匠心故事 | 华为造“星”记：我的世界里没有黑暗

    【CPS中安网 cps.com.cn】“不是每一个人都有机会做新产品的,做新产品更有成就感、使命感,我们希望重新书写智能摄像机的未来”,华为视频监控智能摄像机产品总经理翟广雷说。

华为视频监控智能摄像机产品总经理翟广雷

　　01  赛跑

　　“和时间赛跑”是华为人的特质,但在翟广雷眼中,华为人不仅是在跟时间赛跑,也是跟自己、跟时代赛跑。

　　在做智能摄像机之前,翟广雷在华为运营商BG已经有超过10年的产品研发管理履历——他主持开发的PS核心网系统如今已经遍布全球,成为网络的“心脏”,持续稳定的支撑着亿万人的通信服务。

　　但他还是感觉好像缺了点什么,运营商的产品研发体系太成熟了,相对会比较按部就班。这时候,华为准备重大战略投入安防领域,翟广雷毫不犹豫地就来了——他喜欢这种“赛跑”的感觉。那是在2017年底,智能摄像机对于华为来说还是个新业务,业界对华为此举也褒贬不一。面对激烈的市场竞争以及并不确定的未来,翟广雷却踌躇满志,意气风发——然而,过程却并没有想象中的容易。

　　02  抉择

　　“技术可行性分析结果怎么样?偏色问题解决方案出来了吗?这个版本的器件选型和测试结果如何?成本比对分析呢?……”

　　会议室里气氛很凝重,翟广雷按掉了一个接一个的电话,拉着各个领域的专家封闭在杭州研究所4楼会议室里。

　　这个不大的会议室被短暂命名为“SuperColor War Room”,成为了华为智能摄像机的技术攻关室。一群来自华为2012实验室的视觉专家、深谙行业需求的业务专家们为了智能摄像机的技术路径问题再次吵成一团。到底是采用“双目”还是“全色彩融合”技术,翟广雷必须做一个决定了。黑夜不仅是遮住肉眼的帘幕,也是传统摄像机的“大敌”。传统摄像机在低光照条件下图像识别率会急剧下降,无法达到实战要求。为了提升摄像机夜间拍摄效果,业内目前有两个方案:其一,大多数传统摄像机采用白光补光来增加可见度和提升成像效果,然而会带来强烈的光污染问题,其眩光将会给司机带来干扰,导致车辆驾驶安全问题。

　　其二,采用肉眼不可见的红外补光,然而画面效果却如同上世纪的黑白电视,无色彩信息,无法准确判断物体的其它属性。

　　为了突破夜晚成像效果,智能摄像机团队提出了两个解决方案:“双目”方案和 SuperColor智能全彩图像融合技术。半个月来,这支年轻的团队一直在这两个技术路径的选择上争论不休,难以抉择。

　　“双目”技术,通俗理解就是类似于人类用两只眼睛看东西的效果,用来解决超低光照高清成像的问题效果非常好。另一个解决方案是采用AI算法的SuperColor智能全彩图像融合技术,能够将红外的清晰黑白图像与少量可见光带来的彩色图像进行智能全彩融合,从而得到一幅清晰明亮的全彩图像。翟广雷反复斟酌,带着2012实验室的专家团们多番评估,最终选择了“SuperColor”。对于抉择的过程,翟广雷的回忆并不轻松:“‘双目’效果是不错,但是镜头需要定制,会带来工业成本。而且每一款都需要校准,分辨率越高校准难度越大,不利于长远发展。”“我们要做的是一个普惠普世的产品”,翟广雷最终找到了理由。

　　03  创新

　　2019年8月,在翟广雷作出抉择的半年后,华为SuperColor超星光全彩摄像机问世。

　　SuperColor超星光全彩摄像机采用了华为首创的智能色彩融合技术、智能曝光技术、隐形补光技术等,做到了24h全天候的高清。

　　“暂时SuperColor的夜视能力也还需要补光,但是我们做到了‘零’光污染的隐形补光,无感守护”,谈及SuperColor 超星光全彩摄像机的“零”光污染,翟广雷显得有些兴奋:”SuperColor同时配备专利智能曝光算法,支持自动检测目标物体的曝光程度,针对性给出补光策略,让每个物体的画面效果都是最优状态。”

　　然而,将技术转化为产品的过程却并不容易。SuperColor超星光全彩摄像机采取的是多帧逐行曝光的策略,需要对彩色的曝光控制在毫秒级,这对控制算法的精准度要求非常高,也是业界的难点。摄像机的曝光策略还要跟滤光片进行非常精准的匹配,否则就会出现横条纹的干扰。

