芯片技術(shù)推動(dòng)IPC智能應(yīng)用的創(chuàng)新

文/傅偉

安防監(jiān)控市場(chǎng)在2013年仍然維持了快速增長(zhǎng)，全球市場(chǎng)增長(zhǎng)超過12%，網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)這幾年發(fā)展的速度之快是有目共睹的，尤其是高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)更是如雨后春筍般迅速發(fā)展。高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)之所以能夠在這幾年快速發(fā)展起來，最主要原因是整個(gè)市場(chǎng)對(duì)視頻監(jiān)控畫質(zhì)需求的提升，因?yàn)闃?biāo)清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)和傳統(tǒng)的模擬攝像機(jī)基本都是三四十萬像素甚至更低，這些低像素的攝像機(jī)產(chǎn)品已經(jīng)不能完全滿足大部分客戶的需求。

隨著整個(gè)社會(huì)的進(jìn)步，越來越多的客戶對(duì)畫質(zhì)的需求不只是“看的見”而是要“看得清”，因此，高清產(chǎn)品近兩年來得到了很廣泛的接受和應(yīng)用。近幾年來，平安城市建設(shè)中高清產(chǎn)品的使用率也大幅度得到提升，特別是在珠三角和長(zhǎng)三角等經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)區(qū)域的平安城市建設(shè)項(xiàng)目上，對(duì)網(wǎng)絡(luò)高清產(chǎn)品的需求更為強(qiáng)烈。筆者就IPC的優(yōu)勢(shì)、穩(wěn)定性、智能化、芯片技術(shù)以及大數(shù)據(jù)發(fā)展方向進(jìn)行探分析探討。

IPC優(yōu)勢(shì)明顯

網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)能夠快速的適應(yīng)市場(chǎng)需求，其最大優(yōu)勢(shì)在于互聯(lián)互通、遠(yuǎn)程監(jiān)控以及靈活的組網(wǎng)方式。隨著當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和服務(wù)的快速發(fā)展，寬帶網(wǎng)絡(luò)正在快速地伸向城鎮(zhèn)的各個(gè)角落。在這種情況下，網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)安裝已經(jīng)無需專門去布線就能夠方便快捷的得到應(yīng)用，比傳統(tǒng)的模擬監(jiān)控設(shè)備的安裝更加方便的多，同時(shí)整個(gè)工程的安裝施工成本也會(huì)大幅度降低。另外，網(wǎng)絡(luò)傳輸方便快捷，監(jiān)控視頻圖像可以在視頻監(jiān)管的指揮中心或各個(gè)視頻監(jiān)控的分中心之間自由切換，使得整體的監(jiān)控管理和監(jiān)控力度都得到了全面的提升。隨著網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，尤其是以4G為代表的高速無線網(wǎng)絡(luò)的快速發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)數(shù)字視頻監(jiān)控必然會(huì)成為未來視頻監(jiān)控的主導(dǎo)力量，網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的市場(chǎng)規(guī)模也將會(huì)隨著行業(yè)的快速發(fā)展而迅速提升。

可靠性與穩(wěn)定性是核心競(jìng)爭(zhēng)力

目前，IPC的競(jìng)爭(zhēng)力在于產(chǎn)品的可靠性和穩(wěn)定性，而其核心在于處理主芯片技術(shù)的競(jìng)爭(zhēng)。主芯片主要作用于處理能力和運(yùn)算能力。視頻的采集、編碼、傳輸與分析，也都依賴于芯片的數(shù)據(jù)運(yùn)算與處理來實(shí)現(xiàn)。如上海全景數(shù)字技術(shù)有限公司的IPC系列產(chǎn)品就是較早使用具有智能視頻分析功能的DaVinci系列數(shù)字媒體處理器，結(jié)合全景數(shù)字在音視頻處理及傳輸領(lǐng)域的多年開發(fā)經(jīng)驗(yàn)，通過優(yōu)化硬件設(shè)計(jì)和軟件算法，從而形成整體優(yōu)勢(shì)的。

