Искусственный интеллект против COVID–19: Решения на базе UP Xtreme и AI CORE X.
Часть 2
Корпусированная система UP Xtreme Edge
Для всех встраиваемых решений на базе компактных одноплатных компьютеров (в том числе использующих платы расширения к ним) AAEON предлагает оригинальные корпуса, отличающиеся хорошо продуманным современным дизайном (в том числе тепловым), функциональностью и высокой механической прочностью. Так, помимо одноплатника UP Xtreme, пользователи могут выбрать готовую корпусированную вычислительную систему UP Xtreme Edge (сокращенно UPX Edge) на его основе. Компьютер UPX Edge представляет собой законченную встраиваемую периферийную систему, готовую к работе сразу после установки (рис. 1). Эксперты AAEON по тепловым решениям сделали ее безвентиляторной. Решение оказалось удачным и эффективным.
Одноплатник UP Xtreme предназначен для работы в диапазоне температур 0…+60 °C. А его корпусированная версия, прочный UPX Edge, благодаря инновационному термокомпенсирующему решению сохраняет работоспособность при диапазоне температур –20…+70 °C (подтверждено испытаниями со встроенным акселератором AI Core XM 2280, содержащим два чипа акселераторов Intel Movidius Myriad X).
Для обеспечения высокой гибкости пользовательских решений и их легкой интеграции с существующей инфраструктурой UPX Edge снабжен наиболее популярными промышленными функциями ввода/вывода (рис. 2 и 3). Порты ввода/вывода включают два внешних подключения GPIO, два COM-порта и четыре порта USB 3.2 Gen 1, а также встроенный аудиоразъем. Помимо этого, UPX Edge содержит до 16 Гбайт встроенной оперативной памяти и до 64 Гбайт памяти eMMC, что позволяет использовать это решение практически в любой сфере. Благодаря встроенному в процессор новейшему графическому решению Intel Graphics GEN 9 UPX Edge способен выводить видео 4K через порты HDMI (с разрешением до 4096×2169 при 30 Гц) и DP (с разрешением до 4096×2304 при 60 Гц).
Использование платы UP Xtreme позволяет упростить развертывание мощной пограничной системы AI Edge (системы «на краю») в самых разных условиях и для различных приложений — от производительного шлюза AIoT на промышленном предприятии до автономных управляющих контроллеров беспилотных автомобилей и дронов с инкапсулированием искусственного интеллекта (ИИ), роботов и распределенных роботизированных систем и комплексов, систем безопасности и карантинного мониторинга, а также интеллектуальных розничных приложений и других решений, требующих от управляющего ядра высокой производительности и автономности функционирования.
Сегодня в шести модификациях компьютеров UPX Edge используются (под заказ) процессоры Intel моделей Celeron 4305UE, Core I3-8145UE, Core I5-8365UE и Core i7-8665UE. Они могут быть укомплектованы RAM объемом 4/8/16 Гбайт и памятью eMMC для хранения программного обеспечения (ПО) и данных объемом 64 Гбайт. На лицевую и тыльную стороны их корпусов выведены порты GbE×2, USB 3.2 Gen 1×4, RS-232/422/485×2. Две модели (с процессорами Core I5-8365UE и Core i7-8665UE) комплектуются акселераторами нейронной сети AI CoreX 2280. Адаптер для питания компьютера от сети приобретается отдельно и может быть рассчитан на напряжение в интервале 12–60 В.
ИИ vs COVID-19: «умное» наблюдение от компании AAEON
UP Xtreme Smart Surveillance [3, 4] — еще одна комплексная корпусированная система в серии современных NVR-регистраторов с поддержкой ИИ от AAEON, построенная на основе высокопроизводительного одноплатного компьютера UP Xtreme. Решение имеет прочный корпус с удобным для подключения периферийных устройств расположением интерфейсов. Фактически его дизайн повторяет те модели моноблоков компьютеров UP Xtreme Edge из линейки UPX Edge, которые включают встроенный акселератор AI Core XM 2280 [5] (два процессорных ядра Intel Movidius Myriad X VPU). Вместе с тем в решение входят предустановленная ОС Windows 10 IoT Enterprise, фреймворк +OpenVINO Tool Kit и целый ряд дистрибутивов и библиотек от создателей специализированного ПО, а также оно комплектуется блоком питания +19 В с кабелем питания EU-стандарта. Можно считать, что разработчики собственных решений обеспечены всем необходимым для старта работ по созданию собственных решений аналогичной направленности.
В информационных сообщениях AAEON поделился собственным опытом уже реализованных и апробированных проектов на базе этого решения и рекомендациями по выбору той или иной конфигурации моноблока UPX Edge под конкретную решаемую задачу.
