智慧城市发展的下一个阶段

无论你是在谈论飞行汽车的乐趣，还是更反乌托邦的衰败观，科幻小说都影响了我们对未来城市应该是什么样子的想法。在现实中，诸如嵌入式视觉等技术将使未来的城市环境以“智能城市”的形式成为可能，可以管理交通、停车、监控等。事实上，许多城市已经在朝着这个未来前进。但即便如此，它们也只是智慧城市所能承诺的能力的边缘。

“在智能城市中，我们不会看到标准的现成的或传统的机器视觉相机提供解决方案，”美国at的销售和FAE嵌入式成像模块业务主管Tim Coggins说巴斯勒公司相反，我们将看到嵌入式平台依赖于大量的图像网络和其他传感器捕获，需要实时连接和边缘智能处理。智慧城市的解决方案严重依赖软件，而不是硬件。”

边缘计算允许物联网(IoT)设备产生的数据在发送到云或数据中心之前，在源处或源附近进行处理或分析。Coggins以面部识别为例。

Coggins说:“我们可以以5mp的分辨率捕捉一张人脸，但我们无法将这么多的数据传输到云端，因为成本太高。”“因此，需要在边缘进行预处理，以获得元数据，这些元数据被发送到云端，并与更小的信息包一起处理，我们在此基础上得到结果。”

这就是Boulder AI的前提，它的区域扫描DNNCam在边缘执行机器学习。“通过在设备内部运行神经网络，我们可以提取视觉信息，允许终端用户在不需要视频管理服务器软件的情况下探索他们的数据，”Boulder AI的首席执行官Darren Odom说。“该软件执行一些分析，但维护成本很高，因为它通常需要现场的it部门。”

这种方法不仅为客户节省了资金，而且一台相机可以执行多种任务。“市场上的其他智能相机通常执行特定的功能，如面部识别或车牌识别，”奥多姆说。“通过DNNCam，公园和娱乐部门可以计算有多少人在使用公园，而交通管理摄像头可以计算道路上的滑板车数量。”

该系统还可以细化到根据一天中不同时间的行人数量来设定红绿灯的时间，目前一个主要大都市地区正在测试该系统的雏形。奥多姆说:“今年已经有18起人车相撞的死亡事故。”为了消除这些行人的伤亡，摄像头与控制器通信，根据行人的存在来切换灯光。它也给残疾人或坐轮椅的人额外的时间过马路。

该相机主要在可见范围内使用，但它有一个短波红外(IR)过滤器，可以远程打开和关闭。这就需要外部红外照明，以便在夜间看到很远的距离，从而实现高速车牌读取。Boulder AI还在开发一款300万像素的摄像头，它可以捕捉更高的分辨率，并与其他传感器连接，以提取关于车内人数的数据，或了解人群的手机使用情况。

安全上路

另一个将智能交通管理付诸实践的项目是“北大街智能走廊”，这是一个由亚特兰大市和佐治亚理工学院推出的模拟模型，利用技术改善信号配时和减少排放。

该应用程序在十字路口安装了6个摄像头，每隔一分钟就能检测到路上车辆的数量、速度、行驶方向、转弯车道等信息。连接的摄像头捕捉并将数据输入乔治亚理工学院开发的实时走廊模型。模拟运行的频率为0.1秒，允许模型和道路之间的快速信息交换。

佐治亚理工学院土木与环境工程学院的高级研究工程师Angshuman Guin说:“我们可以为司机实时更新状态，而不是预先编程信号灯，这样他们就知道自己什么时候会遇到绿灯、黄灯或红灯。”

这种近乎即时的更新可以与汽车的电脑以及路边的单位进行通信。“安全信息可以让车辆知道周围其他车辆的位置，”Guin说。“这些信息是用来防止事故发生的。如果一辆车闯红灯或即将撞上另一辆车，警报就会警告这辆车的司机以及其他车辆。”配备先进的驾驶辅助系统或自动操作系统的车辆甚至可以刹车以防止潜在的碰撞。

