隨著物聯網時代的到來，2017年全球物聯網設備已經達到84億臺，2020年預計有500億個設備將連接到網絡，隨而產生的數據也呈現幾何式增長。據思科可視化網絡指數VNI預測，到了2020年，連接到IP網絡的設備存儲數據總量將增加至6.2ZB。

數字化背后的基礎技術是云計算，物聯網應用和智慧城市的發展，幾乎所有數據都需要連接到云，再通過云端存儲、計算，通過網絡互相連接。而隨著PC互聯網、移動互聯網向萬物互聯演進，如何傳輸和處理海量數據，已經對當前的云計算技術架構提出很大挑戰，所以在接近數據源的前端設備上執行部分計算是適應萬物互聯應用需求的新興計算模式——邊緣計算應運而生。

應用剖析：邊緣計算模型+視頻監控技術

分布在城市各個角落的視頻監控攝像頭屬于萬物互聯應用中的一支，用來應對新型犯罪及社會管理等公共安全問題。傳統視頻監控系統前端攝像頭內置計算能力較低，而現有智能視頻監控系統的智能處理能力不足。為此，以云計算和萬物互聯技術為基礎，融合邊緣計算模型和視頻監控技術，構建基于邊緣計算的新型視頻監控應用的軟硬件服務平臺，以提高視頻監控系統前端攝像頭的智能處理能力，進而實現重大刑事案件和恐怖襲擊活動預警系統和處置機制，提高視頻監控系統的防范刑事犯罪和恐怖襲擊能力。

邊緣計算+視頻監控技術其實是構建了一種基于邊緣計算的視頻圖像預處理技術，通過對視頻圖像進行預處理，去除圖像冗余信息，使得部分或全部視頻分析遷移到邊緣處，由此降低對云中心的計算、存儲和網絡帶寬需求，提高視頻分析的速度，此外，預處理使用的算法采用軟件優化、硬件加速等方法，提高視頻圖像分析的效率。

如何更好的收集設備端數據？

智慧城市中的實時視頻分析應用，包括日常監控的人臉識別，大部分集中在預測分析和行為分析上，這些應用中收集到的信息可通過云計算進行更高端的廣泛處理。然而深度處理有其局限性，ADI公司建議通過往組合中增加節點分析和對數成像器在加以改進。

通過往組合中增加節點分析，減輕與云之間的通信，可以改進數據分析。云計算的帶寬需求比節點分析應用多出兩個(或三個)數量級。除了節點處實現智能化，在組合中增加對數成像器對于傳統成像器不符合要求的領域也具有優勢，從而增強系統功能。除了減少對亮度變化的依賴性，對數成像器還提供更高的圖像處理動態范圍。在視頻應用中，這些問題的解決有利于數據捕捉，從而加強節點的分析能力。通過提高數據捕捉能力，整個視頻分析應用都可得到顯著改進。

大多數傳統成像器都是線性成像器，其使用像素生成的電壓作為光的線性函數，而此類像素則會導致有限的對比度。線性成像器還利用統一的曝光相位，限制了其相對于幀速率范圍內像素曝光時間的動態范圍。最后，傳統成像器的對比度取決于亮度，從而可能導致反光相關的對比度問題。通過替換成對數成像器可消除這些常見的問題，對數成像器使用像素生成的電壓作為光的對數函數。

圖1 傳統的圖像曝光

圖2 ADIS17002對數圖像曝光

圖3 使用內置邊緣檢測技術的ADIS17002對數圖像曝光

一些傳統的成像器在努力解決阻礙用戶全面捕捉其目標環境數據的對比度相關問題，這些對比度問題源于每個像素中生成電壓的線性特性。線性成像像素中生成的電壓與照射的光子數成正比；因此，與對數成像相比，其動態范圍是有限的，降低與這些線性成像器相關的對比度就意味著縮小動態范圍，對物聯網應用中傳感器節點的分析產生不利影響，最終影響系統的整體性能。對數成像器提供更廣泛的亮度級范圍，從而增加因對數生成的像素電壓產生的對比度。

構筑平臺級解決方案，ADI實例支招

為了提供平臺級解決方案，ADI公司開始超越單個組件的研發。這些解決方案可幫助客戶快速部署經過驗證的智能解決方案，以更低的系統成本實現更高的性能。智能應用始于準確可靠的數據，通過ADI先進的檢測和測量功能可獲得此類數據。此外，ADI還與客戶合作，共同開發能夠解決所有問題的獨特系統級解決方案。ADIS1700x是其中一種解決方案，它能夠實現四分之一的視頻圖形陣列(QVGA)成像分析。

圖4 功能框圖

圖5 ADIS17002：對角方向(左)、電路板鏡頭側俯視(中)和背側(右)

ADIS1700x是一個小尺寸且具有對數敏感性的QVGA分析成像器模塊，具有能夠優化視頻性能的數字信號處理功能。除了用于圖像穩定、傾斜和沖擊檢測的加速度計，該模塊還采用低功耗Blackfin處理器進行節點分析。此外，它還采用內置邊緣檢測技術跟蹤和計算對象運動。與傳統成像器不同的是，對數成像器的每個14 μm × 14 μm像素都具有一個獨一無二的曝光相位。針對室外操作的保形涂層使其非常適用于大規模部署，從而可創建新興智能城市和建筑應用。ADIS17001配備110°視場(FOV)鏡頭，而ADIS17002則配備67°FOV鏡頭。這兩個選項適用于各種目標應用，包括停車場監控、停車違章執法、車流長度檢測和工業分析。

物聯網應用發展不僅需要云計算力的持續提升，邊緣端收集和處理數據的能力需要同步提高。節點分析技術和對數成像器可顯著改進物聯網領域的視頻應用，這也是ADI公司將ADIS1700x與其模塊產品一起推出的原因。而除了智慧城市視頻應用領域外，邊緣計算已經在智慧照明、電梯聯網、智能制造、智能抄表、能效管理等領域均得到應用，將強效助力智慧城市建設。