疫情控制為何風景這邊獨好？六大高管破解智能識別+AI測溫防疫關鍵點

2020年7月10日，由電子發(fā)燒友主辦的智能人臉識別與無感測溫技術分論壇在深圳開幕，吸引了全國上千位工程師參與線上直播會議和上百個熱點問題問答。

圍繞智能感知最新技術趨勢，熱成像和紅外探測器技術流派，端邊協(xié)同的多邊測溫方案、AI算法以及智能硬件如何加速助力新冠疫情的快速體溫篩查。來自依圖科技的產品研發(fā)負責人林小陽、OPEN AI LAB（開放智能）高級軟件開發(fā)工程師李琦、高德智感科技有限公司副總經(jīng)理兼技術總監(jiān)王鵬、廈門瑞為科技產品與解決方案總監(jiān)袁戩、愛華盈通產品經(jīng)理周雪琦和中科龍智總經(jīng)理張偉偉博士帶來了最新前沿觀點和落地方案的分享。

依圖科技：端邊智能助力抗疫

2020年人工智能大會的智能人臉識別與無感測溫技術分論壇上，依圖科技的產品研發(fā)負責人林小陽分享了《端邊智能，讓AI無邊界》的主題報告。他在分享中提到，我們正處在一個智能大爆炸的時代，需要更多的算力來處理大爆炸時代激增的數(shù)據(jù)，因此，“云邊端協(xié)同”的概念被提出來了，這樣就可以在云端處理海量的數(shù)據(jù)，在邊緣側處理一定區(qū)域內的數(shù)據(jù)，甚至可以在前端邊采集數(shù)據(jù)邊進行處理。

另外，林小陽還認為從智能角度來看的話，也存在著一個智能階梯，具體可以劃分為L1、L2、L3、L4和L5。

其中L1和L2智能是最基礎的前端智能，他解釋說，L1是單體智能，就是處理一個人的智能，比如手機上的人臉識別解鎖，智能刷臉門禁等；L2是單路智能，簡單來說，就是一個攝像頭下，可以處理多個人的智能，比如抓拍機等。

L3是多路全解析，也就是說，L3智能能夠認出攝像頭下面的實體是什么，比如可以認出蘋果、小孩、老人等等實體。

L4是除了解析出這些實體之外，還能夠做進一步的分析，比如路人軌跡、同行分析，跨境追蹤等應用。

L5是云端智能，也叫做數(shù)據(jù)智能。

林小陽指出，隨著這一層一層的階梯上去，數(shù)據(jù)越來越多，內容越來越豐富，相應地精度也越來越高?？梢哉f整個智能也是躍遷式的。

他在分享中表示，依圖科技的產品線從端到云都有布局。不過在智能人臉識別與無感測溫技術分論壇上，林小陽重點介紹了依圖科技的前端和邊緣智能產品，特別是助力抗疫的“云邊端”綜合解決方案和口罩算法。

在前端，他只要介紹了兩款熱成像攝像機，一款是熱成像雙目測溫筒型攝像機，該攝像機可以在100毫秒內實現(xiàn)15個目標的測溫，測量距離2~3米，精度可以達到±0.3℃；另一款是熱成像雙目網(wǎng)絡攝像機，它可以實現(xiàn)10米距離內，30毫秒內完成16個目標的測溫，精度也可以達到±0.3℃。

如果應用場景是單通道進出口，可以直接使用這兩款單體測溫方案；但如果是多通道出入口的話，這兩款產品需要搭配邊緣計算盒子使用。依圖科技的邊緣計算盒子體積只有一本新華字典大小，但可以支持16路視頻流智能解析；支持1080P、2K、4K分辨率，最高可實現(xiàn)同屏50人實時抓拍。

此外，林小陽還特意強調，他們的這個邊緣計算盒子的軟件是開源的，硬件是開放的，可以根據(jù)客戶需求進行定制，適用于各種小區(qū)、樓宇、園區(qū)，以及工廠等中小應用場景。

依圖科技的產品經(jīng)理袁海則介紹了AI技術在疫情階段的落地應用。他在演講中提到，由于口罩的佩戴，遮擋了面部40%以上的傳統(tǒng)特征點，因此，如何在原有一半的信息基礎上，達到與之前相同的識別能力，開始挑戰(zhàn)各家算法公司的技術能力和技術底蘊。同時在傳統(tǒng)的攝像監(jiān)控和熱成像監(jiān)控領域，高效定位智人臉的位置，并去除口罩、眼鏡、帽子等干擾因素的影響，精準拿到人員額頭的溫度信息，對每家公司的多硬件，綜合算法的融合能力提出了新的要求。

