A próxima geração de SoCs irá turbinar os recursos de câmeras na borda

Uma nova geração de câmeras de videomonitoramento está preparada para aumentar drasticamente os recursos na borda da rede IP, incluindo uma inteligência artificial (IA) mais poderosa e resoluções mais altas, abrindo caminho para novos aplicativos que antes seriam muito caros ou complexos.

As tecnologias no núcleo da próxima geração de câmeras de vídeo são os mais novos sistemas em chips (SoCs) da Ambarella. As famílias de produtos CV5S e CV52S da Ambarella estão trazendo um novo nível de desempenho de IA na câmera e integração com câmeras IP com múltiplas imagens e imagens únicas. Ambos os SoCs são fabricados no processo de fabricação de ‘5 nm’, trazendo melhorias de desempenho e economia de energia, em comparação com a geração anterior de SoCs fabricados em ’10 nm’.

Um SoC (System-on-a-chip) ou System On Chip (SOC), em português, sistema-em-um-chip, refere-se a todos os componentes de um computador, ou qualquer outro sistema eletrônico, em um circuito integrado (chip). Ele pode conter funções digitais, analógicas, mistas e, muitas vezes, de Radiofrequência – RF, tudo em uma mesma pastilha ou cápsula. Uma típica aplicação é na área de sistemas embarcados onde os microcontroladores possuem integrados os periféricos necessários para sua operação ou função.

 

SoCs CV5S e CV52S empoderados por AI

O CV5S, projetado para câmeras multi-sensor, é capaz de processar, codificar e realizar IA avançada em até quatro processadores de imagem com resolução de 4Kp30, simultaneamente e com menos de 5 watts. Isso permite projetos de câmeras avançadas com até quatro sensores de imagem 4K direcionados para diferentes partes de uma cena, bem como câmeras de imagem única de altíssima resolução com resolução de até 32 MP ou mais.

O CV52S, projetado para câmeras de imagem única com IA onboard muito poderoso, é a próxima geração do chip de IA para câmeras mainstream 4K CV22S da empresa. Esta nova família SoC quadruplica o desempenho de processamento AI, enquanto mantém o mesmo baixo consumo de energia de menos de 3 watts para codificação 4Kp60 com processamento AI avançado.

Recursos de IA mais rápidos e onipresentes

“Os mais novos SoCs de visão de IA da Ambarella para videomonitoramento, o CV5S e o CV52S, são soluções competitivas “

“ Os projetistas de sistemas de segurança desejam resoluções mais altas, aumentando a necessidade de um número de canais e recursos de IA cada vez mais rápidos e onipresentes, explica John Lorenz, Analista Sênior de Tecnologia e Mercado de Computação da Yole Développement (Yole), uma empresa francesa de pesquisa de mercado.

John Lorenz acrescenta: “ Os mais novos SoCs de visão de AI da Ambarella para segurança, o CV5S e o CV52S, são soluções competitivas para atender às crescentes demandas do setor de IC (circuito integrado) para videomonitoramento, que em nosso último relatório prevê ultrapassar US $ 4 bilhões até 2025, com dois terços disso sendo chips com recursos de IA.

 

Processadores de visão Edge AI

Os novos processadores de visão AI CV5S e CV52S da Ambarella permitem novas classes de câmeras que não seriam possíveis no passado, com uma única arquitetura SoC. Por exemplo, a implementação de uma câmera multi-sensor 4x 4K com AI teria tradicionalmente exigido pelo menos dois SoCs (pelo menos um para codificação e um para AI), e o consumo geral de energia teria tornado esses projetos volumosos e proibitivamente caros.

Ao reduzir o número de SoCs necessários, o CV5S permite designs de câmera avançados, como imagens 4x 4K habilitadas para AI a preços muito mais baixos do que seria possível anteriormente. “ O que geralmente tentamos fazer com nossos SoCs é manter os pontos de preços semelhantes aos das gerações anteriores, visto que os preços de varejo das câmeras tendem a ser bastante fixos” , disse Jerome Gigot, diretor sênior de marketing da Ambarella.

