到2010年全球監(jiān)控行業(yè)生產(chǎn)總值超過了1000多億美金,這里面包括了設(shè)備、遠(yuǎn)程監(jiān)控等。和我們IC有關(guān)的是產(chǎn)品這塊,這也是相當(dāng)于100多億人民幣。而這100多億人民幣里面,絕大部分是生產(chǎn)自中國……
中國的監(jiān)控行業(yè),最近這兩個月,也是有井噴的現(xiàn)象發(fā)生。所以這兩個月,做AC/DC的廠家生意都非常好,供不上貨。那么安防產(chǎn)業(yè)在這么一個復(fù)雜的情況下,從08年到現(xiàn)在,大概是這樣的一個情況。大家可以很高興的看到,安防產(chǎn)業(yè)相比較于手機,可能出產(chǎn)量不像手機那么大,但他本身的發(fā)展是非常平穩(wěn)。
到2010年全球監(jiān)控行業(yè)生產(chǎn)總值超過了1000多億美金,這里面包括了設(shè)備、遠(yuǎn)程監(jiān)控等。和我們IC有關(guān)的是產(chǎn)品這塊,這也是相當(dāng)于100多億人民幣。而這100多億人民幣里面,絕大部分是生產(chǎn)自中國。
而在12年,(視頻監(jiān)控設(shè)備)預(yù)算產(chǎn)出是9050臺,每臺大概是幾百到一千的價位。其實可以看到,這里面絕大部分是模擬機,像小區(qū)樓里面,路面的設(shè)備。因為模擬機傳輸距離較長,且相對于數(shù)字機來說,綜合成本較低。還有一部分是DVR、NVR,這是機器的一個發(fā)展形態(tài)。還有一種叫IPC:IPC全稱叫IPCamera,即加入wifi以后的攝像機,在加入wifi之前可能需要壓縮。IPC現(xiàn)在是安防領(lǐng)域里非常智能化的機器。IPC可以分為兩種形態(tài),一種是工程機,一種是家用機。
工程機里面,IPC具有無線的這個優(yōu)勢,有希望取代目前現(xiàn)有的拉線式傳統(tǒng)的模擬機。然而因為無線占據(jù)比較大的帶寬,同時拉線比較容易,工程機方面還有很多的疑問,因為在復(fù)雜的情況下,一般wifi是很難穿墻的,所以現(xiàn)在出現(xiàn)了一種大功率wifi的概念。此外,IPC準(zhǔn)備進(jìn)入家庭和消費市場。一旦IPC進(jìn)入家庭,IPC的組織結(jié)構(gòu)將會發(fā)生非常大的變化,至少和電視一樣,正如我們所知,電視每年都要產(chǎn)出上億臺,故而IPC的產(chǎn)出量也是很大的。
而IPC到底能不能成功,這里面還有很多疑問在里面,因為像IPC這種概念,不是很新鮮。兩年前中國電信就推出過全球眼,當(dāng)時推出的不是特別成功,因為運營商不掙錢,家里面用起來也不是很方便。但是現(xiàn)在,隨著家用帶寬、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)、電商的發(fā)展,也許IPC也會有比較大的發(fā)展,我們可以期待這個市場。同時IPC作為一種傳統(tǒng)的攝像機,他的反光器件(同普通攝像機)都差不多,IPC其實并沒有用到很多的技術(shù),(但因為)包括視頻壓縮、路線傳出,IPC的板級可能會變的更復(fù)雜一點。同時,路由器也發(fā)生了很大的變化,大家都知道,現(xiàn)在也推出了智能路由,那也不排除將來IPC也許會有比較好的發(fā)展。預(yù)期報告預(yù)計到18年,整個行業(yè)產(chǎn)值將達(dá)到4千億美金,這是非常大的一個數(shù)字。
目前中國的安防產(chǎn)業(yè)已經(jīng)有3萬家,解決了150萬人的就業(yè)問題。其中可以看到,安防產(chǎn)品的產(chǎn)值在1400億,比較前面的數(shù)據(jù),安防攝像機的生產(chǎn)主要是在中國,而且中國安防攝像機的生產(chǎn)有很多技術(shù)上的創(chuàng)新。在安防里面也有針對相機的概念,而這方面與手機不同,手機里面可能是為了減薄的,而安防里面是為了獲取更多監(jiān)控的圖像。
