文/顾长海 北京中盛益华科技有限公司
一、安防行业发展回望
中国安防行业经过四十多年的高速发展，如今已经形成体量庞大的行业市场规模，行业中的各种关联技术日新月异、推陈出新，推升着安防行业向更深、更广的领域迈进。视频传感技术经历标清、高清和超高清的发展过程，促成视频由“看得见”向“看得清”发展，视频图像等非结构化数据的存储技术经历DVR、NVR、分布式存储以及云存储，实现视频图像数据的“存储，可回放”到“视图云，海量览”。视频编码技术经历H263、MPEG4、MJPEG、SVAC、H264及H265，由“压缩可传输”到“超压缩宽适配”。视图智能分析技术经历移动侦测、模式识别及深度学习，实现视频由“看得清”到“看得懂”。视图网络传输技术经历有线网络（局域网、广域网、互联网）和移动无线网络（Wi-Fi、3G、4G、5G）达到由“局域用”到“无限展”，随着近年视觉增强技术（AR）的出现更使得在安防领域内出现了由“看得懂”过渡到“感知准”。这些新型技术迭代发展，加速安防智能化，实现风险提前识别，主动布控预防，让安防从“洞见”进入“预见”。
二、AR、AI、5G核心技术概述
1.增强现实
将虚拟的物体嵌入现实场景中，支持用户与其进行交互，已经成为虚拟现实研究中的一个重要领域，在使用者的现实世界叠加数字创建的内容，也是人机界面技术发展的一个重要方向。增强现实技术是一种将真实世界信息和虚拟世界信息“无缝”集成的新技术，把原本在现实世界的一定时间空间范围内很难体验到的实体信息（视觉信息、声音、味道、触觉等），通过电脑等科学技术，模拟仿真后再叠加，将虚拟的信息应用到真实世界，被人类感官所感知，从而达到超越现实的感官体验。真实的环境和虚拟的物体实时地叠加到了同一个画面或空间同时存在。
2.第五代移动通信技术
最新一代蜂窝移动通信技术，也是继4G（LTE-A、WiMax）、3G（UMTS、LTE）和2G（GSM）系统之后的延伸。5G的性能目标是高数据速率、减少延迟、节省能源、降低成本、提高系统容量和大规模设备连接。5G最大的优势是大宽带、低时延、大连接，其峰值理论传输速度可达每8秒1GB，比4G网络的传输速度快数百倍，这样的传输速度能有效解决VR/AR在8K及以上超高清内容的传输问题。5G标准的低延迟特点也将有效解决VR头显时间延迟的技术问题。
3.人工智能
研究、开发用于模拟、延伸和扩展人的智能的理论、方法、技术及应用系统的一门新的技术科学。人工智能是一门极富挑战性的科学，从事这项工作的人必须懂得计算机知识、心理学和哲学。人工智能是包括十分广泛的科学，它由不同的领域组成，如机器学习、计算机视觉等，人工智能研究的一个主要目标是使机器能够胜任一些通常需要人类智能才能完成的复杂工作。
三、AI、AR、5G技术对安防行业赋能
1.AI技术助力安防实现对视图数据的理解
一直以来视频相关技术的发展对安防起到了巨大的推进作用，视觉AI技术的出现则强化了这种作用。硬件算力的增加、软件框架的优化以及国家的智能发展战略，使得AI技术出现井喷式的发展，安防作为AI最直接的落地场景，相辅相成共同助推一波发展浪潮。AI的出现让安防场景中海量存储管理的视图数据有了结构化描述的可能，使得安防应用能够理解视图的内容，从而促进安防数据平台智能化发展。AI的出现将在如下几个方面为安防行业赋能：
（1）促进云边端融合
安防行业需要对突发事件进行快速响应，也需要对某些趋势进行整体预测。通过边端AI计算可以满足即时性反馈及解决网络传输带宽压力。云端聚焦非实时、长周期及业务决策场景，边端作为云端高价值数据的采集终端，可以更好支撑云端应用的大数据分析，而云端通过综合解析出的相关业务规则可以同步下发到边端，可优化边端的业务决策，两者分工协作是应对AI产生的爆炸数据的最佳解决之道。因此AI的出现，促进了安防场景落地应用的云边端的融合。
（2）推动视图安防平台数据资源池化设计
