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视频监控行业展望:支持大数据和智慧城市

2019-04-26 09:22栏目:商业
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  最近出了一个全球监控五十强,五十强里面有很多的中国企业,包括海康、大华。而在视频监控领域,海康的全球排名在我印象中不是排第一就是第二。还有很多,排除做门禁系统的不算,只关注视频监控领域,中国企业在世界上的影响力越来越大。而且大家都知道,像电子产品的加工,实际上是在中国。

  中国的监控行业,最近这两个月,也是有井喷的现象发生。所以这两个月,做AC/DC的厂家生意都非常好,供不上货。那么安防产业在这么一个复杂的情况下,从08年到现在,大概是这样的一个情况。大家可以很高兴的看到,安防产业相比较于手机,可能出产量不像手机那么大,但他本身的发展是非常平稳。

  到2010年全球监控行业生产总值超过了1000多亿美金,这里面包括了设备、远程监控等。和我们IC有关的是产品这块,这也是相当于100多亿人民币。而这100多亿人民币里面,绝大部分是生产自中国。

  而在12年,(视频监控设备)预算产出是9050台,每台大概是几百到一千的价位。其实可以看到,这里面绝大部分是模拟机,像小区楼里面,路面的设备。因为模拟机传输距离较长,且相对于数字机来说,综合成本较低。还有一部分是DVR、NVR,这是机器的一个发展形态。还有一种叫IPC:IPC全称叫IPCamera,即加入wifi以后的摄像机,在加入wifi之前可能需要压缩。IPC现在是安防领域里非常智能化的机器。IPC可以分为两种形态,一种是工程机,一种是家用机。

  工程机里面,IPC具有无线的这个优势,有希望取代目前现有的拉线式传统的模拟机。然而因为无线占据比较大的带宽,同时拉线比较容易,工程机方面还有很多的疑问,因为在复杂的情况下,一般wifi是很难穿墙的,所以现在出现了一种大功率wifi的概念。此外,IPC准备进入家庭和消费市场。一旦IPC进入家庭,IPC的组织结构将会发生非常大的变化,至少和电视一样,正如我们所知,电视每年都要产出上亿台,故而IPC的产出量也是很大的。

  而IPC到底能不能成功,这里面还有很多疑问在里面,因为像IPC这种概念,不是很新鲜。两年前中国电信就推出过全球眼,当时推出的不是特别成功,因为运营商不挣钱,家里面用起来也不是很方便。但是现在,随着家用带宽、网络服务、电商的发展,也许IPC也会有比较大的发展,我们可以期待这个市场。同时IPC作为一种传统的摄像机,他的反光器件(同普通摄像机)都差不多,IPC其实并没有用到很多的技术,(但因为)包括视频压缩、路线传出,IPC的板级可能会变的更复杂一点。同时,路由器也发生了很大的变化,大家都知道,现在也推出了智能路由,那也不排除将来IPC也许会有比较好的发展。预期报告预计到18年,整个行业产值将达到4千亿美金,这是非常大的一个数字。

  目前中国的安防产业已经有3万家,解决了150万人的就业问题。其中可以看到,安防产品的产值在1400亿,比较前面的数据,安防摄像机的生产主要是在中国,而且中国安防摄像机的生产有很多技术上的创新。在安防里面也有针对相机的概念,而这方面与手机不同,手机里面可能是为了减薄的,而安防里面是为了获取更多监控的图像。

  另外,安防的产品比较广泛,例如视频监控—即路口摄像头、防盗报警、出入口控制、车库,还有实体保护。于实体保护大家可能比较陌生:实体保护主要是一个区域的保护,像目前比较流行的光纤的边界保护,例如在监狱周边、机场周边,可以布置一圈光纤,通过光纤的微抖动,假设有人经过,它(光纤)可以监测到路口的某个位置,调用相应位置的摄像头来实现光纤周界监控。光纤周界监控也是周界监控里面非常热门的一个应用,国内有一些比较大的公司像武汉长飞等,也在推出这样的系统。

  安防本身的发展,不仅仅是中国—大家可以看到,实际上技术发展是远远领先于产业发展的,因为产业在工程方面需要基础—那么单从技术发展来看,安防视频监控本身会从事后的调查取证,转移到事前的分析、总结,以及事中的指挥。可以结合抢银行案例:其实在短时间内经常出入银行的人,他本身就有嫌疑,那么对于这点可以看出,至少他是一个值得重点关注的对象,所以在智能监控的这块,完全可以做到事前分析,还有现在很多公共场合,比如监狱,只要监控能够智能分析,人的运动频率,比如说他可以预测打架,在某些监狱这个系统已经在推广了,就是说在遇到囚犯发生斗殴时,会自动发生报警,这样就不需要人一直看着了。

