從上游視角 看中國(guó)安防監(jiān)控行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)
回顧安防監(jiān)控行業(yè)的發(fā)展歷程，到目前共經(jīng)歷了四個(gè)階段，從使用磁帶錄像機(jī)的模擬監(jiān)控時(shí)代，到DVR替代磁帶錄像機(jī)，并搭載虛擬矩陣功能的數(shù)字監(jiān)控時(shí)代，再到以高性?xún)r(jià)比CMOS替代CCD的網(wǎng)絡(luò)高清時(shí)代，發(fā)展到了當(dāng)前階段則是得益于深度學(xué)習(xí)算法技術(shù)進(jìn)步、AI加速計(jì)算芯片性能提升的智能監(jiān)控時(shí)代。在安防監(jiān)控行業(yè)整體的推進(jìn)過(guò)程中，從“看得見(jiàn)”、“看得清”，到“看得懂”，離不開(kāi)上游的技術(shù)革新。
年專(zhuān)利申請(qǐng)量增長(zhǎng)7倍
從安防監(jiān)控產(chǎn)業(yè)鏈來(lái)看，上游主要為核心技術(shù)和組件供應(yīng)商，包括算法提供商、傳感器芯片、處理器芯片、光學(xué)鏡頭、攝像機(jī)生產(chǎn)商等等。通過(guò)在專(zhuān)利信息網(wǎng)以“安防監(jiān)控”作為關(guān)鍵詞進(jìn)行檢索發(fā)現(xiàn)，2018年專(zhuān)利申請(qǐng)量788件，專(zhuān)利公開(kāi)量767件，較2010年增長(zhǎng)約7倍；通過(guò)以“視頻監(jiān)控”為關(guān)鍵詞進(jìn)行檢索發(fā)現(xiàn)，2018年專(zhuān)利申請(qǐng)量3327件，專(zhuān)利公開(kāi)量3747件，較2010年增長(zhǎng)約5倍。由相關(guān)專(zhuān)利申請(qǐng)量和公開(kāi)量的走勢(shì)可知，我國(guó)安防監(jiān)控行業(yè)技術(shù)水平不斷提高。
圖：2010年-2018年中國(guó)“安防監(jiān)控”相關(guān)專(zhuān)利申請(qǐng)量和公開(kāi)量走勢(shì)（件）
數(shù)據(jù)來(lái)源：佰騰網(wǎng) <電子發(fā)燒友>整理
圖：2010年-2018年中國(guó)“視頻監(jiān)控”相關(guān)專(zhuān)利申請(qǐng)量和公開(kāi)量走勢(shì)（件）
數(shù)據(jù)來(lái)源：佰騰網(wǎng) <電子發(fā)燒友>整理
依托內(nèi)容識(shí)別算法打造智能安防
傳統(tǒng)安防監(jiān)控系統(tǒng)所涉及的計(jì)算主要集中在圖像處理和編碼壓縮兩大環(huán)節(jié)。
在圖像處理算法方面，除了基礎(chǔ)的普通降噪、白平衡校正、CFA插值、色彩還原等技術(shù)外，后續(xù)的如3D降噪、寬動(dòng)態(tài)處理、透霧處理、低照度處理、圖像拼接等不斷涌現(xiàn)。圖像處理技術(shù)的創(chuàng)新一方面帶來(lái)了視頻監(jiān)控圖像質(zhì)量的持續(xù)提升，另一方面補(bǔ)足了CMOS相對(duì)于CCD在圖像質(zhì)量上的劣勢(shì)，直接推動(dòng)了CMOS對(duì)CCD的大范圍替代，有效降低了安防監(jiān)控前端設(shè)備的成本。在國(guó)內(nèi)如百度、阿里云、中科創(chuàng)達(dá)、韋爾股份等均在這方面有相關(guān)產(chǎn)品。
在編碼壓縮算法方面，從早期的MPEG-4到H.264再到H.265，主流算法的壓縮效率不斷提升，在網(wǎng)絡(luò)帶寬資源有限的條件下，編碼壓縮算法的效率提升為安防監(jiān)控系統(tǒng)的高清化升級(jí)提供了可能，從而促進(jìn)了行業(yè)高清化的演進(jìn)過(guò)程。國(guó)內(nèi)的主要企業(yè)有宇視科技、金山云等。
發(fā)展到了智能監(jiān)控時(shí)代，圖像處理和編碼壓縮已經(jīng)僅僅作為底層需求，而對(duì)于內(nèi)容識(shí)別的要求越來(lái)越高，因此建立在AI基礎(chǔ)上的智能安防將會(huì)是未來(lái)最具前景的方向。在內(nèi)容識(shí)別算法方面，包括多特征識(shí)別、姿態(tài)識(shí)別、3D相機(jī)技術(shù)等，主要是通過(guò)用攝像機(jī)或攝像頭采集含有人臉的圖像或視頻流，來(lái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)在圖像中檢測(cè)和跟蹤人臉，進(jìn)而對(duì)檢測(cè)到的人臉進(jìn)行面部的識(shí)別操作。AI內(nèi)容識(shí)別使安防監(jiān)控從“看清”到“看懂”發(fā)展。依圖科技、曠視科技、云從科技、商湯科技、云天勵(lì)飛、佳都科技等均在安防領(lǐng)域有相關(guān)推廣。
高清ISP芯片已成為模擬攝像機(jī)的主流
