北京思比科微电子有限公司

　　冯军

　　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。

　　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。

　　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IP Camera，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iphone 5s，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Pixel Size。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Pixel Size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FULL HD，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