　　华为通过两倍于星光产品的数据处理速度来实现光源的处理、成像的处理、并利用帧间运动预测技术,实现多光谱图像的精准高质量融合。此外,“零”光污染摄像机要实现全天候可视,包括超低光照、逆光以及各种灯源下的高清可视,这就要求研发团队要在各种灯源下进行测试。“车灯、园区灯、路灯有很多种,有的是卤素灯有的是钠灯,灯光波长不等,甚至有些可以从400覆盖到3000以上的波段范围,因此摄像机要对光源进行识别,然后才能避免光干扰”,翟广雷解释说。

　　杭州是全国著名的“新四大火炉”之一,夏季炎热程度仅次于重庆;而在冬天,杭州又经常阴雨连绵,晚上天黑以后就愈发寒冷。半年来,SuperColor的研发团队一直在黑暗中捣鼓,白天在实验室测试固定光照,一到晚上就推着小推车利用城市复杂光源环境测试,以反复对摄像机效果进行实测调优,风雨无阻。

　　这支研发团队是清一色的工程师,对于产品有着一种天然的偏执。长期且枯燥的测试、反复的调优、“一直在黑暗中摸索”的研发团队并没有消磨掉最初的激情,反而乐在其中。他们就好像一个战斗集体,有困难一起扛,互相帮助,从不退缩。

　　“做新产品不仅更有成就感、使命感,同时我们团队中的每一个人也有一种归属感。我们还会组织Family Day等家庭活动,邀请家属一起融入,有了家人的支持,大家就没有后顾之忧,就会目标一致,力出一孔为之奋斗”,翟广雷说。

　　04  品质

　　8月8日,在华为智能安防2019业务战略发布会上,翟广雷给整个安防行业注入一剂“强心针”:华为智能摄像机质保年限从1年提升到3年,行业里目前做的最好的也只是到2年。这是华为对行业的承诺,也是翟广雷对产品的信心展现。

　　作为华为智能摄像机的守门人,翟广雷对产品的每个环节都了如指掌,从架构、算法、到元器件,每一个环节都要审视把控。对于摄像机器件、品质的要求甚至有些吹毛求疵。

　　商用摄像机出货前普遍仅进行整机高温高压测试,但华为智能摄像机是全天候水准,摄像机外壳全封闭,这就对零部件产生了更高的要求。“因此我们要求对所有关键零部件先单独进行比高温高压还严格的温度湿度双八五测试,组装整机后,再次测试,确保万无一失。”“我们单单测试过的滤光片就有几十种,而且还是不同批次生产的。因为即便是最好的供应商,在生产工艺上也很难控制,不能完全做到一致性。这就对于纳米级精度的滤光片供应商提出了极高的要求,搞的现在供应商都很怕我们”,翟广雷笑谈,“工业级的标准是10年质保,一个个零部件都是精挑细选出来的;我们不断在要求自己,即便是商用级,我们也力争做到高质量。”

　　为了测试摄像机的抗雷击效果,华为在韶关还特别建设了一个雷击测试场,阴雨天的时候,可以发射小火箭人工引雷,通过导线把几千伏的雷电连在摄像机上去做真实测试。

　　正是这种严格的品质把控和极端测试,让华为智能摄像机能够在极端环境中依旧保持稳定工作:可以抵御-40℃到60℃的极端环境,达到6KV防雷等级、IP67级防水。

　　05  未来

　　对于硬件品质的超高要求,必然会延缓产品的研发周期。SuperColor超星光全彩摄像机能够快速面世,一定程度上得益于华为在智能摄像机上“软硬解耦”的开发模式。

　　华为SuperColor超星光全彩摄像机是一台软件定义摄像机(Software-Defined Camera,即SDC)。它需要满足三个条件:专业的AI芯、开放的操作系统、丰富的算法和应用生态。

　　“软件定义看起来是个很普通的概念,其实中间有非常多的门槛,一般的厂家是没法做到的。”翟广雷解释说,“我们自己做了一套完全轻量化的容器级的操作系统,大概有几十万行的代码量,嵌入到摄像机设备里,实现真正的软硬件解耦。”

　　实际上,软硬件解耦已经是一种趋势,所谓软件定义,最典型的应用就是云计算。而这种开发逻辑,也让华为摄像机可以按照硬件和软件两种不同的开发模式,并行前进,加速进程。“最关键的,万一第三方的应用或算法存在运行问题,凭借软硬件的解耦,它不会影响到SDC摄像机本身的安全性和稳定性,不会影响到SDC摄像机自有的应用和算法的稳定性。”翟广雷说。除此之外,得益于软硬件解耦的开发模式,华为智能摄像机产品研发可以脑洞大开,让下一代摄像机有了更大的想象空间。“华为的下一代摄像机我们已经在考虑双操作系统。”翟广雷说,有机会成为业界第一,去改写历史的这种使命感,是摄像机研发团队为之奋斗的动力,也是华为人流淌在血液里的东西。

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