AI的出现能够实现视图数据结构化描述，这样就产生了大量的结构化与非结构化融合数据。而视图数据资源池也应运而生，实现对各类视图数据资源进行汇聚和统一管理，并对外提供服务，实现所辖域视图数据资源的汇聚、治理和共享，为上层提供视图数据资源管理和服务能力。
通过视图数据的汇聚与治理形成各类主题库与专题库。提供的服务包括但不限于数据查询、数据订阅、数据库视图、数据共享等方式对外提供基础数据服务，同时还能对外提供全库搜索、模型碰撞、特征研判、关系图谱、融合大数据服务等基础应用服务，满足安防多种场景下对视图大数据的智能化融合应用需求。
（3）增强视图安防平台数据的多维应用
随着AI技术为安防平台提供数据种类越来越多，安防数据平台需要对所辖数据及外部数据进行多维度融合碰撞，如对实时数据的多维布控、即时报警、多维事件预判；对历史数据的分析挖掘内在联系，快速识别异常模式；利用知识图谱技术挖掘人与人、事与事、人与事关联关系，为重大事件提供决策依据，提升整个系统智能化分析能力。
2.5G技术赋能安防行业实现广泛的大容量互联
安防数据平台通过现行的网络技术实现多网异构数据的互联，受限于带宽与实时性的限制，基于无线的应用一直不温不火。新一代5G技术具有增强移动宽带、高可靠、低时延和广覆盖大连接的优势，它的出现将强势补足安防数据平台的移动网络互联的能力。同时，AI和5G近80%的典型应用重叠，5G能够支撑AI应用的大规模落地。安防行业在5G+AI赋能下，会迎来重要的发展机遇期。
（1）更智能、更清晰
以5G+AI技术为主导的高帧频、超高清、宽动态范围的4K、8K安防监控解决方案以及相关应用场景将成为必然的选择。AI智能算法可以从视频中解析出包括人体外观、特征、动作、行为等更多的细节信息，使智能视图云平台发展更深的行业应用成为可能。借助AR/VR技术，打造浸入式安防极致体验，用于场景化电力监控与检修、智能制造等。
（2）更便捷、更高效
利用5G技术，可以将监控视频快速、安全地传输到指挥中心；而AI的边缘计算能力，使得AI摄像机在设备端即可提供所有的算力支撑，从而形成新的快速布控监控方案。例如，利用5G（AirFlash）技术，可以实现高铁、地铁等车地数据快速转储解决方案，应用于车地通信。该方案可以实现客室安防监控、司乘作业监控以及车载状态视频数据高效、便捷地传递到地面，以便能够及时处理，发现安全隐患。
3.AR技术实现安防行业的极致体验
增强现实技术包含了多媒体、三维建模、实时视频显示及控制、多传感器融合、实时跟踪及注册、场景融合等新技术与新手段。不仅展现了真实世界的信息，而且将虚拟的信息同时显示出来，两种信息相互补充、叠加。通过增强现实（AR）技术与视图AI技术、视频压缩及传输、云计算、大数据等科学技术的深度融合，称为智能视觉增强现实，视频图像前端作为关键性内容的输入端和图像、数据的处理端，立足VR/AR用户体验，可以有效针对虚拟现实场景，强化其内容拼接、色差消除、景深调整、数据处理、结构化数据提取和分析等技术处理效果，为用户提供浸入式的视频感知体验，助力智能视觉增强现实（AR+AI）产品实现良好的体感交互，为安防行业创造出崭新的场景化行业应用和市场需求，推动安防系统平台在民用、商用等领域得到更为广泛的应用。可以说智能视觉增强现实（AR+AI）技术是安防行业发展的新机遇。在安防应用领域，AR与人工智能和大数据分析深度融合将发挥更为强大的作用，如：图像分析和用户定位、人脸识别与信息检索、组装维修与实战培训。如AR眼镜作为新型穿戴式安防产品，带有端AI芯片和显示设备，可应用于人脸抓拍、人脸识别、车牌识别及特定物品智能识别等场景。同时，AR技术与GIS相结合（尤其是三维GIS），为指挥调度带来了革命性的变化，运用增强现实、人工智能、物联网、5G网络、大数据等先进技术，基于城市重点区域的制高点视频，构建实景式立体化的防控指挥作战系统，大大增强安防行业平台应用各类应急指挥、合成作战、联防联控等各类大型综合实战落地。
四、AR技术在安防场景下的融合应用