 

Câmeras de videomonitoramento multi-sensor 4K

No entanto, as câmeras de múltiplas imagens 4K de última geração tendem a custar milhares de dólares e, portanto, embora haja um pequeno prêmio no SoC pela melhoria 2X no desempenho, isso não terá um impacto significativo no MSRP final (Preço sugerido pelo fabricante) da câmera, acrescenta Jerome Gigot.

Além disso, o custo geral do sistema pode cair, observa Gigot, em comparação com o que poderia ser construído hoje, porque não há mais necessidade de chips externos para realizar IA, ou componentes extras para dissipação de energia.

Os novos chips estarão disponíveis no segundo semestre de 2021 e normalmente leva cerca de 12 a 18 meses para os clientes da Ambarella (fabricantes de câmeras) produzirem as câmeras e disponibilizarem para o mercado. Portanto, as primeiras câmeras, baseadas nesses novos SoCs, devem chegar ao mercado no segundo semestre de 2022.

“O software nesses novos SoCs é uma evolução do nosso Linux SDK unificado”

 

Placas de referência para fabricantes de câmeras

Tal como acontece com as gerações anteriores de SoCs de visão de IA de ponta para segurança da Ambarella, a empresa disponibilizará placas de referência para fabricantes de câmeras em breve, permitindo que desenvolvam suas câmeras com base nas novas famílias de SoC CV5S e CV52S.

“ O software nesses novos SoCs é uma evolução de nosso SDK Linux unificado que já está disponível em nossas gerações anteriores de SoCs, o que torna a transição fácil para nossos clientes ” , disse Jerome Gigot.

 

Melhor detecção de crimes

Detectar criminosos em uma multidão, usando reconhecimento de rosto e/ou placa de carro, tem sido um desafio assustador para a segurança, e um dos novos chips ajudarão a resolver.

“ Na verdade, esses aplicativos são um dos principais motivos pelos quais Ambarella está apresentando essas duas novas famílias de SoC ” , disse Jerome Gigot.

Normalmente, as resoluções de 4K e superiores têm representado uma parcela menor do mercado de segurança, visto que elas têm um preço muito elevado para a ótica de ponta, o sensor de imagem e o SoC. Além disso, o custo e a largura de banda extra de armazenamento e streaming de vídeo em 4K nem sempre valem a pena pelo benefício de apenas visualizar o vídeo em resolução mais alta.

 

Processamento de 4K AI na câmera

O advento da IA ​​na câmera em 4K muda o paradigma. Ao habilitar o processamento 4K AI na câmera, objetos menores em distâncias maiores agora podem ser detectados e analisados ​​sem ter que ir para um servidor e com muito mais detalhes e precisão em comparação com o que pode ser feito em câmeras de 2 MP ou 5 MP.

Isso significa que menos alarmes falsos serão gerados, e cada câmera agora será capaz de cobrir uma distância maior e uma área mais ampla, oferecendo insights mais significativos sem necessariamente ter que transmitir e armazenar aquele vídeo 4K em um servidor back-end. “ Isso é valioso, por exemplo, para câmeras de tráfego montadas em postes altos, que precisam ser capazes de ver muito longe e identificar carros e placas que estão a centenas de metros de distância, disse Jerome Gigot.

O advento da IA ​​na câmera em 4K muda o paradigma
O advento da IA ​​na câmera em 4K muda o paradigma, levando a Inteligência Artificial para a borda.

 

Os novos SoCs CV5S e CV52S da Ambarella realmente permitem que a indústria tire proveito da maior resolução na câmera para melhores análises e cobertura mais ampla, mas sem todos os custos normalmente incorridos por ter que transmitir vídeo 4K de alta qualidade 24 horas por dia, 7 dias por semana para um remoto servidor para análises offline ”, disse Jerome Gigot.Análise de vídeo aprimorada e cobertura mais ampla

Ele acrescenta: “Portanto, as câmeras da próxima geração agora serão capazes de identificar mais criminosos, rostos e placas de veículos, a distâncias mais longas, por um custo geral mais baixo e com tempos de resposta mais rápidos, fazendo tudo localmente na câmera. 

