1.3 超高清視頻技術在物聯網中的應用

“信息視頻化、視頻超高清化”是當前的一大趨勢，利用超高清視頻可以提供更大的信息量。對物聯網應用來說，首要的需求就是完整采集所需的數據。

1.3.1 超高清視頻與智慧城市

在公共服務方向，超高清視頻在智慧城市領域中的應用最為廣泛。目前，高清視頻監控網絡作為最重要的基礎設施，已經成為國內各級城市的標配，而超高清視頻監控網絡的建設則在不斷推進中。各級政府管理部門通過共享視頻數據，進行數據挖掘、數據分析，為決策提供依據。具體應用領域包括安防、智能建筑、智能交通、智能家居等。整個監控系統包括視頻采集、數據傳輸、數據存儲和處理三個環節。

（1）視頻采集基于視頻監控設備，解決“看得見”的問題，對前端采集設備（包括IP高清攝像機、NVR及DVR等）有很高的要求。

（2）數據傳輸包括有線寬帶傳輸和蜂窩無線寬帶傳輸兩種主要方式。在現階段，5G憑借大帶寬、低時延的特征為無線網絡覆蓋的區域提供了新的選擇。數據傳輸技術能夠保障監控視頻的高速、穩定、超高清顯示，協助城市指揮中心在城市安全方面做出更精確、更有效、更快速的決策。

（3）在數據存儲階段，基于云計算的數據存儲方式不僅能夠保證數據的安全性與可靠性，其彈性擴容的特點還能夠很好地適應數據的大規模變化；在數據處理階段，可利用AI中的深度學習技術對視頻圖像進行解析，將傳統安防監控的事后處罰及復核轉變為事中處理、事前預警。

基于5G網絡的城市安防系統如圖1-5所示。

在城市感知應用中，眾多的感知設備、顯示設備得到了部署，實現了“視、聽、嗅、觸”的一體化，如具備環境監測、視頻監控、室外廣播、LED 公共宣傳、緊急求助等多重功能的一體化設備。基于由此類設備與城市管理平臺組成的系統，可以實現多種應用場景。例如，在建筑工地、大型重工業企業等易污染區域，部署多種污染源在線監測儀和監控攝像機等信息采集設備，對被監控區域的多項環境參數進行7×24h在線監測。當超過閾值時，啟動自動監控設備、降塵設備，同時利用聯動的攝像頭拍攝、錄制現場實時畫面以對違法違章進行抓拍等。

1.3.2 超高清視頻與工業視覺

工業視覺通過工業級的視頻監控技術實現工業生產中的流程控制、品質控制等，具有以下三個特點。

（1）相對于人工，工業視覺的成本更低，這一點在工業發達國家中的體現尤為明顯。在工業發達國家中，為了在勞動力供給不足的情況下最大化勞動生產率，工廠需要用自動化制造和檢測來代替人工操作。而在工業欠發達的國家中，為避免因勞動力成本不斷上升而產生資本外流的情況，工廠會有控制成本和提高生產率的訴求。

（2）工業視覺的效果和效率遠優于人工。憑借高分辨率的圖像采集設備和圖像處理算法，工業視覺在檢測精度和檢測效率方面有更好的表現。例如，在工業行業的低端制造中，企業可以利用工業視覺技術對產品的缺陷或其他異常情況進行全自動檢測，從而縮短檢測時間。

（3）工業視覺的安全性更高。工業視覺屬于非接觸性檢測，能夠避免檢測取樣可能造成的損傷，即使在惡劣的生產環境中，也能在一定程度上保護被檢測物體和檢測人員。另外，由于用計算機代替人工，因此不存在由重復操作導致的效率降低、精度變差等問題，這是未來制造業發展的必然趨勢。在網絡架構性能足以保證數據準確性和實時性的基礎上，工業視覺應用解決方案如圖1-6所示，其給出了解決方案的具體布局，共分為5個步驟。

（1）圖像采集，利用前端的專用工業相機獲取產品的高清圖片；

（2）圖像上傳，針對采集到的不同類型、不同位置的數據，對圖像進行預處理；

（3）訓練模型，在云端基于圖像信息進行模型訓練，利用大數據分析和AI技術對數據進行處理；

（4）模型下發，在已有判定模型的基礎上對圖像進行定位與分割，并得到判定結果；

（5）指令下發，在接收控制指令后，操作機器人和分揀平臺開始操作。

通過以上5個步驟可實現工業視覺的采集、傳輸、訓練分析、判定和控制。

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[1] 本書默認分辨率單位為像素，如“1280×720”表示1280像素×720像素。