我国工业和信息化部在2018年发布《关于加快推进虚拟现实产业发展的指导意见》，指出虚拟现实产业是引领全球新一轮产业变革的重要力量，将撬动上万亿元的新兴市场，成为经济发展的新增长点，并定下2020年建立比较健全的产业链条，2025年整体实力进入全球前列的目标。据中国信通院发布的《虚拟（增强）现实白皮书》报告显示，2020年全球虚拟现实产业规模将超2000亿。
要掘金千亿市场，必须充分挖掘VR/AR技术潜力，保证高速数据传输。4G网络的时延大概在40毫秒左右，传输速度低、延迟高，用户体验较差。2019年号称5G元年，而有着低延迟、高速、高带宽特性的5G有望提供非凡用户体验，进一步拉近虚拟与现实之间的距离，为沉浸式技术进入主流打开新的机会之门。
1.安防中的图像识别和用户定位
利用AR+AI+5G技术可以实视实时获取情境敏感式信息，涵盖能够根据特定情境轻松获取互联网已有静态数据的各种应用。如各类智能眼镜以及各类AR浏览器，这类应用提供的情境敏感式信息能够识别场所或物体，并将数字信息与现实世界的场景连接起来。用户可以通过智能眼镜以第一视角看到周围的数字信息。这些数字信息可以是附近感兴趣的地方，比如博物馆、商店、餐馆或者前往下一个公交站的步行路线。也可能重点关注信息，如重点嫌疑人、嫌疑车辆等，系统通过GPS、Wi-Fi和3D建模实现图像识别和用户定位功能。该功能在安防领域会加强视频智能分析中图像识别和用户定位的功能，同时利用5G优秀的高带宽、低时延特性，可对虚拟场景进行实时交互。
2.面部检测+增强现实（AR）强于人脸识别
面部检测与增强现实（AR）的结合则是在现实生活特定情境中轻松获取交互信息的另一个应用案例。利用AI技术，通过可穿戴式设备（智能头盔、眼镜等），可以分析一张面孔，通过5G网络与云端的海量头像进行比对匹配，匹配目标人体画像信息就会显示在用户视野中。这项功能应用于安防领域，能够快速高效地进行重点人员的甄别。
3.助力安防技术渗入智能制造
增强现实（AR）系统能够监视每个工作步骤（借助于AI技术）并检测组装流程中的错误，从而保证质量控制。对于维修人员而言，增强现实（AR）系统可以提供一种直观的视觉方式，帮助他们识别并修复问题——考虑到终端消费技术和终端消费电子产品数量的不断增长，这一点显得尤为重要。此类交互式维修指南的投入使用可以显著降低培训成本以及技术员工的平均修复时间。该应用对于安防工程商和安防生产商而言受益良多，增强现实（AR）技术能够帮助工程商简化组装程序，降低工程商和生产商的维护服务成本。
4.在监控摄像机领域应用
增强现实（AR）能让机器更直观地看到并认识世界，那监控摄像机这个看世界的“眼睛”更需要智能视觉增强现实（AR+AI）技术了。“智能视觉增强现实”在摄像机领域是一个全新的概念，普通摄像机反映的是“现实”，这种现实由于缺少附加性的信息，给监控画面的安保人员带来了极大的困惑。为了解决这些问题，需要在“现实”的基础上进行“智能视觉增强”，给实时监控画面添加名称、经纬度、方位角、距离、位置、历史案例描述、联系方式等信息，通过智能技术可实时为人、车标注综合画像信息，这些能辅助屏幕前的安保人员及时有效地处理视频画面捕捉到的异常、突发情况。在监控中心将现实周边环境与增强现实（AR）中的事物置于同一屏幕，可通过大屏与视频互动，如在城市电子地图直接与部署的摄像机、门禁、防盗或者消防、楼控等系统进行交互操控。
5.在应急救援中的应用
（1）火灾救援领域的应用
增强现实（AR）有着广大的应用前景这一点毋庸置疑，在B端尤其许多特殊场景增强现实（AR）已经具备应用价值，火灾救援系统就是其中一个典型场景案例，由增强现实（AR）眼镜结合热成像相机，可以帮助消防员在黑暗、浓烟的环境中看到东西，热成像相机捕捉画面然后通过增强现实（AR）眼镜投射到消防员眼中，使得消防员在搜救的时候做到准确高效，提高救援效率。
（2）交通事故的救援应用