除了改善出行时间外，智能走廊项目还减少了交通事故。佐治亚理工学院目前正在校准模型的工作版本，并准备将其集成到走廊中，以考虑不同的交通状况。该项目还将在今年推出一款自动航天飞机。

一个村子的力量

智能城市概念的一个重要启示是，嵌入式视觉不是更大生态系统中的孤岛。智慧城市所必需的连接系统包括许多产生大量数据的不同传感器——基础设施监视器、智能停车系统和废物管理等——必须有效地捕获、处理和共享捕获的数据，以避免产生瓶颈。

Coggins表示:“这方面的增长不仅仅是基于传感器的嵌入式视觉解决方案，还需要通过更有效的数据管理，以及云和边缘设备之间更多的处理协同，来实现这些设备之间更好的整体连接。”“数据管理和软件本身可能会为企业提供比硬件更高的收入来源。”

要构建一个智能城市，市政当局需要依靠公司联盟，而不是单个零部件制造商。Coggins说:“在智慧城市中，你将用新技术和新组件改造整个城市，这是一项非常大的工程。”“你要确保在如此艰巨的任务中有一个较长的生命周期。任何进入这一领域的公司都需要非常了解完整的系统，了解这些系统中的薄弱环节，并能够支持这些系统。”

预计到2050年，将有550万居民和另外300万居民搬到科罗拉多州，科罗拉多州正在与科罗拉多州智慧城市联盟(Colorado Smart Cities Alliance)一起规划未来，这是一个由公共、私营和研究领导者组成的跨司法机构，致力于加速采用智慧城市技术，提高生活质量和经济机会。

Arrow Electronics, Inc.将作为联盟的技术指南，帮助各个部门为该应用程序选择合适的供应商，如自动停车或基础设施和资产管理。除了嵌入式视觉之外，其他智能城市传感器还包括空气质量粒子监测、预计维修的基础设施监测以及训练有素的检测枪声的麦克风。

推出智能城市可能会让人不知所措，但Arrow通过其新的科罗拉多开放实验室(Colorado Open Lab)解决了这些复杂性，这是一个物联网工程实验室，公共和私营部门可以在这里开发和测试智能技术，然后再部署它们。

Arrow负责物联网平台和解决方案的副总裁Ashish Parikh表示:“城市需要从小事做起，了解最大的问题，在一定时间内获得最佳回报，而不是制定一个总体计划，试图执行所有事情。”“我们已经与一些城市合作，这些城市推出了小型试点部署，重点关注所有数据汇集的架构、如何管理数据、如何处理与隐私和安全相关的数据，以及如何分析数据。你需要在一开始就有这样的理解，但你也需要确保你正在从数据中学习并整合它，以达到你的最终目标。”

维护隐私

在所有与启动智慧城市相关的挑战中，保护出现在图像中的人的隐私仍然是最棘手的。Coggins说:“Basler有非常严格的道德准则，我们将拒绝参与某些应用程序。”“例如，如果你的脸已经与一张信用卡关联，那么这些数据就已经在那里了。我们需要在如何处理数据传输方面做一些工作，而不仅仅是收集数据。”

Boulder AI遵循欧盟通用数据保护条例的标准。“你可以在不发送个人身份信息的情况下提取视觉信息，”奥多姆说。警方可能会为了寻找证据而调查一起轻微交通事故，或者执行以隐私为中心的车牌搜索，这意味着警察部门在进行搜索时必须记住特定的车牌号码，而不是大量加载车牌。

由于它们处于更大规模部署的边缘，在这一点上，智能城市往往会产生更多的问题而不是答案。考虑城市本身的性质。“人们为什么去城市?”考金斯问道。“他们去旅游，去工作，去购物，去参加体育比赛。智慧城市基础设施最大的考虑是，我们如何管理流量?我们如何管理人员?我们在做什么来让事情更安全、更环保?”

尽管视觉将在提供答案方面发挥重要作用，但未来的城市将依赖于基于传感器的技术的整个生态系统。