另外,安防的產(chǎn)品比較廣泛,例如視頻監(jiān)控—即路口攝像頭、防盜報警、出入口控制、車庫,還有實體保護。于實體保護大家可能比較陌生:實體保護主要是一個區(qū)域的保護,像目前比較流行的光纖的邊界保護,例如在監(jiān)獄周邊、機場周邊,可以布置一圈光纖,通過光纖的微抖動,假設(shè)有人經(jīng)過,它(光纖)可以監(jiān)測到路口的某個位置,調(diào)用相應(yīng)位置的攝像頭來實現(xiàn)光纖周界監(jiān)控。光纖周界監(jiān)控也是周界監(jiān)控里面非常熱門的一個應(yīng)用,國內(nèi)有一些比較大的公司像武漢長飛等,也在推出這樣的系統(tǒng)。
安防本身的發(fā)展,不僅僅是中國—大家可以看到,實際上技術(shù)發(fā)展是遠(yuǎn)遠(yuǎn)領(lǐng)先于產(chǎn)業(yè)發(fā)展的,因為產(chǎn)業(yè)在工程方面需要基礎(chǔ)—那么單從技術(shù)發(fā)展來看,安防視頻監(jiān)控本身會從事后的調(diào)查取證,轉(zhuǎn)移到事前的分析、總結(jié),以及事中的指揮??梢越Y(jié)合搶銀行案例:其實在短時間內(nèi)經(jīng)常出入銀行的人,他本身就有嫌疑,那么對于這點可以看出,至少他是一個值得重點關(guān)注的對象,所以在智能監(jiān)控的這塊,完全可以做到事前分析,還有現(xiàn)在很多公共場合,比如監(jiān)獄,只要監(jiān)控能夠智能分析,人的運動頻率,比如說他可以預(yù)測打架,在某些監(jiān)獄這個系統(tǒng)已經(jīng)在推廣了,就是說在遇到囚犯發(fā)生斗毆時,會自動發(fā)生報警,這樣就不需要人一直看著了。
目前我們最時髦的詞就是大數(shù)據(jù)和智慧城市。而且現(xiàn)在大數(shù)據(jù)和智慧城市已經(jīng)越來越實際化,越來越有實際的應(yīng)用,已經(jīng)不僅僅是一個概念了。從視頻監(jiān)控這個角度來看,如果支持我們的數(shù)據(jù)和智慧城市,有三個方面:
一、要有穩(wěn)定、高效、清晰的監(jiān)控錄像:因為如果不清晰,基本就實現(xiàn)不了智慧應(yīng)用,實現(xiàn)不了大數(shù)據(jù)。所以說,一個非常清晰的圖像,本身就是一個應(yīng)用的門檻,一個準(zhǔn)入機制。
二、還有一個是生物識別技術(shù)的應(yīng)用:這個主要是人臉的識別和追蹤,尤其是人臉的特殊部分,比如說如果蒙面,他要分析的出來。
三、同時,有上述兩個比較復(fù)雜的應(yīng)用:和這樣復(fù)雜的圖像,你必須具備一個超長距離的高寬帶的傳輸。這時候像WIFI,像4G的應(yīng)用就要有。還有一個就是HDCVI的標(biāo)準(zhǔn),這個標(biāo)準(zhǔn)可以使用較便宜的銅裸線,可以傳輸比較大量的視頻流。
這三個方面的技術(shù)同步發(fā)展,我們才能真正做到,實現(xiàn)大數(shù)據(jù)和智慧城市的基礎(chǔ),而這個基礎(chǔ)是非常重要的。
像CIS芯片本身:傳統(tǒng)來說,監(jiān)控攝像頭和手機不一樣。在監(jiān)控里面,對圖像要求非常高。因為監(jiān)控,有幾個固定的指標(biāo):一、他有速度要求。比如說要拍人或車運動,一秒鐘是60幀,而一秒60幀可能達(dá)不到應(yīng)用要求;二、還有一個是低噪。比如在較暗的地方拍攝,必須要有足夠的感光度,一般來說彩色的要0.360、黑白的要0.03。這樣的感光度是手機絕對無法實現(xiàn)的。
(價格因素)一直以來CCD本身被日本所壟斷,而CCD是非常的昂貴,幾年前在CMOS還未進(jìn)入安防監(jiān)控的時候,CCD一個感光器件可以賣到80人民幣,隨著CMOS的進(jìn)入,CCD基本已經(jīng)掉到了40人民幣以內(nèi)。為什么CMOS可以部分取代CCD?這里我列了幾點,第一個毋庸置疑的是CMOS的價格比CCD要便宜,因為使用CMOS的CIS制作過程采用了標(biāo)準(zhǔn)CMOS工藝,第二個是VGA級別模擬機芯片本身的BOM清單,CIS是足夠的便宜,CCD的感光器件和圖像處理,加起來需要60RMB,而目前的CMOS只需要30,這里面也有很大的差距。
