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有效降低秒速赛车官网了安防监控前端设备的成

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  视频监控系统是安全防范系统的组成部分,它是一种防范能力较强的综合系统。视频监控以其直观、方便、信息内容丰富而广泛应用于许多场合。近年来,随着计算机、网络以及图像处理、传输技术的飞速发展,视频监控制技术也有长足的发展。

  安防监控产业在历史上层经历过四个发展阶段,分别为模拟监控时代,数字监控时代,网络高清时代和智能监控时代,每一次产业的更新换代都是依靠上游的技术革新和零组件成本降低来推动实现。其次,中国视频监控行业的主要发展逻辑为国产替代,首先利用中国广大的低端市场扩大产品的渗透率,扩大下游的消费场景,完成行业的消费者教育;其次,在完成低端市场布局之后,加大研发投入,进军中高端市场,然后配合中国的人口红利以及低成本生产优势,对国外进口的中高端产品实现国产替代;最后,不断的巩固竞争优势,持续的研发投入,构筑竞争壁垒,实现产品出口,不断的抢占海外市场。

  (1)上游算法环节主要包括图像处理(例如降噪、宽动态处理、白平衡校正、色彩还原等)、视频压缩和内容识别三大方面。长期以来,以上算法的基础框架的研发基本都被国外研究机构或公司所垄断。但一般来说,芯片设计公司和设备产品厂商都具有在基础算法上进行改进和优化从而形成自己独有的算法技术的能力。近年来,随着人工智能深度习算法的快速成熟,国内也诞生了一批应用层面的计算机视觉(即图像内容识别)算法供应商,例如商汤科技、旷视科技等。

  (2)处理器芯片是安防视频监控设备(包括前端和后端)的核心部件,直接影响到系统的图像质量、码流控制能力、智能识别效率、稳定性、功耗等性能表现。安防视频监控设备中所用的处理器芯片主要包括模拟摄像机中的ISP芯片、网络摄像机中的SoC芯片、DVR/NVR中的SoC芯片以及深度学习算法加速器芯片(包括前端和后端)四大类型。目前来看,高性能的深度学习算法加速器芯片(简称AI芯片)仍主要由国外芯片大厂提供(如Nividia、Intel等),而其余三类处理器芯片均已经实现了较大程度的国产化替代,国内代表性供应商包括华为海思、富瀚微300613)、中星微等。

  (3)安防视频监控系统的上游还包括图像传感器芯片、光学镜头和存储器等关键零组件。其中,光学镜头已经基本实现了国产化,国内代表性供应商包括舜宇光学科技、联合光电300691)、宇瞳光学等,而图像传感器芯片和存储器仍然主要依靠进口(图像传感器的供应商主要包括Sony、Omnivision等)。

  中游的设备产品主要包括前端的摄像机(分为模拟摄像机和网络摄像机)、后端的存储录像设备(分为DVR、NVR、CVR等)、中心控制端的控制和显示设备(包括显示屏、服务器和控制键盘等)以及各传输环节的光端机和交换机等。此外,在硬件设备产品基础上还有系统管理软件。目前,国内安防监控设备的龙头厂商海康威视002415)和大华股份002236)在全球市场上稳定占据前列。

  3、下游的产品分销、系统集成、工程建设和运营服务环节这些下游环节的主要参与者为小规模的地方型企业,市场格局较为分散。另外,海康威视和大华股份等龙头设备厂商在部分规模较大的项目中也承担了系统集成和运营的角色。

  城市级应用主要指大型的政府项目建设,例如“平安城市”、“智慧城市”和“雪亮工程”等,行业级应用面向公安、交通、司法、银行金融、商业零售、教育、医疗、娱乐、文体博、住宅社区等众多领域,消费级应用则主要针对民用安防和车载监控。

