1.3 超高清视频技术在物联网中的应用

“信息视频化、视频超高清化”是当前的一大趋势，利用超高清视频可以提供更大的信息量。对物联网应用来说，首要的需求就是完整采集所需的数据。

1.3.1 超高清视频与智慧城市

在公共服务方向，超高清视频在智慧城市领域中的应用最为广泛。目前，高清视频监控网络作为最重要的基础设施，已经成为国内各级城市的标配，而超高清视频监控网络的建设则在不断推进中。各级政府管理部门通过共享视频数据，进行数据挖掘、数据分析，为决策提供依据。具体应用领域包括安防、智能建筑、智能交通、智能家居等。整个监控系统包括视频采集、数据传输、数据存储和处理三个环节。

（1）视频采集基于视频监控设备，解决“看得见”的问题，对前端采集设备（包括IP高清摄像机、NVR及DVR等）有很高的要求。

（2）数据传输包括有线宽带传输和蜂窝无线宽带传输两种主要方式。在现阶段，5G凭借大带宽、低时延的特征为无线网络覆盖的区域提供了新的选择。数据传输技术能够保障监控视频的高速、稳定、超高清显示，协助城市指挥中心在城市安全方面做出更精确、更有效、更快速的决策。

（3）在数据存储阶段，基于云计算的数据存储方式不仅能够保证数据的安全性与可靠性，其弹性扩容的特点还能够很好地适应数据的大规模变化；在数据处理阶段，可利用AI中的深度学习技术对视频图像进行解析，将传统安防监控的事后处罚及复核转变为事中处理、事前预警。

基于5G网络的城市安防系统如图1-5所示。

在城市感知应用中，众多的感知设备、显示设备得到了部署，实现了“视、听、嗅、触”的一体化，如具备环境监测、视频监控、室外广播、LED 公共宣传、紧急求助等多重功能的一体化设备。基于由此类设备与城市管理平台组成的系统，可以实现多种应用场景。例如，在建筑工地、大型重工业企业等易污染区域，部署多种污染源在线监测仪和监控摄像机等信息采集设备，对被监控区域的多项环境参数进行7×24h在线监测。当超过阈值时，启动自动监控设备、降尘设备，同时利用联动的摄像头拍摄、录制现场实时画面以对违法违章进行抓拍等。

1.3.2 超高清视频与工业视觉

工业视觉通过工业级的视频监控技术实现工业生产中的流程控制、品质控制等，具有以下三个特点。

（1）相对于人工，工业视觉的成本更低，这一点在工业发达国家中的体现尤为明显。在工业发达国家中，为了在劳动力供给不足的情况下最大化劳动生产率，工厂需要用自动化制造和检测来代替人工操作。而在工业欠发达的国家中，为避免因劳动力成本不断上升而产生资本外流的情况，工厂会有控制成本和提高生产率的诉求。

（2）工业视觉的效果和效率远优于人工。凭借高分辨率的图像采集设备和图像处理算法，工业视觉在检测精度和检测效率方面有更好的表现。例如，在工业行业的低端制造中，企业可以利用工业视觉技术对产品的缺陷或其他异常情况进行全自动检测，从而缩短检测时间。

（3）工业视觉的安全性更高。工业视觉属于非接触性检测，能够避免检测取样可能造成的损伤，即使在恶劣的生产环境中，也能在一定程度上保护被检测物体和检测人员。另外，由于用计算机代替人工，因此不存在由重复操作导致的效率降低、精度变差等问题，这是未来制造业发展的必然趋势。在网络架构性能足以保证数据准确性和实时性的基础上，工业视觉应用解决方案如图1-6所示，其给出了解决方案的具体布局，共分为5个步骤。

（1）图像采集，利用前端的专用工业相机获取产品的高清图片；

（2）图像上传，针对采集到的不同类型、不同位置的数据，对图像进行预处理；

（3）训练模型，在云端基于图像信息进行模型训练，利用大数据分析和AI技术对数据进行处理；

（4）模型下发，在已有判定模型的基础上对图像进行定位与分割，并得到判定结果；

（5）指令下发，在接收控制指令后，操作机器人和分拣平台开始操作。

通过以上5个步骤可实现工业视觉的采集、传输、训练分析、判定和控制。

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[1] 本书默认分辨率单位为像素，如“1280×720”表示1280像素×720像素。