  目前我们最时髦的词就是大数据和智慧城市。而且现在大数据和智慧城市已经越来越实际化,越来越有实际的应用,已经不仅仅是一个概念了。从视频监控这个角度来看,如果支持我们的数据和智慧城市,有三个方面:

  一、要有稳定、高效、清晰的监控录像:因为如果不清晰,基本就实现不了智慧应用,实现不了大数据。所以说,一个非常清晰的图像,本身就是一个应用的门槛,一个准入机制。二、还有一个是生物识别技术的应用:这个主要是人脸的识别和追踪,尤其是人脸的特殊部分,比如说如果蒙面,他要分析的出来。

  三、同时,有上述两个比较复杂的应用:和这样复杂的图像,你必须具备一个超长距离的高宽带的传输。这时候像WIFI,像4G的应用就要有。还有一个就是HDCVI的标准,这个标准可以使用较便宜的铜裸线,可以传输比较大量的视频流。

  这三个方面的技术同步发展,我们才能真正做到,实现大数据和智慧城市的基础,而这个基础是非常重要的。

  像CIS芯片本身:传统来说,监控摄像头和手机不一样。在监控里面,对图像要求非常高。因为监控,有几个固定的指标:一、他有速度要求。比如说要拍人或车运动,一秒钟是60帧,而一秒60帧可能达不到应用要求;二、还有一个是低噪。比如在较暗的地方拍摄,必须要有足够的感光度,一般来说彩色的要0.360、黑白的要0.03。这样的感光度是手机绝对无法实现的。

  (价格因素)

  一直以来CCD本身被日本所垄断,而CCD是非常的昂贵,几年前在CMOS还未进入安防监控的时候,CCD一个感光器件可以卖到80人民币,随着CMOS的进入,CCD基本已经掉到了40人民币以内。为什么CMOS可以部分取代CCD?这里我列了几点,第一个毋庸置疑的是CMOS的价格比CCD要便宜,因为使用CMOS的CIS制作过程采用了标准CMOS工艺,第二个是VGA级别模拟机芯片本身的BOM清单,CIS是足够的便宜,CCD的感光器件和图像处理,加起来需要60RMB,而目前的CMOS只需要30,这里面也有很大的差距。

  (技术特点)

  从技术特点来看:

  第一、CMOS的低噪性能的确比CCD要弱一点,但是后期通过红外补光即可弥补这一点。红外补光这一点对CMOS是有一定的限制的,做过的都知道,我们的摄像头实际上都是有滤光片的,就是白天和晚上都要切换一下,白天如果过高的波长进入CMOS芯片的话会带来更多的噪音,所以白天会做一个低通滤光片;晚上则把他都打开。所以用CMOS做的摄像头,滤光片是容易坏的,比CCD芯片坏的快的多。所以很多厂商为什么规模都这么大,实际上很多部门是关于更新换代的,基本上前面的滤光片坏掉,整个CMOS芯片就要都换掉,这也是带来一个商机吧。

  第二、有点缺陷的是,在路上,在拍车牌的时候,这个摄像头一般是用CCD的。CCD是全局曝光,而CMOS是逐行曝光,会带来图像的扭曲或模糊。因为车跑的比较快,一会就不见了,所以这块都是使用CCD的。大概统计下来,所有的摄像头,包括路上的、楼里的,有三分之一还是CCD,另外的三分之二,全部还是CMOS。

  第三、还有一个CIS的优点,是他的噪点容易控制。从物理电路来说,CIS是每个点都会放大,所以比较容易控制。

  第四、功耗就更不用说了,基本上CIS是CCD十分之一的功耗。

  这也是为什么说,除了个别的应用领域,CMOS是完全可以取代CCD应用的。同时带来了种种的降低,包括功耗的降低等;以及供应商的增多,因为CCD技术大都在固定的几个厂商里面,价格很难谈。

  今年夏天的一个调查中显示,中国生产的摄像头里所采用的感光器件的调查分布。正如前面所说,三分之一是CCD,剩下的三分之二是CMOS。可以看到其实中国企业里面,进入CIS监控领域的最大厂家是比亚迪(002594,股吧),也是非常值得我去研究和尊重的。比亚迪在夏天还是0.5KK/月,现在据说已经到了0.8,这方面是做的非常不错的,那么剩下的是韩国和美国的一些企业,在这里APTINA是最有名气的,虽然他量不是最大的,但他是最有名气的,且他的综合效果是非常好。

  接下来讲一下安防监控行业的发展趋势,里面会穿插一些对CIS的要求。

  安防和手机最大的区别就在于,安防必须要求灵敏度,也可以说是低噪度。就是说在暗的时候,必须能够做到可捕捉到、识别到图像。灵敏度是CIS进入每一个安防厂家的指标门槛,举一个比较时髦的例子,比如说iphone5s,最大的宣传亮点是背部摄像头,没有增大分辨率,但是增大了PixelSize。我们所谈的透光量,他主要的指标依据是每个像素点的大小,那么苹果在这块,维持了800万像素,但是他把PixelSize增大到1.5μm。苹果4和苹果5都是1.4μm的,传感器的表面增大了15%,但其整个的透光量增大了33%。他更强调对拍照的效果。

