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中国人口众多,地域辽阔,仅仅依靠人力很难满足保障国土安全、人民安居乐业的需求。近年来,无论全球经济如何动荡,中国的公共安防市场仍保持旺盛增长的势头。“平安中国”计划的推广,特别是北京2008奥运会的成功举办,视频监控产品功不可没,进一步推动了国内数字化视频监控产业的发展。
智能数字视频监控走向成熟
数字视频监控系统是以数字视频处理技术为核心,利用光电传感器、计算机网络、自动控制和人工智能等技术的一种新型监控系统。数字视频监控系统除了具有传统闭路电视监控系统的所有功能外,还具有远程视频传输与回放、自动异常检测与报警、结构化的视频数据存储等功能。与数字视频监控系统相关的主要技术有视频数据压缩、视频的分析与理解、视频流的传输与回放和视频数据的存储。
市场和技术呈现五大趋势
从数字视频监控产品的市场和技术发展趋势来看,呈现出以下五大主要趋势。
趋势一是网络化:市场调查表明,消费类客户的需求量较大,对高清需求不多,系统售价较低,以公众互联网布线为主;而项目客户则需求量较少,对高清需求较多,系统售价较高,且多以内网/专网布线为主。在技术上在向高清/全高清(HD/Full HD)视频方向发展,可进行实时压缩(H.264),并通过IP网络实时传送。
趋势二是智能化:市场需求表现在,除传统云台控制摄像头转向/缩放功能外,智能影音分析(前端及后端)的应用需求将越来越多。技术上采用智能影音分析软件,如移动动物/人脸追踪、危险物(静态物体)监测、火灾监测、门禁人员/车辆计数等。大部分智能影音分析都在后端实现,如中控系统(CMS),或是软件离线分析,也有一些智能影音分析功能逐渐开始内置在头端(摄像头),以进行重要事件监测及数据分析。
趋势三是高清化:市场需求的初始规格为720P 30,进阶规格则为720P 60或1080P 30。而有些应用,如车牌识别(LPR),甚至需要1080P 60或更高的规格。在技术上为了满足高清化需求,传感器技术也逐渐走向高端CMOS(1.3M,2M,5M等),CMOS在高动态(HDR)和低照度(low lux)方面也已经赶上CCD的水平。另外,高端图像处理器(ISP)、高端编码技术(H.264)及高分辨率镜头(HD Lens)也是重要的技术发展方向。
趋势四是安全化:市场对数字视频录像(DVR)、网络数字视频录像(NVR)、高容量硬盘(HDD)、磁盘阵列(Disk Array)的需求增长迅速,使数据存储更容易、更安全。技术方面,将DVR/NVR扩展到集中式网络存储技术(NAS)或是主从式存储设备网络技术(SAN),以及加强网络防火墙(Fire Wall),让数据存储更安全,且具备容错能力、灾难备援,以及快速恢复数据的能力。
趋势五是分工化:市场需求方面,高端监控市场包括应用多元化、规格定制化和少量多样化,且要求存储时间长,因此对质量的要求比一般消费性产品高很多,所以每个组件都应具有最高规格和性能,这也使高端监控的产业链必须达到专业分工。技术趋势是,传感器(CCD或CMOS)、高端图像处理器(ISP)、图像压缩编解码器(CODEC)、网络传输(IP Video Streaming)和高清闭路电视(HD CCTV)等各自发展或部分整合。换句话说,没有一颗单芯片(SoC)能完全满足高端监控的需求,当然对于入门级的家用监控系统则可能用一颗单芯片就可以完成。
半导体制造商的挑战和应对方案
当然,趋势总是由市场需求推动的。视频监控市场越来越要求更高的分辨率和更精准的图像内容。对于半导体制造商来说,这些趋势意味着需要向市场提供更高处理能力的器件,以便处理由兆像素图像传感器和HDR处理需求的结合所引发的大量增加的数据。此外,智能视频分析和成像也非常重要。
像富士通这样深谙图像处理技术的厂商早已利用自己的先进产品掌控了视频监控和安全应用市场。富士通对应的图像信号处理器(ISP)产品蓝图非常丰富。目前M6MO已由其合作伙伴成功集成到2M CMOS传感器当中,实现了720P 60或1080P 30的视频输出规格,后续的芯片如M7M系列更可输出1080P 60的Full HD规格,其单张静态图像输出达到了16M,足以应付智能识别及大量的数据分析。未来,富士通将把部分智能识别功能内置在ISP中。这类采用最先进纳米工艺的ISP IC已应用于各种苛刻的使用环境。
半导体制造商提供的器件还必须兼顾低成本和低功耗,以尽量低的功耗提升视频监控系统的处理能力。要降低监控系统的功耗,就要尽量降低摄像头的功率消耗,这要从两方面来着手。第一,ISP本身具有低功耗,且其内置的图像处理硬件必须采用最佳的算法,以降低处理功耗。富士通在这方面占有绝对优势。第二,在系统设计方面,尽量让摄像头的电源由后端供应,如经由挠性线路板(FPC)排线、网络线或同轴线等,这样前端摄像头更容易安装,也可让后端中控系统遥控操作来降低功耗。
新趋势值得注意
近年来,一些最新技术正在进入视频监控和安全应用市场,主要包括:高端CMOS,如OV、APTINA、SONY等提供的高动态范围及低照度感光技术;H.264压缩编码技术,如AVC编码等变形技术;HD CCTV视频传输技术,可以在传统闭路电视的同轴电缆中在线传输HD-SDI信号;支持HDR及低照度的ISP算法,如富士通M6MO提供的算法;电力网络线(PLC),将电力线当作网络线使用,目前已可传输200M Bit的带宽,让网络摄影机(IPCAM)的安装使用更为方便;智能识别技术,让监控应用范围更大更多;其他如鱼眼镜头校正(图像变形补偿)、电子除雾等。
视频监控系统对图像传感器的要求也越来越高,包括高分辨率(1.3M->2M->5M);高清视频输出(720P 30->720P 60/1080P 30->1080P60);高动态范围(60db->100db->120db);低照度感光要求(大于0.1 lux);CMOS将逐渐取代CCD等。
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