依圖科技在疫情發(fā)生后30天內就推出了針對人臉佩戴口罩后的識別算法。最新的口罩模型，能夠以99.5%的準確率，判斷用戶是否正確佩戴口罩，并且對口罩人員的真人檢出率高達99%。同時還同步優(yōu)化了熱成像圖中，人臉、人頭的檢出和判斷能力。配合可見光，或者近紅外圖片，準確定位出用戶的口罩、眼鏡、帽子、劉海等干擾物的位置，屏蔽掉這些干擾因素后，準確地找出額頭的區(qū)域，并進行測溫處理。

另外，根據(jù)雙眼的距離，人眼的尺寸，根據(jù)傳感器的反饋，得到單人或者多人的距離范圍。并以此為依據(jù)，進一步修正對目標人員測溫得到的數(shù)據(jù)準確度，而且測溫動作和原有的識別動作同步展開，整個流程單體耗時控制在0.3秒以內。可以給客戶提供流暢的用戶體驗。

OPEN AI LAB：AI算法快速落地應用的關鍵

OPEN AI LAB（開放智能）高級軟件開發(fā)工程師李琦則重點介紹了在疫情期間，他們快速落地的兩個方案，分別是AI紅外測溫方案和語音電梯方案。

據(jù)李琦介紹，開放智能的AI紅外測溫方案還支持可交互操作，可以實時識別出人體的溫度，并且同步捕捉到RGB的畫面，進行人臉的抓拍，同時記錄下溫度。如果有體溫異常的人員，系統(tǒng)會立刻報警，并顯示出體溫異常人員的抓拍頭像。

根據(jù)他們的方案架構，前端支持多路視頻采集，不光有正常攝像頭，還有紅外攝像頭；中間是嵌入式AI服務器，其主要功能是實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、算法處理、業(yè)務呈現(xiàn)等全業(yè)務流程，是開放智能自己研發(fā)的低功耗高穩(wěn)定性的成熟部署方案，支持AIP二次開發(fā)接口；在云端，支持遠程持續(xù)算法升級和業(yè)務迭代。

李琦在分享中闡述了該方案的亮點有，實時識別、無感測溫、超溫預警、健康檔案和統(tǒng)計報表功能。適合于在醫(yī)院、機場、碼頭、車站、地鐵、商場、幼兒園、學校等人流量較大的公共場合進行體溫快速排查。

針對語音電梯方案，李琦介紹說，由于電梯基本上都是已經(jīng)安裝好了的，針對這種情況，他們快速推出了一個模組加裝的方式，讓部署變得特別簡單。而且兼容目前已有的全系電梯。同時針對電梯內信號比較差的實時場景，他們的方案做成了離線語音，可以達到極低的延時，支持關鍵詞快速定制。

此外，該語音電梯方案支持業(yè)內主流芯片Cortex-A、Cortex-M、RISC-V、HiFi、CEVA等異構平臺，Linux、Android、RTOS等多種操作系統(tǒng)。

同時，他還介紹了開放智能的自主知識產權的邊緣AI計算框架Tengine。該計算框架是專為AIoT場景設計的，同時具有跨平臺、異構調度、芯片底層加速、超輕量無依賴、完整開發(fā)移植部署工具鏈幾大特點。Tengine兼容多種操作系統(tǒng)和深度學習算法框架，簡化和加速面向場景的AI算法在嵌入式邊緣設備上快速遷移，以及實際應用部署落地。

高德智感：國產紅外熱成像芯片的崛起之路

高德智感科技有限公司副總經(jīng)理兼技術總監(jiān)王鵬介紹了國產紅外熱成像芯片的崛起之路與測溫應用的興起。

王鵬在分享中表示，一開始的時候大家都不知道熱成像儀是用來干什么的，其實紅外熱成像儀最開始主要是軍事上的應用，真正導入到民用領域，也就最近這20多年的事情。其實紅外器件進入中國可能都還沒有20年，而紅外器件國產化10年都不到。

紅外熱像儀是一種二維平面成像的紅外系統(tǒng)，用來探測目標物體的紅外輻射，并通過光電轉換、電信號處理等手段，將目標物體的溫度分布轉換成灰度分布，以視頻或者圖像的形勢輸出。紅外熱像組成部件及技術包括了紅外光學系統(tǒng)、紅外焦平面探測器、后續(xù)電路以及圖像處理軟件，這四部分的性能與設計水平直接影響了紅外熱像儀的城鄉(xiāng)質量與穩(wěn)定性。