  【动态范围】

  因为监控,不管是在车里面,还是移动监控,都会遇到明暗的交换,这个过程里面,必须能够清楚的识别图像,因为监控一般要求证据,或是追踪的依据,如果这个(监控的)图因为任何的切换导致了不清楚,那么这个图就是不合格的。大家可以试验一下自己的手机,如果窗外有阳光,大家从室内往外转一下摄像头,就会发现屏幕上一片白,根本看不到,或者直接就是黑的,这也就是说手机摄像头的动态范围是不够的。如果动态范围不够,后面就会涉及到一些图像处理的问题。

  【从标清到高清】

  为什么现在监控摄像头里高清的比较少,监控里所提到的高清,大都在720P,可以叫假高清,或者是半高清,也叫HD。只有1080P才可以叫FULLHD,这主要是带宽的原因,并不是监控摄像头的原因。监控摄像头做高清的已经非常多了。从这个图我们可以看出,标清和高清所传递的信息量也是不一样的,通过局部的放大以后,标清放大之后大都是像马赛克一样的东西,而高清放大以后才能看到一些比较有用的信息,比如人脸特征或车牌等等。

  【低功耗低成本】

  这个就不用过多的解释了,因为CMOS的功耗和成本确实很低。

  【去雾】

  实际上作为监控摄像头,所获取的信息是非常全面的,然而有些信息用人眼看的话可能无法捕捉里面最重要的东西,比如说有雾的时候。大家可以看到,左边这个图,其实白茫茫的一片,只有通过后面的数据处理,才能做到透雾的效果。还有一些类似于下雨时的雨滴,也可以做一个除雨滴的算法。这些算法都是在后面的ISP里面,在这里面包括一些去坏点、去噪声、自动曝光、自动白平衡等算法和效果。其实这个应用,针对手机是完全可以做到的,在芯片里面添加一些比如去雾等算法。尤其是现在PM2.5指数越来越高,对日常拍照,不仅是监控,对透雾也是需要处理的。

  【针对人脸的识别】

  实际上人脸识别在手机上已经有应用了,现在大家用的iphone、三星,都有这样一个人脸的识别,利用人脸进行照片的搜索,这个是比较成熟的一个技术了。

  【移动侦测】

  是下一步智能监控里最重要的范畴。移动侦测主要是针对于无人值守的时候智能的对行为的判断,这些判断也是非常关键的,可能平常用不到。

  【图像拼接】

  拼接起先是产生在车里面,包括倒车影像、行车记录仪等。现在还有其他的,像日本生产的全景相机。富士通是做这个方向做的比较好的,他是把几幅图,两幅图、四幅图、八幅拼在一起,这个效果是不一样的。现在我们传统的,国内很多厂家,如TCL等推出了电视墙的概念,它可以集成八或16块块电视屏幕甚至更多,但是图和图之间是有黑边的,只是把图很物理的放在一起显示。而我们所说的全景,是没有黑边的,这样全景的好处是完全没有死角的,而且减少了设备的数量。这种全景监控目前在国内的监控里,银行的要求最高。进入银行我们可以看到,每个角都有摄像机。

  但这些摄像机都有问题,一方面,它必须要分多个屏幕,那么保安是否能够都看到,或者说及时的看到;再一方面,多个摄像机总有死角,那么这个死角放个炸弹也没人知道。所以说,传统的方式有死角的问题、人眼够不够看的问题。而用了全景之后,它会带来一个更直观的视角。而这种全景,并不仅仅是把几副图拼在一起这么简单,这里面有非常复杂的算法。大家都知道,全景本身的输入来源是多个摄像机,而在这多个摄像机之间由于性能的原因,每个都不一样,因为厂家的型号不一样,拍出来每幅图的特点也就不一样,色彩、明淡都可能是不一样的,角度也可能是不一样的,单纯的把几副图拼在一起很可能就非常别扭。而我们做的全景,必须通过计算把这些图拼成就像是一个摄像机拍摄出来的,这也是非常复杂的算法。像富士通的方案,据说能够拍到周边的十米。其实我们公司也是通过日本一个比较大的厂家在做,已经出来的效果大概是二十多米,但是因为现在用的器件非常昂贵,也希望国内做数字图像处理芯片的厂家能把这块价格降下来,关键就是里面算法的问题。

  【防抖动】

  这个也是很重要的。大家都知道,如果曝光时间比较长,稍微抖动一下,图像出来就是不可看的。还有运动时也不能抖。防抖动在手机里也是呼声比较高的,手机里现在有些功能来实现防抖动的功能。