視覺處理?yè)纹鹞锫?lián)網(wǎng)一片天

趙明

視覺處理并非視覺計(jì)算，談起視覺計(jì)算，很多人都會(huì)把它和高性能計(jì)算渲染或者游戲聯(lián)系起來，但視覺處理可不僅如此。隨著智能家居、物聯(lián)網(wǎng)、智慧城市、智能制造等新領(lǐng)域的迅速發(fā)展，視覺處理技術(shù)所帶來的影響已經(jīng)深入到了人們生活的各個(gè)角落，同時(shí)也推動(dòng)了很多行業(yè)的發(fā)展。

很多人會(huì)問，視覺處理是什么？簡(jiǎn)單地說，視覺處理就是將視覺計(jì)算的結(jié)果經(jīng)過處理分析后進(jìn)行再加工，然后為用戶提供更好解決方案的過程。它的順利執(zhí)行得益于半導(dǎo)體行業(yè)的高速發(fā)展。沒有半導(dǎo)體行業(yè)的高速發(fā)展，也就沒有現(xiàn)在被廣泛應(yīng)用于物聯(lián)網(wǎng)、智能制造等領(lǐng)域的高性能、低功耗芯片的出現(xiàn)。

摩爾定律推動(dòng)半導(dǎo)體行業(yè)快速發(fā)展

半導(dǎo)體行業(yè)近幾十年來始終遵循著摩爾定律的規(guī)律發(fā)展。如今芯片已經(jīng)達(dá)到14nm級(jí)別，正在向10nm、7nm、5nm進(jìn)軍，芯片目前呈現(xiàn)出微型化和高性能化的趨勢(shì)。但近期半導(dǎo)體行業(yè)卻出現(xiàn)了悲觀的論調(diào)—摩爾定律已死。

摩爾定律，準(zhǔn)確說應(yīng)該是摩爾統(tǒng)計(jì)學(xué)更合理一些，是那么令人振奮，它可以概述為：當(dāng)價(jià)格不變時(shí)，集成電路上可容納的元器件的數(shù)目，約每隔18—24個(gè)月便會(huì)增加一倍，性能也將提升一倍。如今這一進(jìn)程正在放緩。但即便如此，很多半導(dǎo)體芯片的性能也足以令早期的高性能芯片相形見絀。

物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備最初僅僅是通過一個(gè)射頻發(fā)生裝置，將收集到的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為射頻信號(hào)發(fā)送給其它接收裝置，由接收裝置篩選、分析、處理這些信號(hào)。但如今，隨著半導(dǎo)體行業(yè)的發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備應(yīng)用了很多高性能芯片，物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備正在向智能化方向發(fā)展。而可獨(dú)立進(jìn)行視覺處理的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備也只是高性能芯片應(yīng)用的一小部分成果，還有很多領(lǐng)域是高性能芯片的用武之地。

視覺處理技術(shù)需要高性能計(jì)算

在半導(dǎo)體行業(yè)發(fā)展腳步放緩之際，很多人都在高談闊論智慧城市和物聯(lián)網(wǎng)這些話題。智慧城市的建設(shè)與物聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)息息相關(guān)。

隨著芯片的微型化、高性能化，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)日新月異，物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備層出不窮，而且很多物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備已經(jīng)不僅僅局限于囫圇吞棗式地將信息發(fā)送到數(shù)據(jù)中心，由數(shù)據(jù)中心進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，而是擔(dān)負(fù)起一部分分析處理功能。這些物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備不再僅僅扮演發(fā)送數(shù)據(jù)的角色，它們本身已經(jīng)開始具備高性能運(yùn)算的能力，可以獨(dú)立收集、篩選、分析數(shù)據(jù)，甚至可以直接輸出人們想要看到的信息分析結(jié)果。只有一些需要進(jìn)行其它綜合分析的數(shù)據(jù)才會(huì)被發(fā)送到數(shù)據(jù)中心。芯片的微型化、高性能化正在推動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)的變革。

我們已經(jīng)看到了這些高性能、微型化芯片在物聯(lián)網(wǎng)方面的很多應(yīng)用，在這里我們先來談一談視覺處理技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備中的應(yīng)用。年前，筆者接到了一個(gè)交通違章通知短信，這個(gè)違章信息上顯示的是3天前的交通違章。筆者回想了很久也不記得究竟所為何事，于是，專門去了交通隊(duì)查詢，結(jié)果是：在公交車專用道上行駛，被交通管理攝像頭拍照。這種違章時(shí)隔三日誰(shuí)還會(huì)記得那么清楚。我們可以想象一下，如果攝像頭在拍照時(shí)就能夠迅速做出處罰，發(fā)布處罰結(jié)果，并且通知到車主，車主就可以及時(shí)糾正錯(cuò)誤。這應(yīng)該比時(shí)隔幾天，僅僅繳付罰金的措施更能夠發(fā)揮提醒警示的作用。處罰不是目的，督促提醒才是根本。