 

Implantação em aplicativos de varejo

Ambientes de varejo podem ser alguns dos mais difíceis, pois as câmeras podem estar olhando para centenas de pessoas ao mesmo tempo

Os aplicativos de varejo são outro grande ponto de venda. Ambientes de varejo podem ser alguns dos mais difíceis, já que as câmeras podem estar olhando para centenas de pessoas ao mesmo tempo (por exemplo, em um shopping), para fornecer não apenas recursos de segurança, mas também outras análises de negócios, como tráfego de pedestres e mapas de ocupação que pode ser usado posteriormente para melhorar a colocação do produto.

A resolução mais alta e o desempenho de IA mais alto, habilitados pelos novos Ambarella SoCs, fornecem um salto em frente na abordagem desses cenários. Em uma configuração de loja, uma câmera montada no teto com quatro sensores de imagem 4K pode olhar simultaneamente para a fila do caixa em um lado da loja, enviando alertas quando uma fila está ficando muito longa e um novo caixa precisa ser aberto, ao mesmo tempo tempo olhando para a entrada do outro lado da loja, para contar as pessoas que estão entrando e saindo.

Isso permite ainda que os dois sensores 4K restantes possam monitorar corredores de produtos específicos e gerar análises de negócios em tempo real.

 

Use em lojas sem caixa

Outra aplicação de varejo é em lojas automatizadas sem caixas. Aqui, uma câmera baseada em CV5S ou CV52S montada no teto terá resolução e desempenho de IA suficientes para rastrear mercadorias, enquanto o cliente as pega e coloca em seu carrinho, bem como para rastrear automaticamente qual cliente está comprando qual produto.

Em um cenário de depósito, itens e caixas que se movem pelo chão também podem ser seguidos localmente, em uma única câmera montada no teto que cobre uma ampla área do depósito. Além disso, esses itens e caixas podem ser rastreados em diferentes sensores em uma configuração de câmera com multiplos sensores, sem que o vídeo precise ser enviado a um servidor para realizar o rastreamento.

 

Atualizando as redes de IA na câmera

Outra característica dos SoCs da Ambarella é que suas redes de IA na câmera podem ser atualizadas instantaneamente, sem ter que parar a gravação de vídeo e sem perder nenhum quadro de vídeo durante o processo.

Assim, por exemplo, no caso de uma busca por um veículo perdido, as características desse veículo perdido (marca, modelo, cor, placa) podem ser enviadas para um cluster de câmeras na área geral, onde o veículo é possa ter desaparecido e todas essas câmeras podem ser atualizadas automaticamente para executar uma pesquisa ao vivo para aquele veículo específico.

Se alguma das câmeras corresponder, um operador remoto pode ser notificado e receber uma imagem ou até mesmo um feed de vídeo ao vivo da cena, ao mesmo tempo que as demais são avisadas para finalizar a pesquisa.

 

Gerenciamento de tráfego eficiente

Com os chips SoC CV52S Edge AI Vision, essas decisões podem ser feitas localmente em cada interseção pela própria câmera

Em relação ao congestionamento do tráfego, a maioria das grandes cidades tem milhares de cruzamentos que precisam ser monitorados e gerenciados. Tentar fazer isso de um local central é caro e difícil, pois há muitos dados de vídeo para processar e analisar, com o objetivo de tomar essas decisões de tráfego (para controlar os semáforos, cruzamentos, faixas de pedestres, etc.).

Com os chips SoC CV52S Edge AI Vision, essas decisões podem ser feitas localmente em cada intersecção pela própria câmera. A câmera então executaria ações de forma autônoma (por exemplo, ajustaria o tempo do semáforo) e apenas relataria uma atualização de status ao centro de controle de tráfego principal. Portanto, agora, em vez de ter um local central tentando gerenciar 1.000 cruzamentos, uma cidade pode ter 1.000 câmeras inteligentes de IA, cada uma gerenciando seu próprio local e fornecendo atualizações e meta-dados em tempo real para um servidor central.

 

Privacidade superior

A privacidade é sempre uma preocupação com o vídeo. Nesse caso, fazer IA na câmera é inerentemente mais privado e seguro do que transmitir o vídeo para um servidor para análise. Menos transmissão de dados significa menos pontos de entrada para hackers tentarem acessar o vídeo.