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(技術(shù)特點)從技術(shù)特點來看:
第一、CMOS的低噪性能的確比CCD要弱一點,但是后期通過紅外補光即可彌補這一點。紅外補光這一點對CMOS是有一定的限制的,做過的都知道,我們的攝像頭實際上都是有濾光片的,就是白天和晚上都要切換一下,白天如果過高的波長進(jìn)入CMOS芯片的話會帶來更多的噪音,所以白天會做一個低通濾光片;晚上則把他都打開。所以用CMOS做的攝像頭,濾光片是容易壞的,比CCD芯片壞的快的多。所以很多廠商為什么規(guī)模都這么大,實際上很多部門是關(guān)于更新?lián)Q代的,基本上前面的濾光片壞掉,整個CMOS芯片就要都換掉,這也是帶來一個商機吧。
第二、有點缺陷的是,在路上,在拍車牌的時候,這個攝像頭一般是用CCD的。CCD是全局曝光,而CMOS是逐行曝光,會帶來圖像的扭曲或模糊。因為車跑的比較快,一會就不見了,所以這塊都是使用CCD的。大概統(tǒng)計下來,所有的攝像頭,包括路上的、樓里的,有三分之一還是CCD,另外的三分之二,全部還是CMOS。
第三、還有一個CIS的優(yōu)點,是他的噪點容易控制。從物理電路來說,CIS是每個點都會放大,所以比較容易控制。
第四、功耗就更不用說了,基本上CIS是CCD十分之一的功耗。
這也是為什么說,除了個別的應(yīng)用領(lǐng)域,CMOS是完全可以取代CCD應(yīng)用的。同時帶來了種種的降低,包括功耗的降低等;以及供應(yīng)商的增多,因為CCD技術(shù)大都在固定的幾個廠商里面,價格很難談。
今年夏天的一個調(diào)查中顯示,中國生產(chǎn)的攝像頭里所采用的感光器件的調(diào)查分布。正如前面所說,三分之一是CCD,剩下的三分之二是CMOS??梢钥吹狡鋵嵵袊髽I(yè)里面,進(jìn)入CIS監(jiān)控領(lǐng)域的最大廠家是比亞迪(002594,股吧),也是非常值得我去研究和尊重的。比亞迪在夏天還是0.5KK/月,現(xiàn)在據(jù)說已經(jīng)到了0.8,這方面是做的非常不錯的,那么剩下的是韓國和美國的一些企業(yè),在這里APTINA是最有名氣的,雖然他量不是最大的,但他是最有名氣的,且他的綜合效果是非常好。
接下來講一下安防監(jiān)控行業(yè)的發(fā)展趨勢,里面會穿插一些對CIS的要求。
安防和手機最大的區(qū)別就在于,安防必須要求靈敏度,也可以說是低噪度。就是說在暗的時候,必須能夠做到可捕捉到、識別到圖像。靈敏度是CIS進(jìn)入每一個安防廠家的指標(biāo)門檻,舉一個比較時髦的例子,比如說iphone5s,最大的宣傳亮點是背部攝像頭,沒有增大分辨率,但是增大了PixelSize。我們所談的透光量,他主要的指標(biāo)依據(jù)是每個像素點的大小,那么蘋果在這塊,維持了800萬像素,但是他把PixelSize增大到1.5μm。蘋果4和蘋果5都是1.4μm的,傳感器的表面增大了15%,但其整個的透光量增大了33%。他更強調(diào)對拍照的效果。
【動態(tài)范圍】因為監(jiān)控,不管是在車?yán)锩?,還是移動監(jiān)控,都會遇到明暗的交換,這個過程里面,必須能夠清楚的識別圖像,因為監(jiān)控一般要求證據(jù),或是追蹤的依據(jù),如果這個(監(jiān)控的)圖因為任何的切換導(dǎo)致了不清楚,那么這個圖就是不合格的。大家可以試驗一下自己的手機,如果窗外有陽光,大家從室內(nèi)往外轉(zhuǎn)一下攝像頭,就會發(fā)現(xiàn)屏幕上一片白,根本看不到,或者直接就是黑的,這也就是說手機攝像頭的動態(tài)范圍是不夠的。如果動態(tài)范圍不夠,后面就會涉及到一些圖像處理的問題。