在產(chǎn)品研發(fā)方面，通過設(shè)立系統(tǒng)規(guī)劃組和解決方案組，決策更準(zhǔn)確及時(shí)。面向IPC產(chǎn)品開發(fā)和安防系統(tǒng)軟件的特點(diǎn)，引入了敏捷開發(fā)和精益開發(fā)，通過快速成型，第一時(shí)間給客戶試用反饋，馬上修正，多次構(gòu)建，通過代碼鑒定，自動(dòng)化測(cè)試，每日構(gòu)建等措施，強(qiáng)化質(zhì)量控制流程，實(shí)現(xiàn)IPC產(chǎn)品的高質(zhì)量和高可靠性。

IPC的穩(wěn)定性還表現(xiàn)在傳輸時(shí)的信號(hào)穩(wěn)定?，F(xiàn)階段，網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控?cái)z像機(jī)產(chǎn)品大多是通過雙絞線傳輸數(shù)據(jù)，傳輸衰減、干擾較大，傳輸距離在100米范圍內(nèi)，而通過內(nèi)置光纖模塊的網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)能夠較好地解決該問題。通過光電信號(hào)轉(zhuǎn)換功能模塊，以光信號(hào)的方式在多模光纖內(nèi)進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸，圖像傳輸距離可以得到大幅度的提高，同時(shí)信號(hào)傳輸幾乎無衰減和不受干擾。目前，少數(shù)廠商已經(jīng)可以提供傳輸距離達(dá)到2000米，甚至20公里或更高的多種產(chǎn)品解決方案。

智能視頻分析+IPC雙劍合璧

攝像機(jī)的智能化應(yīng)用是安防行業(yè)內(nèi)的熱門話題，IPC的出現(xiàn)給智能視頻分析提供了更為廣闊的應(yīng)用空間。具備智能視頻分析的IPC除了可以縮短響應(yīng)時(shí)間，提高響應(yīng)速度，形成更為有效的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，在安全威脅發(fā)生之前就能夠提示安保人員關(guān)注相關(guān)監(jiān)控畫面，為及時(shí)應(yīng)對(duì)潛在威脅做好預(yù)案工作之外，這類設(shè)備還具有節(jié)省網(wǎng)絡(luò)帶寬（如使用事件存儲(chǔ)功能，服務(wù)器端只在有事件發(fā)生時(shí)進(jìn)行存儲(chǔ)，從而大大減少了對(duì)傳輸帶寬和存儲(chǔ)空間的需求）、降低后端視頻分析服務(wù)器的成本、嵌入式設(shè)備的穩(wěn)定性遠(yuǎn)高于后端智能服務(wù)器等優(yōu)勢(shì)。

目前廣泛應(yīng)用在銀行、商場(chǎng)等場(chǎng)合的攝像機(jī)監(jiān)控通常只是簡(jiǎn)單的錄像，以便用于事后的取證，而這樣的應(yīng)用損失了圖像的基本價(jià)值（一個(gè)動(dòng)態(tài)的、實(shí)時(shí)的媒質(zhì)），就如同把直播變成錄像一樣，這與人們對(duì)視頻系統(tǒng)真正需求是有差距的。無數(shù)事實(shí)證明，事后追查是必須的，但事中的警示、事前的預(yù)防更為重要，它可以把一些重大事件隱患抑制于萌芽之中，避免亡羊補(bǔ)牢。因此監(jiān)控系統(tǒng)智能化成為一個(gè)重要研究方向，全景數(shù)字的高清智能監(jiān)控設(shè)備就是緊緊圍繞與智能化相關(guān)的創(chuàng)新及發(fā)展來進(jìn)行的。