Nos SoCs CV5S e CV52S da Ambarella, o vídeo pode ser analisado localmente e depois descartado, com apenas uma assinatura ou meta-dados do rosto usados ​​para encontrar uma correspondência. Nenhum vídeo real precisa ser armazenado ou transmitido, o que garante total privacidade.

Além disso, os chips contêm um bloco de segurança cibernética de hardware muito seguro, incluindo memória OTP, Arm TrustZones, codificação DRAM e virtualização de E/S. Isso torna muito difícil para um hacker substituir o firmware na câmera, fornecendo outro nível de segurança e privacidade no nível do sistema.

 

Máscara de privacidade

Outro recurso de privacidade é o conceito de mascaramento de privacidade na borda. Esse recurso permite que partes do vídeo (por exemplo, uma porta ou janela) sejam bloqueadas, antes de serem codificadas no fluxo de vídeo. As partes bloqueadas da cena não estão presentes no vídeo gravado, fornecendo assim uma opção de privacidade para câmeras que estão voltadas para áreas privadas.

“ Com a IA na câmera, cada dispositivo se torna seu próprio endpoint inteligente e pode ser reconfigurado à vontade para atender às necessidades específicas de segurança física de sua instalação ” , disse Jerome Gigot, acrescentando “ As possibilidades são infinitas e nossa missão como SoC fabricante é realmente fornecer uma plataforma poderosa e fácil de usar, completa com ferramentas de visão por computador, que permite aos nossos clientes e seus parceiros implementar facilmente seu próprio software de IA na câmera. 

 

Segurança física em estacionamentos

Com uma câmera CV5S ou CV52S habilitada para AI, o equipamento será capaz de cobrir uma parte muito maior do estacionamento.

Um exemplo de aplicação é a segurança física em um estacionamento. Uma câmera hoje pode ser usada apenas para registrar parte do estacionamento, para que um operador possa voltar e ver o vídeo se um carro foi arrombado, se ocorreu alguma avaria ou se ocorreu algum outro incidente.

Com uma câmera habilitada para CV5S ou CV52S AI, em primeiro lugar, a câmera será capaz de cobrir uma parte muito maior do estacionamento. Além disso, será capaz de detectar as placas de todos os carros que entram e saem, permitindo a integração de registro e até mesmo cobrança automática referente ao período utilizado.

Se houver um evento especial, a câmera pode ser reprogramada para identificar veículos especiais e redirecioná-los automaticamente para uma área VIP do estacionamento, enquanto informa ao posto de entrada ou sinaliza quantas vagas de estacionamento estão disponíveis. Pode até obter informações e dados para informar aos carros que se aproximam para onde devem ir.

 

Vantagens de usar SoCs de visão de IA de ponta

Jerome Gigot disse: “ As possibilidades são infinitas e abrangem muitos setores. O mercado está preparado para abraçar esses novos recursos. Avanços recentes nos SoCs de visão de IA de ponta trouxeram um período de mudança no espaço de segurança física. As empresas que, historicamente, forneciam apenas câmeras de segurança, agora estão entrando em setores adjacentes, como varejo inteligente, cidades inteligentes e edifícios inteligentes.”

Ele acrescenta: “ Essas mudanças estão proporcionando uma grande oportunidade para todos os fabricantes de câmeras e fornecedores de software realmente se diferenciarem, fornecendo sistemas completos que oferecem um novo nível de percepções e eficiências, não apenas para o gerente de segurança física, mas agora também para a loja proprietário, gestor de segurança e o gerente do edifício.

Ele acrescenta: “ Todos esses novos aplicativos são extremamente saudáveis ​​para a indústria, pois estão aumentando o mercado disponível para câmeras, ao mesmo tempo que aumentam seu valor e as economias de escala que podem oferecer. Ambarella está ansiosa para ver todos os produtos inovadores que nossos clientes irão construir com esta nova geração de SoCs.

 

Origem: Source Security

 

Engº Marcelo Marcelo Peres

mpperes@guiadocftv.com.br – GuiadoCFTV

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Eng° Marcelo Peres

Eng° Eletricista Enfase em Eletrônica e TI, Técnico em Eletrônica, Consultor de Tecnologia, Projetista, Supervisor Técnico, Instrutor e Palestrante de Sistemas de Segurança, Segurança, TI, Sem Fio, Usuário Linux.

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