可以說紅外探測器是紅外產業(yè)鏈的核心。它性能的高低，直接決定了紅外成像的質量。

從紅外探測器的發(fā)展歷程可以看到，紅外線的發(fā)展主要從西方開始，1800年，F(xiàn).W.赫胥爾在太陽光譜中發(fā)現(xiàn)了紅外輻射的存在。當時，他使用的是水銀溫度計，即最原始的熱敏型紅外探測器。1829年，L.諾比利利用當時新發(fā)現(xiàn)的溫差電效應（也稱塞貝克效應），制成了一種以半金屬鉍和銻為溫差電偶的熱敏型探測器。稱作溫差電型紅外探測器（也稱真空溫差電偶）。其后，又從單個溫差電偶發(fā)展成多個電偶串聯(lián)的溫差電堆。1880年，S.P.蘭利利用金屬細絲的電阻隨溫度變化的特性制成另一種熱敏型紅外探測器，稱為測輻射熱計。1947年，M.J.E.高萊發(fā)明一種利用氣體熱膨脹制成的氣動型紅外探測器（又稱高萊管）。在40年代，又用半導體材料制作溫差電型紅外探測器和測輻射熱計，使這兩種探測器的性能比原來使用半金屬或金屬時得到很大的改進。半導體的測輻射熱計又稱熱敏電阻型紅外探測器。

60年代中期，出現(xiàn)了熱釋電型探測器。它也是一種熱敏型探測器，但其工作原理與前三種熱敏型紅外探測器有根本的區(qū)別。最早的光電型紅外探測器是利用光電子發(fā)射效應即外光電效應制成的。以 Cs-O-Ag為陰極材料的光電管（1943年出現(xiàn)）可以探測到 1.3微米。外光電效應的響應波長難以延伸，因此，它的發(fā)展主要是近紅外成像器件，如變像管。

利用半導體的內光電效應制成的紅外探測器，對紅外技術的發(fā)展起了重要的作用。內光電效應分光電導和光生伏特兩種效應。利用這些效應制成的探測器分別稱為光導型紅外探測器和光伏型紅外探測器。

王鵬認為，整個熱成像儀的發(fā)展經(jīng)歷了三個階段，第一個階段是1980年代以前，當時是單圓形光子型探測器階段，典型的事件是在抗美援朝階段，美國把它的第一代產品應用在了響尾蛇導彈上，當時震驚了全球。

第二階段是二代光子型探測器，主要是使用了銻和汞，以及砷化鎵的線列式掃描型探測器。它的應用非常廣泛。70年代左右中國開始了紅外探測器的研究。

第三階段是面陣型的紅外探測器，開始有了一定的分辨率。1990年代后，霍尼韋爾開始了非制冷型紅外探測器的研究。同時，1992年，霍尼韋爾公開了相關專利。整個第三代紅外探測技術都是由美國進行主導的?；裟犴f爾公開了專利后，授權了德國、日本、以色列等國家進行相關產品的研究。

“中國進入非制冷紅外探測器是很晚的，2000年以前想都沒想過中國會自己做出這樣的產品。”王鵬感慨。當時國內這樣的產品非常少，而且國際上也不是一個流行的品類。

自從2010年以后，中國才開始非制冷探測器的研發(fā)工作，這也是國內很多先驅和科學家經(jīng)過多年努力形成的。

在紅外探測器的技術趨勢上，法國的ULIS與霍尼韋爾有相關專利授權，但技術方向不太一樣外，其他加拿大的Teledyne、德國的AIM、以色列的SCD等都是霍尼韋爾技術的延申。國內高德紅外和大立科技在2010年后，啟動了非制冷探測器國產化的工作。

“通過十多年的努力，中國從無到有，并且到了做大做強的地步。走過了非常艱難，也非常痛苦的一段歷程。最開始只在有一定研究也是90年代，在清華大學，華中科技大學等有一些初步的研究，沒有成型的體系研究。只有在公司介入之后，帶動產品應用的研究，進行了成體系化的國產建設。好幾個公司都成立了自己獨立的MEMS生產線。能研發(fā)出自己的全系列國產化器件，現(xiàn)在能逐漸趕上美國的水平，我覺得這是非常不容易的一件事情?！蓖貔i表示。

正是由于中國廠商的加入，熱成像行業(yè)格局發(fā)生了很大的改變，在2016年時，FLIR占了65%的市場，當時中國的企業(yè)還屬于其他，全部加起來不到5%的市場份額。到了2019年，F(xiàn)LIR仍然是壟斷地位，但它的市場份額只占了38%，高德紅外做到了市場并列第二，占了8%的市場份額。而且其他的國內企業(yè)也在逐漸崛起，比如大立科技、?？低?/u>等等。