UP Xtreme Smart Surveillance превращает традиционную систему видеонаблюдения CCTV в интеллектуальную за счет применения технологий глубокого обучения и автоматизированной видеоаналитики. Включение в состав контролирующих камер тепловизоров делает ее уникальной по свойствам и возможностям, а встроенные интерфейсы данных с RESTful API обеспечивают беспроблемную интеграцию в сторонние решения и системы.
При использовании Ethernet-хаба с четырьмя или восемью портами PoE с отдельными микросхемами локальной сети для подключения IP-камер (рис. 4) в сочетании с производительным процессором пользователи получают изображения высочайшего качества из нескольких независимых источников.
При этом тепловизоры могут быть подключены как к портам PoE, так и к USB-портам.
В комплект UP Xtreme Smart Surveillance не входят и при необходимости приобретаются отдельно монитор необходимого размера с портами HDMI или DisplayPort (DP), USB-клавиатура и USB-мышь, кабель Ethernet, модули Wi-Fi либо 3G/4G с комплектом антенн и переходных соединительных ВЧ-кабелей, цифровые камеры и тепловизор.
Основные отличительные технические характеристики UP Xtreme Smart Surveillance:
- Решение базируется на производительных малопотребляющих процессорах Intel 8-го поколения.
- Поддержка 4–8 портов PoE через внешний Ethernet-шлюз (при использовании процессора Intel Core i5-8365UE).
- Встроенный акселератор нейронной сети AI Core XM 2280 с термоблоком, обеспечивающим оптимальный температурный режим его работы.
- Возможность подключения до 32 цифровых видеокамер через внешние шлюзы и хабы (при использовании процессора Intel Core i7-8665UE и обновлении до Milestone XProtect Express+).
- Помимо портов Ethernet и USB3.0, непосредственно на корпус выведены COM-порты, выход аудио, разъем питания и кнопка включения/выключения, разъемные колодки GPIO, последовательный порт и отверстия для установки ВЧ-разъемов антенн.
- Несколько слотов расширения позволяют добавлять Wi-Fi/Bluetooth-, 3G/LTE-модули.
- Возможность инкапсулирования встроенной поддержки GPS/GLONASS.
- Рабочий температурный диапазон –20…+70 °С (подтверждено испытаниями с акселератором AI Core XM 2280).
- Широкий диапазон питающих напряжений 10–36 В.
Предустановленное программное обеспечение:
- Windows 10 IoT Enterprise;
- Milestone XProtect Essential+ (бесплатная поддержка до 8 камер, возможность обновиться до Milestone XProtect Express+ для подключения поддержки до 32 камер);
- SAIMOS C3 CORE Video Analytics (4 видеоаналитических канала);
- набор инструментов (фреймворк) OpenVINO 2019 R3 от Intel;
- Intel Media SDK, дистрибутив Intel для Python;
- MRAA & UPM I/O, библиотеки датчиков для C++, Python, Java и JavaScript;
- Docker-CE, k3s Kubernetes, ONNX, AWS Greengrass, SQLite 3, Node.js;
- cmake, gcc, Openssl, Openssh-сервер/клиент, git, vim, tmux.
Рассмотрим особенности и возможности практического использования UP Xtreme Smart Surveillance.
Благодаря реализации возможностей предустановленного прикладного ПО «умное» наблюдение понимает, что оно видит, и соответствующим образом реагирует на это.
Система распознает критичные события и объекты в контролируемой области (или отличия событий/объектов от некой заданной нормы), тем самым создавая и поддерживая, так сказать, виртуальный забор или границу (охрану периметра по заданным критериям и событиям). Также такая система генерирует тепловую карту событий и контролируемого пространства, подсчитывая при этом поток людей, чтобы иметь представление о трафике перемещения работников/посетителей. Кроме того, она способна выявлять в общем потоке людей с повышенной температурой. Внедрена и возможность комбинирования 2D- и 3D-методов подсчета и распознавания (при этом реализована поддержка необходимых градаций функционалов — от простого обнаружения объектов до сложной лицевой аналитики). Комбинация всех этих возможностей повышает надежность и достоверность результатов перечисленных процедур.
Более того, UP Xtreme Smart Surveillance может автоматически создавать аналитические события (отчеты) и аварийные (тревожные) маркеры к тому времени, когда пользователи в очередной раз активируют конфигурацию онлайн-мониторинга. Это устраняет необходимость постоянного просмотра всего отснятого материала.