【從標(biāo)清到高清】為什么現(xiàn)在監(jiān)控攝像頭里高清的比較少,監(jiān)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,這主要是帶寬的原因,并不是監(jiān)控攝像頭的原因。監(jiān)控攝像頭做高清的已經(jīng)非常多了。從這個圖我們可以看出,標(biāo)清和高清所傳遞的信息量也是不一樣的,通過局部的放大以后,標(biāo)清放大之后大都是像馬賽克一樣的東西,而高清放大以后才能看到一些比較有用的信息,比如人臉特征或車牌等等。
【低功耗低成本】這個就不用過多的解釋了,因為CMOS的功耗和成本確實很低。
【去霧】實際上作為監(jiān)控攝像頭,所獲取的信息是非常全面的,然而有些信息用人眼看的話可能無法捕捉里面最重要的東西,比如說有霧的時候。大家可以看到,左邊這個圖,其實白茫茫的一片,只有通過后面的數(shù)據(jù)處理,才能做到透霧的效果。還有一些類似于下雨時的雨滴,也可以做一個除雨滴的算法。這些算法都是在后面的ISP里面,在這里面包括一些去壞點、去噪聲、自動曝光、自動白平衡等算法和效果。其實這個應(yīng)用,針對手機是完全可以做到的,在芯片里面添加一些比如去霧等算法。尤其是現(xiàn)在PM2.5指數(shù)越來越高,對日常拍照,不僅是監(jiān)控,對透霧也是需要處理的。
【針對人臉的識別】實際上人臉識別在手機上已經(jīng)有應(yīng)用了,現(xiàn)在大家用的iphone、三星,都有這樣一個人臉的識別,利用人臉進(jìn)行照片的搜索,這個是比較成熟的一個技術(shù)了。
【移動偵測】是下一步智能監(jiān)控里最重要的范疇。移動偵測主要是針對于無人值守的時候智能的對行為的判斷,這些判斷也是非常關(guān)鍵的,可能平常用不到。
【圖像拼接】拼接起先是產(chǎn)生在車?yán)锩妫ǖ管囉跋?、行車記錄儀等?,F(xiàn)在還有其他的,像日本生產(chǎn)的全景相機。富士通是做這個方向做的比較好的,他是把幾幅圖,兩幅圖、四幅圖、八幅拼在一起,這個效果是不一樣的?,F(xiàn)在我們傳統(tǒng)的,國內(nèi)很多廠家,如TCL等推出了電視墻的概念,它可以集成八或16塊塊電視屏幕甚至更多,但是圖和圖之間是有黑邊的,只是把圖很物理的放在一起顯示。而我們所說的全景,是沒有黑邊的,這樣全景的好處是完全沒有死角的,而且減少了設(shè)備的數(shù)量。這種全景監(jiān)控目前在國內(nèi)的監(jiān)控里,銀行的要求最高。進(jìn)入銀行我們可以看到,每個角都有攝像機。
但這些攝像機都有問題,一方面,它必須要分多個屏幕,那么保安是否能夠都看到,或者說及時的看到;再一方面,多個攝像機總有死角,那么這個死角放個炸彈也沒人知道。所以說,傳統(tǒng)的方式有死角的問題、人眼夠不夠看的問題。而用了全景之后,它會帶來一個更直觀的視角。而這種全景,并不僅僅是把幾副圖拼在一起這么簡單,這里面有非常復(fù)雜的算法。大家都知道,全景本身的輸入來源是多個攝像機,而在這多個攝像機之間由于性能的原因,每個都不一樣,因為廠家的型號不一樣,拍出來每幅圖的特點也就不一樣,色彩、明淡都可能是不一樣的,角度也可能是不一樣的,單純的把幾副圖拼在一起很可能就非常別扭。而我們做的全景,必須通過計算把這些圖拼成就像是一個攝像機拍攝出來的,這也是非常復(fù)雜的算法。像富士通的方案,據(jù)說能夠拍到周邊的十米。其實我們公司也是通過日本一個比較大的廠家在做,已經(jīng)出來的效果大概是二十多米,但是因為現(xiàn)在用的器件非常昂貴,也希望國內(nèi)做數(shù)字圖像處理芯片的廠家能把這塊價格降下來,關(guān)鍵就是里面算法的問題。
【防抖動】這個也是很重要的。大家都知道,如果曝光時間比較長,稍微抖動一下,圖像出來就是不可看的。還有運動時也不能抖。防抖動在手機里也是呼聲比較高的,手機里現(xiàn)在有些功能來實現(xiàn)防抖動的功能。