ISP芯片主要用于對(duì)原始圖像信號(hào)進(jìn)行降噪、曝光調(diào)整等處理，決定了成像的質(zhì)量。在模擬攝像機(jī)ISP芯片市場(chǎng)，隨著HDCVI等模擬高清產(chǎn)品的價(jià)格下降，模擬高清攝像機(jī)替代模擬標(biāo)清攝像機(jī)的趨勢(shì)將進(jìn)一步加速，集成高清ISP功能、模擬高清信號(hào)調(diào)制器的ISP芯片將成為模擬攝像機(jī)的主流。
以富瀚微為例，2018年8月，其推出車(chē)規(guī)級(jí)前裝ISP芯片F(xiàn)H8310，這是國(guó)內(nèi)半導(dǎo)體公司首款百萬(wàn)像素以上的車(chē)規(guī)級(jí)圖像處理ISP芯片。2018年富瀚微還推出了高性能4K同軸高清攝像機(jī)ISP芯片。再如動(dòng)力視訊，公司以平均兩年一代的速度推出ISP圖像處理芯片，并基于此芯片為核心推出一體化攝像機(jī)機(jī)芯產(chǎn)品。
國(guó)產(chǎn)IPC SoC實(shí)現(xiàn)突圍
IPC SoC芯片主要集成ISP技術(shù)和視頻編解碼技術(shù)，同時(shí)集成視頻分析功能。以華為海思為代表的國(guó)產(chǎn)廠商依靠性?xún)r(jià)比優(yōu)勢(shì)和更好的本地化服務(wù)實(shí)現(xiàn)了對(duì)海外廠商如德州儀器、安霸等市場(chǎng)份額的快速替代，在2005年前后，海思H.264視頻編解碼芯片上市。再如，富瀚微，公司以生產(chǎn)DVR芯片起家，近年來(lái)，由于視頻監(jiān)控行業(yè)開(kāi)始從模擬信號(hào)DVR系統(tǒng)升級(jí)至數(shù)字信號(hào)NVR系統(tǒng)，公司未來(lái)戰(zhàn)略也逐漸轉(zhuǎn)移到數(shù)字領(lǐng)域。
本土圖像傳感器逐漸崛起
圖像傳感器主要分為CCD和CMOS兩大類(lèi)，2010年后，隨著圖像處理技術(shù)和半導(dǎo)體CMOS通用制造工藝的快速發(fā)展，CMOS在讀取速度、功耗、可集成性、成本上的優(yōu)勢(shì)不斷凸顯，因此實(shí)現(xiàn)了對(duì)CCD的大范圍替代，并直接推動(dòng)了安防監(jiān)控前端設(shè)備的成本降低和高清化進(jìn)程。以前該部分供應(yīng)商主要為索尼和三星，但本土格科微電子、思特威、銳芯微電子、思比科微電子、比亞迪微電子等企業(yè)在CMOS領(lǐng)域逐漸崛起。
表：圖像傳感器相關(guān)企業(yè)
高端鏡頭向國(guó)內(nèi)廠商集中
2000年以來(lái)，本土企業(yè)以較快的速度不斷推出分辨率更高、成像質(zhì)量更穩(wěn)定的光學(xué)鏡頭，已經(jīng)成為全球光學(xué)鏡頭產(chǎn)業(yè)的生力軍。目前安防監(jiān)控領(lǐng)域的光學(xué)鏡頭已經(jīng)基本實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化，此外，在國(guó)際市場(chǎng)上也呈現(xiàn)高端鏡頭向本土廠商逐漸集中的趨勢(shì)。
表：光學(xué)鏡頭相關(guān)企業(yè)產(chǎn)品及出貨量
攝像機(jī)“兩超多強(qiáng)”的格局更加明顯
當(dāng)前，中國(guó)安防監(jiān)控企業(yè)多達(dá)數(shù)千家，視頻監(jiān)控作為目前安防行業(yè)發(fā)展最快最重要的領(lǐng)域，一直以來(lái)呈現(xiàn)?？低?/u>、大華股份兩大行業(yè)巨頭競(jìng)相快速發(fā)展，少數(shù)二線龍頭緊追猛趕的勢(shì)頭。安防監(jiān)控市場(chǎng)的集中度逐年提升，“兩超多強(qiáng)”的競(jìng)爭(zhēng)格局愈加明顯。
圖：2011-2018年?？低?、大華股份國(guó)內(nèi)營(yíng)收（億元）
數(shù)據(jù)來(lái)源：公司年報(bào) <電子發(fā)燒友>整理
表：其他主要安防攝像機(jī)相關(guān)企業(yè)產(chǎn)品、技術(shù)
小結(jié)
隨著HDCVI等模擬高清產(chǎn)品的價(jià)格下降，模擬高清攝像機(jī)替代模擬標(biāo)清攝像機(jī)的趨勢(shì)將進(jìn)一步加速，而在網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)市場(chǎng)，具有4K甚至8K超高清視頻編碼能力的SoC芯片也將得到快速發(fā)展。此外，隨著近年來(lái)人工智能技術(shù)的發(fā)展，尤其深度學(xué)習(xí)技術(shù)的突飛猛進(jìn)，使得AI在安防行業(yè)的應(yīng)用價(jià)值凸顯。從產(chǎn)業(yè)重心遷移來(lái)看，隨著芯片自主研發(fā)能力的提升，國(guó)內(nèi)安防監(jiān)控上游器件及設(shè)備企業(yè)的市場(chǎng)占有率將不斷提高。
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