  回顾历史,我们发现,安防监控产业曾依此经历了数字化(本世纪初至2010年前后)和网络高清化(2010年前后开始)这两次大的变革。在数字化过程中,依靠编码压缩算法和芯片的性能提升,数字录像机替代了模拟矩阵和磁带录像机,带来了视频存储和检索回放效率的大幅提升。在网络高清化过程中,在SoC芯片技术成熟、图像处理算法创新、CMOS替代CCD、带宽成本降低、芯片和镜头国产化等因素推动下,前端设备逐渐由模拟摄像机向网络摄像机过渡,并且像素密度持续提升,带来了安防监控系统覆盖范围和拓扑结构的自由化,以及图像质量的大幅提升,同时设备成本不断降低。也正是正是依靠数字化和网络高清化这两次迭代,安防监控系统在功能提升和系统成本降低的同时,应用范围从博物馆、银行等关键防盗单位逐步拓展至公安、交通、商业、文教卫、能源、工业等各行各业,产业规模持续扩大。因此,对于安防行业而言,其需求从未在真正意义上得到满足,而且需求也越发呈现多样化,民用领域的多元化需求越来越多。

  传统安防监控系统所涉及的计算主要集中在图像处理和编码压缩两大环节。其中,图像处理环节主要是对视频监控前端的图像传感器所采集到的原始图像信号进行后期处理,使图像得以复原和增强,而编码压缩环节主要是对后期处理后的图像数据进行冗余消除,降低系统中数据的码流以方便后续传输和存储。

  图像处理算法方面,除了基础的普通降噪、白平衡校正、CFA插值、色彩还原等技术外,历史上新的功能如3D降噪、宽动态处理、透雾处理、低照度处理、图像拼接等不断涌现。图像处理技术的创新一方面带来了视频监控图像质量的持续提升,另一方面补足了CMOS相对于CCD在图像质量上的劣势,直接推动了CMOS对CCD的大范围替代,有效降低了安防监控前端设备的成本。

  编码压缩算法方面,从早期的MPEG-4到H.264再到H.265,主流算法的压缩效率不断提升,不过算法复杂度的提升对于编码压缩芯片的性能也提出了更高的要求。具体来看,H.264算法的压缩比是MPEG-4的1.5~2倍,而H.265算法的压缩比是H.264的2倍左右。在网络带宽资源有限的条件下,编码压缩算法的效率提升为安防监控系统的高清化升级提供了可能,促进了行业高清化的演进过程。

  对于智能监控时代而言,前面两项已经开始仅仅是作为底层需求,现在对于内容识别的要求也是越来越高,建立在AI基础上的智能安防将会是未来最具有前景的方向。

  主要逻辑为国产替代,成本领先优势。华为旗下的海思半导体发展就是中国视频监控中的芯片发展得缩影。海思芯片对外海产品最开始借助成本优势替代进口产品,然后逐渐占领中高端市场。

  传统安防监控系统中所用到的芯片主要有前端模拟摄像机中的ISP芯片,网络摄像机中的IPC芯片,以及后端录像设备中的DVR芯片这三大类。作为安防监控设备中成本占比最高的零组件之一,过去十余年中视频监控芯片领域的国产化替代和技术路线创新所带来的性价比提升直接推动了安防监控设备的平均价格降低和应用规模的扩大。

  后端DVR用芯片:历经两次技术路线迭代,华为海思已成最大厂商,在安防监控行业数字化发展初期,后端DVR用编码压缩芯片领域(除了编码压缩芯片,DVR中还需要CPU、内存和A/D模数转换芯片)较多使用专用的ASIC芯片(编码压缩算法由ASIC芯片商提供并在出厂时固化),但后续随着通用DSP芯片(DigitalSignalProcessor)性能提升,其可编程性、开发周期短、便于扩展和升级等优势开始显现,并逐渐成为了主流。

  2010年之后,SoC芯片技术(SystemOnChip)逐渐成熟,伴随视频编码压缩算法的迭代速度放缓,由于SoC芯片可以将主芯片、内存、A/D芯片和编码压缩芯片进行集成,其所具备的低成本、低功耗、高稳定性优势开始凸显,并渐渐替代通用DSP芯片方案成为了目前行业的主流选择。

