超分算法新突破！博华智能超分系统斩获中国软件行业协会大奖！

 

2022年5月，博华超高清基于昇腾CANN的智能超分系统荣获中国软件行业协会发布的“2021年软件行业示范案例”荣誉。该系统硬件基于华为昇腾人工智能计算平台、OBS网络存储和内存资源，软件支持主流人工智能框架，采用场景自适应人工智能超分算法和支持AVS2或AVS3的转码技术，可有效的实现以较低的成本生产满足4K/8K超高清要求的播放内容，被中国软件行业协会评价为：“实现视频超分算法技术新突破”。
 
本文将从超分系统的功能模块、技术先进性和应用案例三方面对该获奖产品进行简要介绍。

 

 

 
四大功能模块
 
场景自适应视频增强算法。目前系统已实现将标清和高清内容通过AI视频增强到4K或8K。针对图像模糊、椒盐噪声、随机噪声、散粒噪声、压缩噪声、斑块划痕、颜色泄露、扫描线抖动、泛黄等典型图像退化场景进行还原和增强算法研发，采用3D卷积的去斑去噪模型、基于语义分割的人脸增强模型、基于可变卷积的超分模型、基于光流估计的插帧模型和色域优化的HDR转换算法。
 
编解码系统。采用FFMPEG编解码框架支持常用视频封装和编码格式，并基于FFMPEG框架实现AVS2和AVS3的转码功能，最高支持8K 120帧编解码。
 
计算平台。采用华为Atlas人工智能服务器和主流人工智能框架部署超分算法，采用虚拟容器技术实现计算硬件、算法模型和上层应用解耦，实现线上和线下的灵活部署方式。
 
Web管理系统。采用前后端分离技术实现智能超分管理系统，web管理系统提供丰富和友好的界面供用户操作。包括分辨率、帧率和动态范围设置；输出封装格式、编码格式设置；上传和下载文件路径设置；转换进度查看；存储空间查看等功能。
 

 
 
领先国内外的超分算法
 
目前国内外视频超分算法普遍存在算法泛化能力差、支持场景单一和算力要求高等问题，不能满足实际内容生产系统要求。基于昇腾CANN的智能超分系统从计算平台、算法模型和评价系统等方面做了深度优化，满足用户生产系统要求。
 
轻量级超分模型。本系统研发的视频超分算法模型具有量级轻、性能高特点，并基于昇腾计算平台做了深度优化，在单机昇腾计算平台可以达到6秒/帧的解码、图像增强、超分、倍帧和编码。在一定算力配合下，支持实时在线超分。
 
场景变换算法。大部分视频超分算法不支持场景变化，一个视频序列通常有许多不同的场景。本系统能够处理多场景变化，提高了系统场景支持的泛化能力。
 
帧间信息算法提升。视频超分的一个重要特征是利用帧间信息。本系统在三维卷积和非局部模运算量大，光流估计的精度方面有效利用帧间信息提高了超分算法性能。
 
视频质量评价方法。本系统除了实现超分视频客观质量方法有PSNR和SSIM，还支持客观和主管相结合更符合人类感知的视频评价方法。
 
支持线上和线下部署，符合广播电视台和内容运营商生产系统要求。
 
 
应用案例

 

基于昇腾CANN的智能超分系统平台已对广电运营商和电信IPTV运营商开放使用接口，已为一批客户提供了超分服务，预计2022年该平台可生成1000小时左右的8K片源内容。
 
深圳星河COCO Park 8K LED大屏是中央广播电视总台8K频道播出实验首批试点的户外公共大屏，本系统为该8K LED屏幕提供了城市宣传片和部分公益广告超分内容。目前大部分城市宣传和公益广告片源都为非8K片源，采用基于昇腾CANN的智能超分系统可将非8K片源转换为8K分辨率、帧率50P、HLG HDR的视频，才能符合8K LED屏幕最佳显示要求，为市民展示最佳显示效果和丰富视觉体验。

 

 

博华与华为联手打造的基于国产硬件的AI超分平台，是博华超高清公共服务平台中重要的一部分，能够丰富4K/8K内容供给，也为全国“百城千屏”内容供给提供重要补充，弥补4K/8K产业发展短板，有望利用“超高清+AI”技术降低超高清内容制作的成本，形成高水平有特色的“超高清+AI”创新制作平台。