上述這種攝像頭拍照處理過程就是典型的視覺處理場(chǎng)景。如果這些監(jiān)控系統(tǒng)具有更加智能的獨(dú)立高性能運(yùn)算能力，筆者設(shè)想的實(shí)時(shí)響應(yīng)的場(chǎng)景將很容易實(shí)現(xiàn)。而從目前情況來看，當(dāng)下的這種監(jiān)控系統(tǒng)僅僅能起到監(jiān)控作用，似乎還不具備高性能計(jì)算能力，無法達(dá)到實(shí)時(shí)分析的能力。

視覺處理技術(shù)推動(dòng)各行各業(yè)發(fā)展

視覺處理技術(shù)的應(yīng)用絕非僅限于此，可能很多人會(huì)認(rèn)為還有VR、AR之類的產(chǎn)品和技術(shù)會(huì)采用視覺處理技術(shù)。此外，視覺處理技術(shù)涉及很多領(lǐng)域，比如被應(yīng)用于機(jī)器人產(chǎn)業(yè)上，尤其是智能機(jī)器人上。這些智能機(jī)器人能夠感知周遭事物，實(shí)現(xiàn)自主分析判斷。

既然是感知，自然離不開視覺、聽覺、觸覺、味覺等感知技術(shù)。這與微型化、高性能的芯片也是息息相關(guān)的。這些感知技術(shù)均需要智能機(jī)器人的芯片做出快速響應(yīng)，實(shí)時(shí)處理。為了實(shí)現(xiàn)這種快速高效的響應(yīng)速度，這些設(shè)備就必須配備高性能的芯片，這樣才能具備獨(dú)立自主、快速分析處理數(shù)據(jù)的能力。很多專業(yè)人士對(duì)此表示認(rèn)同。在近期英特爾與視覺處理行業(yè)專家舉辦的“視覺處理助力智能物聯(lián)”沙龍上，英特爾中國(guó)銷售與市場(chǎng)事業(yè)部市場(chǎng)總監(jiān)姜怡然表示：“在視頻處理和存儲(chǔ)的時(shí)候，有很多視頻需要實(shí)時(shí)處理，應(yīng)用不可能全部放在數(shù)據(jù)中心去處理?！边@與筆者在前文交通違章處理部分所要表述的一些觀點(diǎn)一致，即物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備需要實(shí)時(shí)做出分析，提供處理結(jié)果。這也是芯片實(shí)現(xiàn)微型化和高性能化的目的之一。

隨著芯片微型化、高性能化進(jìn)程的快速推進(jìn)，視覺處理技術(shù)已經(jīng)成為現(xiàn)實(shí)中生活、生產(chǎn)領(lǐng)域的得力助手。我們能夠看到智能試衣鏡、智能泊車、遠(yuǎn)程教育、遠(yuǎn)程醫(yī)療等場(chǎng)景中，可以實(shí)時(shí)提供解決方案的視覺處理技術(shù)為人們帶來很多實(shí)時(shí)的分析結(jié)果，幫助人們及時(shí)做出決定。

事實(shí)上，視覺處理技術(shù)不僅僅應(yīng)用在監(jiān)控系統(tǒng)上，它還會(huì)被廣泛應(yīng)用于3D建模等領(lǐng)域。筆者在前文中就曾提到過VR、AR技術(shù)目前主要應(yīng)用于娛樂領(lǐng)域，比如游戲和影音播放。華晨互動(dòng)首席技術(shù)官郭振平則表示，VR和AR技術(shù)不僅會(huì)被應(yīng)用于娛樂領(lǐng)域，還將是中國(guó)工業(yè)制造2025的支柱技術(shù)之一，在泛娛樂、石油勘探、汽車生產(chǎn)和3D打印等領(lǐng)域都會(huì)有很大的應(yīng)用價(jià)值。在工業(yè)生產(chǎn)中，通過VR和AR技術(shù)，人們可以定制化生產(chǎn)，提前發(fā)現(xiàn)問題，節(jié)省原材料。

高性能計(jì)算支撐視覺處理技術(shù)

寫到這里，筆者突然想起了《火星救援》中的場(chǎng)景。假設(shè)“好奇號(hào)”的監(jiān)控系統(tǒng)在捕獲男主角與地球探索中心排列出的信息，就能夠及時(shí)快速地分析出所傳信息的話，男主角和地球探索中心間的交流將變得更為順暢，就能夠?yàn)榫仍兄鹘菭?zhēng)取更多的營(yíng)救時(shí)間，找到更有利的營(yíng)救方案。

航天探索、戶外旅行也是高性能監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用的領(lǐng)域，視覺處理技術(shù)是主要支撐技術(shù)之一，而高性能計(jì)算又是視覺處理技術(shù)實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)。目前，很多芯片廠商都在為實(shí)現(xiàn)高性能計(jì)算而努力。這些芯片廠商為設(shè)備制造商和系統(tǒng)集成商提供了一系列視覺處理解決方案，從數(shù)據(jù)收集、分析、存儲(chǔ)和傳輸?shù)拳h(huán)節(jié)滿足用戶的需求。高性能計(jì)算不僅僅是數(shù)據(jù)中心所獨(dú)有的能力，高性能計(jì)算將融合在所有物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備上。當(dāng)所有物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備都具備一定的高性能運(yùn)算能力時(shí)，智慧城市項(xiàng)目才能真正落地。