  图像传感器(将光信号转化为电信号)可以分为CCD(Charge-coupled Device,电荷耦合器件)和CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor,互补金属氧化物半导体)两大类。其中,CCD集成在单晶硅材料上,像素信号逐行逐列依此移动并在边缘出口位置依此放大,而CMOS集成在金属氧化物半导体材料上,每个像素点均带有信号放大器,像素信号可以直接扫描导出。

  由于工作原理和制造工艺上的区别,CCD和CMOS的本征性能存在较大的差异。具体来看,CCD具有更好的图像质量,在信噪比和灵敏度上具备明显优势,但成本较高,而CMOS读取速度快,功耗低,可集成性强,成本上更为低廉。在2010年之前,由于CCD相比CMOS在图像质量上的优势显著,因此在安防监控领域长期占据主导地位。2010年后,随着图像处理技术和半导体CMOS通用制造

  工艺的快速发展,CMOS相比于CCD在图像质量上的差距缩小,并且在成本、功耗以及分辨率提升速度上的优势不断拉大,因此实现了对CCD的大范围替代,并直接推动了安防监控前端设备的成本降低和高清化迭代进程。

  从视频监控的镜头来看,在国内需求旺盛的情况下,国产化替代成为整个行业的发展的核心驱动因素。

  从历史上看,光学镜头产业在早期主要集中在德国和日本两个国家,其中德国在光学镜头产业上拥有悠久的历史积淀,并涌现了徕卡(Leica)和卡尔蔡司(Carl Zeiss)等行业巨头。而在二战后,日本的光学镜头产业在发展迅猛,依靠产品的性价比优势逐渐占据了市场主导,其代表性厂商包括佳能(Canon)、尼康(Nikon)、富士(Fuji)、腾龙(Tarmon)等。21世纪后,伴随下游制造市场逐渐向中国大陆转移,国内光学镜头厂商从代工到自主设计研发再到引领行业技术迭代不断成长,目前安防监控领域的光学镜头已经基本实现国产化,主要供应商包括舜宇光学、联合光电、宇瞳光学、福光股份等。

  根据TSR数据,2017年全球前八大监控镜头厂商(按出货量计算)均为国内企业,宇瞳光学、舜宇光学、福光股份三家厂商在全球监控镜头市场的占有率(按出货量计算)已经达到了66%。

  在下游运用中最为主要的就是公共治安中的“雪亮工程。”“雪亮工程”是以县、乡、村三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。因为“群众的眼睛是雪亮的”,所以称之为“雪亮工程”。

  它主要是针对农村地区治安防控的监控项目,旨在通过各级的综治中心和指挥平台,将视频图像信息系统纵向下延至县、乡、村,同时利用系统拓展在安防、社会治理、智慧交通、民生服务、生态建设等领域的应用,通过建设各类视频监控点,实现治安防控“全覆盖、无死角”。

  据数据统计显示,截至2017年12月底,雪亮工程的中标亿元项目9个,总计31.04亿,占安防总体中标项目12%。基于国内农村市场的庞大及成长潜力来看,雪亮工程将成为安防行业重要的市场,同时雪亮工程不仅是保障城乡安全的新保障,也是智慧城市建设的重要分支。雪亮工程的持续推进,将城市监控拓展到周边农村地区,推动了中国视频监控市场的发展。

  权威电子行业研究机构IHS Research发布《中国CCTV与视频监控设备市场研究报告》显示,近年来,中国视频监控市场规模呈现逐年增长的发展态势。2014年,中国增长高于预期,市场总量达57.1亿美元;2016年,中国市场增长6.0%。2017年中国专业监控设备市场增长了14.7%,市场总量达72.8亿美元,约占全球市场收入的44%。2018年预计将会达到80亿美元。

