪物体在视频帧中的移动，以实现轨迹分析、行为预测、运动分析等。

模式识别：

IVA可以理解随着时间的推移反复出现的视觉和行为模式。这些算法有助于为数据驱动的应用程序（如交通流量估计和运营效率低下）开发统计建模和趋势分析。

异常检测：

通过无监督或半监督的机器学习模型，IVA可以检测到与正常模式的特定偏差。这使得缺陷检测、识别异常活动和通知未经授权的访问等应用程序成为可能。

标准视频录制与智能视频分析

与依赖于人类分析和监控的标准视频记录不同，IVA通过计算机视觉处理视频流来自动化这一过程。该技术简化了易受人为错误影响的24/7监控或质量检查等繁重任务。

二、工业4.0中智能视频分析的好处是什么？

IVA通过自动化周边监控和资产检查的复杂工作负载，在工业4.0时代提供了许多优势。IVA提高了运营效率，同时最大限度地减少了疲劳或疏忽等人为错误。

实时监控对于安全和运营连续性至关重要。IVA解决方案可以部署在关键任务地点，如偏远的油井和野火多发地区，在这些地方，维持专门的劳动力既具有挑战性又成本高昂。通过利用IVA技术，工业4.0正在推动以下方面的重大进步：

制造业：

质量控制：自动目视检查（AVI）系统通过识别资产缺陷并将其从生产线上剔除，简化了质量控制流程。

预测性维护：监控设备和机械的状况，以优化维护计划。预测性维护提高了生产效率，延长了使用寿命。

智慧城市：

人群估计：使用人工智能摄像头分析公共空间的行人流量密度，优化人群管理、城市规划和应急响应。

灾害管理：通过检测火灾、洪水和结构破坏等危险来增强态势感知，从而加快应急响应和资源分配。

智能交通：

自动收费公路：识别车牌，通过根据车牌数据自动识别和收费车辆，实现无缝、非接触式收费。

乘客监控：监控公共交通活动，防止未经授权的访问、盗窃和潜在的安全威胁。

医疗保健：

医学成像：在放射学、病理学和其他医学成像应用中，通过人工智能辅助图像分析提高诊断准确性。

患者监测：使用基于视觉的人工智能跟踪患者的运动和生命体征，以提高安全性，检测跌倒，并确保及时的医疗干预。

智能零售：

货架监控：通过检测库存水平、错放物品和空货架来自动跟踪库存，以优化补货并减少损失。

人数统计：使用人工智能摄像头分析购物模式，优化商店布局，以获得更好的客户体验和销售业绩。

三、为什么边缘计算在实现智能视频分析方面是必要的

边缘计算对于实现IVA解决方案至关重要，因为这些应用程序对时间敏感，需要在数据生成的源头处理视频数据。由于引入了延迟和传输大量数据的效率低下，传统云计算在时间敏感的环境中往往不足。通过在本地处理数据，边缘计算减少了对持续云连接的依赖，增强了数据隐私，并优化了网络带宽。

边缘计算对IVA解决方案的主要好处：

实时洞察：对入侵和火灾探测等对延迟敏感的应用程序的即时响应。

数据隐私：本地化数据处理提高了网络安全性，将最少的信息中继到云端。

带宽效率：与云计算相比，在边缘处理数据可以显著降低带宽拥塞和成本效益。

混合方法：数据可以在边缘进行处理，以获得可操作的见解，而不太紧急的分析数据则被转发到云端进行联合人工智能训练。

四、工业计算机如何为IVA应用程序提供动力

工业计算机是智能视频分析（IVA）应用程序的支柱，充当实时边缘人工智能处理和整合来自不同物联网传感器的数据的“大脑”。在商用台式工作站上实施工业计算机可确保关键任务工业4.0应用程序的部署可靠性和性能。

工业计算机的主要特点：

嵌入式聚焦计算架构

NVIDIAJetson和IntelCoreTE处理器：专为边缘计算工作负载而设计，具有优化的处理性能、热管理和电源管理，并具有嵌入式用例功能。

边缘AI功能

AI加速：专用硬件加速器（NPU、TPU和GPU），可简化多模式AI工作负载并实现实时IVA。

设备上推理：将人工智能处理本地化，以实现快速响应时间，提高数据安全性，并确保操作可靠性。

以物联网为中心的多功能连接

高级和传统物联网支持：支持各种物联网专用连接端口，如RJ45LAN、RS-232/485COM和CAN总线，以无缝整合各种现代和传统设备。

可扩展性：提供可扩展的PCIe和m.2插槽，可配置扩展模块以满足特定的部署要求。

工业级耐久性

无风扇和无电缆设计：设计用于承受在要求苛刻的工业环境中的现场部署，这些环境经常受到灰尘、碎片、极端温度、冲击/振动、功率波动等的影响。

安全标准认证：确保遵守严格的标准和合规性，如UL列名、FCC和CE，以便部署时放心。

边缘部署就绪

延长产品生命周期支持：工业计算机提供长期可用性和支持，以确保部署一致性并降低过时风险。

云到边缘认证：确保工业计算机与特定的混合云框架和平台兼容，包括AWSIoTGreengrass。

五、结论

IVA正在通过实现实时视频处理和自动化决策来改变行业。为这些最新技术提供动力的是边缘计算和工业计算机，它们旨在提供必要的处理能力、低延迟响应和部署可靠性。边缘计算确保关键数据在本地处理，减少对云连接的依赖，同时提高安全性和效率。同时，工业计算机作为IVA应用的支柱，为关键任务环境提供坚固的边缘AI性能。随着人工智能、物联网和边缘技术的不断进步，IVA将继续成为创新的关键驱动力，塑造更智能、更高效的工业和商业应用。