Приведем пример практической реализации решения. Необходимо выполнять подсчет людей и вести статистику их реальной занятости в режиме реального времени. К примеру, это дает четкое представление о текущем трафике покупателей в супермаркетах/учреждениях в текущий момент или на заданном временном интервале. С помощью этой статистики владельцы розничного бизнеса или муниципальные органы могут ограничить количество людей, которым разрешено находиться в магазине/учреждении. Информация о текущем трафике в магазине или государственном или медицинском учреждении (и отображаемые в динамической рекламе данные по статистике занятости торговых залов или точек обслуживания посетителей) также может предупреждать посетителей о текущей ситуации и/или риске захода в переполненное помещение. Вариант этого решения был успешно использован в Шанхае во время обеспечения карантинных мероприятий, связанных с COVID-19.
Возможности группы программных приложений Combined Milestone + SAIMOS
Milestone Xprotect Smart Client
Интегрированная панель инструментов (рис. 5) показывает заданные статистические данные в режиме реального времени с захватом снимков из Milestone VMS (по выбору или по тревожным маркерам) и может извлекать и обрабатывать полезную информацию для инициации бизнес-операций либо для корректного обоснования и выбора управляющих решений.
Milestone Xprotect Smart Client поддерживает:
- статистику занятости;
- статистический анализ;
- автоматические оповещения;
- несколько настраиваемых областей;
- панель инструментов управления мониторингом в реальном времени;
- визуализацию области горячих точек (тепловая карта помещения или контролируемого сектора, как вариант это может быть тепловое трассирование перемещений человека с повышенной температурой, рис. 6);
- настраиваемую цветовую схему;
- фильтр по разному времени выборки;
- защиту выделенных предметов от кражи или перемещения;
- мониторинг и блокировку критических зон (до двух отдельных зон мониторинга одновременно);
- обнаружение вторжения в критическую область;
- машинное обучение для адаптации и оптимизации функционала;
- обнаружение движущихся предметов/объектов;
- срабатывание тревоги при определенном событии (до двух отдельных зон мониторинга).
Live-Alarm & Smart Playback
Функционал Live-Alarm & Smart Playback (рис. 7) позволяет персоналу оперативно отреагировать на ситуацию, понять, что происходит на контролируемой территории, и принять адекватные и своевременные меры, когда происходит определенное заданное либо нестандартное событие. При этом интегрированная панель инструментов может извлекать полезную информацию с захватом снимков из Milestone VMS, отображать статистические данные и показывать события в режиме реального времени.
Приложения Saimos C3 Core с поддержкой Milestone VMS
Работа приложения Saimos C3 Core с поддержкой Milestone VMS позволяет реализовать распознавание людей, включенных в базу, и вести автоматическую фиксацию тех или иных событий в привязке к участвующим в них персоналиям. Приложение предоставляет пользователям мощную интегрированную среду C3 Video Analytics для Milestone XProtect. С ним доступны подсчет людей, охрана периметра и обнаружение оставленных либо удаленных (на пределе видимости) объектов. При самостоятельном обновлении приложения до стандартной функциональности C3 открываются дополнительные возможности.
Заключение
За последние три года команда UP (AAEON) создала обширную экосистему интеллектуальных решений для разных вертикальных рынков. Сегодня у компании самый полный на рынке комплекс предложений и приложений ИИ и IoT/AIoT — как в области аппаратных решений, в том числе их подключение в уже существующие системы и решения, так и в области обеспечивающего их работу ПО. Независимо от того, создаете ли вы систему автоматизации для гипермаркета, идентифицирующую и подсчитывающую элементы в закупочной корзине покупателя, или упреждающую систему безопасности в аэропортах, позволяющую оставлять багаж без присмотра (идентифицировать его принадлежность определенному лицу), систему управления транспортными потоками, отслеживающую пробки на дорогах перед автономными транспортными средствами, или сами беспилотные транспортные средства, или подсистему обеспечения карантинных мероприятий, встроенную в одну из перечисленных систем, — высокопроизводительные одноплатники UP Xtreme X в сочетании с семейством акселераторов UP AI CORE X [6] позволяют напрямую встраивать в решения высокую вычислительную мощность в режиме реального времени. Решения на основе Intel Movidius Myriad могут кардинально изменить наше представление о машинном обучении и о реализации «Интернета вещей». У разработчиков появился потенциал, позволяющий размещать SMART-функционал непосредственно на интеллектуальном устройстве, а не в облаке.
- Техническое описание и руководство пользователя одноплатного компьютера UP Xtreme.
- Техническое описание и руководство пользователя компьютера UPX Edge.
- Общее техническое описание решения UP Xtreme Smart Surveillance.
- Руководство пользователя UP Xtreme Smart Surveillance.
- aaeon.com/en/p/ai-edge-computing-board-ai-core-xm-2280.
- Стукало С.Н. Акселераторы нейронной сети серии UP AI CORE X на базе Intel Movidius от компании AAEON // Control Engineering Россия. 2019. №3