  当前,中国视频监控企业多达数千家,视频监控作为目前安防行业发展最快最重要的领域,一直以来呈现海康威视、大华股份两大行业巨头竞相快速发展,少数二线龙头紧追猛赶的势头。国内两大巨头市占率超过一半,海康和大华两家占据了56.12%的市场份额。因为视频安防低端的设备技术含量较低,进入门槛也较低,剩余从事这类硬件生产的企业因为规模小、技术含量低,在技术升级和价格战的压力下生存不易。视频监控市场的集中度逐年提升,“两超多强”的竞争格局愈加明显

  从视频监控产品的下游应用结构来看,目前视频监控产品的应用主要集中在政府项目、交通、治安、金融、电力等特殊部门,在其它领域的应用还比较少。这主要与其应用领域扩展过程是从特殊、重点部门向一般部门扩散有关。在普通经济领域应用量小,未来空间还很大。

  中游的设备产品主要包括前端的摄像机(分为模拟摄像机和网络摄像机)、后端的存储录像设备(分为DVR、NVR、CVR等)、中心控制端的控制和显示设备(包括显示屏、服务器和控制键盘等)以及各传输环节的光端机和交换机等。此外,在硬件设备产品基础上还有系统管理软件。目前,国内安防监控设备的龙头厂商海康威视和大华股份在全球市场上稳定占据前列。根据IHS数据,2017年海康威视和大华股份在全球安防监控设备市场的占有率分别为26.8%和14.9%,名列前两位。

  而在全球排名中海康威视也是全球排名稳定在第一名,而中国的另外一个大华股份则是排名持续上升已经由2016年的第四名上升到2017年的第三名。

  随着我国平安城市、智能交通等各项建设的持续开展,以及金融、教育、物业等各行业用户安防意识的不断增强,视频监控市场近5年来一直保持着18%左右的稳定增长。然而,大多数摄像头一直没能摆脱人工监控的传统监控方式,由此导致了大量视频数据堆积占用存储资源、视频监控实时性差、视频检索困难等问题,一旦有案件发生,海量摄像头带来的海量视频数据检索工作需要耗费大量警力。

  为了解决这些问题,近年来,视频监控行业向“高清化、网络化、智能化”趋势加速演进。视频监控设备技术性极强,系统的创新升级同时也在引导市场需求的变化并创造了新的市场需求。

  高清化:摄像头高清化是实现摄像头网络化和智能化的重要前提,高清摄像头不仅让我们看得更清楚,也能让机器“看”得更清楚,从而使得机器视觉技术有了用武之地,能够更准确地提取重要的有效信息。此前,阻碍摄像头向高清发展的重要原因是带宽和存储的成本,因此,提升编码效率是实现视频高清化的技术基础。

  网络化:网络通信技术的发展使得视频监控系统可以通过互联网远程传输视频数据,从而实现远程监控的功能,这极大的扩展了视频监控的范围。当然,网络化的发展趋势也使得视频的数据量越来越大,要求系统具备更强的存储、检索和备份等功能。同时,海量的视频数据也对视频监控系统的智能化发展提出了更高的要求。

  智能化:智能视频监控技术近几年来被广泛研究并开始实际应用,通过将机器视觉技术融入视频监控系统,对视频数据流进行图像处理、目标分析,实现自动检测、目标跟踪等目的,对视频监控系统进行实时控制,变被动监控为主动监控。

  “高清化、网络化、智能化”的视频监控系统已经开始应用在实际生活中,具体来说,在智能交通系统中,重要关卡的摄像头能够智能化地检测交通违规,未来覆盖所有道路交通的视频打通后还可以构建城市拥堵模型,并实时调整红绿灯及道路行驶规则;在平安城市系统中,各点位视频不仅被动监控,还可以因地制宜运行安全检测算法,并在事件发生时即主动报警,由原来的“事前震慑,事后追踪”变为主动监测;而在民用市场上,通过在摄像头基础上附加的客流统计、人脸识别等功能,进一步拓展了视频监控的民用市场。

  更多数据请参考前瞻产业研究院发布的《中国视频监控设备行业市场需求预测与投资战略规划分析报告》。

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