從目前市場(chǎng)需求和各研發(fā)機(jī)構(gòu)推出的技術(shù)來看，今后的智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展將會(huì)向兩個(gè)方向推進(jìn)：一個(gè)是如何及時(shí)精確地判斷目標(biāo)的特定身份，比如人臉識(shí)別；另外一個(gè)是及時(shí)準(zhǔn)確地判斷運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的行為是否具有威脅性，并做出及時(shí)反應(yīng)。目前，全景數(shù)字的高清智能監(jiān)控系統(tǒng)已完成了這兩大功能的突破?？偟膩碚f，未來的智能視頻監(jiān)控將朝兩個(gè)方向發(fā)展：一是適應(yīng)更為復(fù)雜和多變的場(chǎng)景；其次是能識(shí)別和分析更多的行為及異常事件。

芯片傳感技術(shù)給IPC帶來的創(chuàng)新

目前市面上的IPC大多已具有Full HD（1080p）的拍攝能力，其處理芯片大都采用的是：安霸(Ambarella)、德州儀器(TI)、海思(Hisilicon)等廠商的主流產(chǎn)品。對(duì)于安防市場(chǎng)來說，當(dāng)圖像質(zhì)量和細(xì)節(jié)要求比較高時(shí)，4K便超越Full HD成為最佳選擇，但由于4K的畫面尺寸是一般Full HD的4倍，為處理如此大量的數(shù)據(jù)，SoC在硬件架構(gòu)上勢(shì)必要提升處理模塊時(shí)鐘頻率和編碼性能才能獲得清晰流暢的視頻流。筆者認(rèn)為，安霸基于雙核ARM Cortex-A9 處理器的S2網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)處理芯片將這一需求成為了可能。

同時(shí)， 在視頻編碼技術(shù)部分，因?yàn)?K影像數(shù)據(jù)量龐大，以H.264為主的傳統(tǒng)編碼格式已不能滿足其要求，因此，通常需要應(yīng)用壓縮效率比H.264多出近40%的ITU HEVC (H.265)編碼標(biāo)準(zhǔn)，以大幅減少視頻傳輸、存儲(chǔ)時(shí)所需的帶寬和空間。

大數(shù)據(jù)時(shí)代下的IPC發(fā)展

在大數(shù)據(jù)時(shí)代，人們對(duì)智能視頻分析技術(shù)越來越看重。智能視頻分析依賴于視頻算法對(duì)視頻內(nèi)容進(jìn)行分析，通過提取視頻中關(guān)鍵信息，進(jìn)行標(biāo)記處理或者結(jié)構(gòu)化描述，實(shí)現(xiàn)從海量視頻數(shù)據(jù)中迅速搜索到需要的信息。

要實(shí)現(xiàn)這些功能，首先，關(guān)系到攝像機(jī)本身性能是否足以支持應(yīng)用去做更深入的分析，譬如一般攝像機(jī)的白平衡技術(shù)很難實(shí)現(xiàn)顏色精準(zhǔn)區(qū)分，但在人臉識(shí)別分析，衣服顏色、車輛顏色識(shí)別等應(yīng)用上，顏色還原準(zhǔn)確性與畫面清晰度對(duì)分析結(jié)果的可靠性會(huì)有很大的影響，從“看得到”到“看得請(qǐng)、看得準(zhǔn)”高清高性能IPC具有不可替代的優(yōu)勢(shì)。

其次，只有廣泛普及高清IPC的使用，為整個(gè)監(jiān)控體系提供清晰準(zhǔn)確的視頻數(shù)據(jù)，才能有效提高目標(biāo)檢測(cè)、跟蹤的準(zhǔn)確性，為視頻分析提供可靠數(shù)據(jù)源。但目前具有智能視頻分析功能的高清IPC并未得到真正的普及，同時(shí)高清監(jiān)控點(diǎn)只占實(shí)際使用中監(jiān)控點(diǎn)的少數(shù)部分，離實(shí)現(xiàn)全面普及還有較大差距。因此，大數(shù)據(jù)時(shí)代的到來，將會(huì)促使高清IPC同時(shí)實(shí)現(xiàn)量與質(zhì)的飛躍。