电动汽车的新浪潮给现场急救人员带来了新的考验，现在现场急救人员在紧急情况下无法再像以前一样轻易地判断该如何切割车身救出事故者，由于电动车体内可能藏着高压线缆，电池组或者其他新型传动部件等，一不小心就会发生其他灾难。为了应对这一情形，可以通过智能视觉增强现实（AR+AI）技术来解决，添加增强现实之后，救援人员可以知道金属板下面到底藏着什么，从而知道切开的位置是否安全。更重要的是，这个应用借助5G技术能够获取更多的关联信息，同时在没有网络连接的情况下仍可以工作。
五、AR技术在安防行业的融合发展方向及趋势
未来智能视觉增强现实的可视化，将会呈现出三个比较明显的发展方向。
1.基于地理定位的个性化移动设备数据的可视化体验
所谓基于地理定位的个性化移动设备数据的可视化体验，就是指各种安防应用会利用你所处的地理位置，利用GIS来画出一张地图，告诉安保人员目前所处的准确位置、周围都有哪些重要物体，或者是追踪安保人员的活动路线。后续，智能视觉增强现实可视化还将会呈现出更大的发展潜能，根据不同用户的具体情况和需求，提供更加个性化的信息和服务。未来，增强现实可视化将会完美融入周边环境，充分利用相关信息对现实世界中的物体和真人进行覆盖，在覆盖过程中保证物体和真人的准确位置，在最大程度上呈现出近似真实的效果。
虽然相关信息确实可以从互联网中直接获得，但是往往都需要借助文本搜索或者比较难懂的应用程序编程接口调用。智能视觉增强现实技术最大的优点就在于能够利用摄像头自动进行物体识别，整个世界都可以当作各种数据的交互界面，只要通过摄像头简单一扫，就能够接收到大量的信息。这种功能在安防行业，无论是应用于大到智慧城市、公安、应急、交通、安监、环保，还是小到智慧园区、校园、医院、社区等，都可为系统的使用人员提供极致的可视化体验。
2.3D可视化
在智能视觉增强现实体验当中，我们身体的各个部位，仍然是能够切实感受到周边环境的，能够与各种数据进行互动。与之相比，虚拟现实体验就大不相同了。因为在虚拟现实体验当中，我们与周边环境完全是脱离的，所以在感知方面就很可能会出现误差甚至是迷失。
3.随处可见的悬浮屏幕
针对移动设备数据可视化的空间不足问题，一种简单可行的方案就是，根据自己的真实需求自行“创造”屏幕，数量不限、大小不限、形状不限。这些屏幕可以直接悬浮在你周围，虽然还是以2D的形式出现，但是你想要多大它就可以变成多大。
完整的智能视觉增强现实头戴设备都会有物理屏幕，它们能够“创造”出无数块形状不一的虚拟屏幕悬浮于周边环境当中。而用户只需要简单转动头部，即转动头戴设备的物理屏幕就可以轻松在这些虚拟屏幕之间进行切换。这些虚拟屏幕只是物理屏幕的拟态，所以从某种意义上来说，它们的分辨率是完全可以由用户自行控制的。智能视觉增强现实头戴设备的真实分辨率，转移到虚拟屏幕上是不会发生任何变化的。
近年来，智能视觉增强现实技术受到了广泛关注。在计算机视觉与人工智能技术的推动下，智能视觉增强现实技术表现出了强劲的发展势头，无论是跟踪注册精度、显示设备性能，还是人机交互自然性都有很大提高，但也可以看出，智能视觉增强现实技术尚有许多问题亟待解决。从跟踪注册技术上来说，目前的跟踪注册方法只能对场景中少量的信息加以利用（如特征点信息），这造成系统对环境的理解不完整；从显示技术上来说，能够为用户提供高沉没感的智能视觉增强现实眼镜在体积和价格上还不能满足大众的需求；从交互方式上来说，更为自然的、支持多用户的智能视觉增强现实交互技术仍有待研究。
虽然智能视觉增强现实技术还有许多瓶颈，但大量的应用研究分析表明，它具有巨大的应用前景。在未来几年里，智能视觉增强现实技术的应用，特别是在移动智能终端上的应用将会大量涌现。虽然与头盔显示设备相比，移动设备沉没感不强，但其具有很高的普及性。同时，各类智能视觉增强开发平台的推出，从技术上实现了增强现实与智能移动设备的结合。在未来的发展中，更能发挥智能视觉增强现实技术优势的智能穿戴设备将为人类创造更为真实的虚实融合世界，人们可以通过更自然的人机交互方式与系统进行交互。未来智能视觉增强现实技术将在很大程度上改变人类生活，是科技发展的必然趋势。而能将这些技术快速落地的安防应用必将迎来新一轮的发展。