人工智能的發(fā)展帶來了諸多領(lǐng)域技術(shù)上的顛覆性變革，視頻監(jiān)控行業(yè)從傳統(tǒng)的高清化、網(wǎng)絡(luò)化逐步升級(jí)為智能化，AI+視頻監(jiān)控成為人工智能技術(shù)商業(yè)化的突破方向之一。

根據(jù)行業(yè)調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，2020年全球安防攝像頭出貨量超過1億臺(tái)，其中2百萬到5百萬分辨率攝像機(jī)份額超過75%。Omdia預(yù)計(jì)，2024年中國智能視頻監(jiān)控市場將達(dá)到167億美金，安防市場之大可以想象，由安防市場發(fā)展帶來的視頻監(jiān)控芯片需求，也給安防芯片供應(yīng)商帶來了新的發(fā)展機(jī)會(huì)。

2010-2020年我國安防行業(yè)總收入（圖源中研網(wǎng)）

視頻監(jiān)控?cái)z像頭從前端到后端都分布著不同的芯片，前端包括ISP芯片、圖像傳感器、IPC SoC芯片；后端涉及DVR SoC芯片、NVR SoC芯片。目前，國內(nèi)消費(fèi)級(jí)視頻監(jiān)控芯片和算法企業(yè)包括華為海思、富瀚微、君正、寒武紀(jì)、清微智能、地平線等。

隨著智慧城市建設(shè)的開展，視頻監(jiān)控在智慧交通、公共安全、智慧工地等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用，并在安防行業(yè)中占據(jù)較大的市場份額，成為了構(gòu)建安防系統(tǒng)的核心。經(jīng)過十幾年的發(fā)展，視頻監(jiān)控的ISP圖像處理、視頻編碼、AI等技術(shù)在智能家居、智慧社區(qū)、智能駕駛等場景的應(yīng)用相對(duì)成熟，消費(fèi)類應(yīng)用場景的技術(shù)也在不斷提升，例如分辨率從4K往8K分辨率突破，此外對(duì)于雙向語音使用較多，目前AI+視頻芯片已經(jīng)在回聲消除、噪聲消除等方面取得突破，不少芯片企業(yè)根據(jù)使用場景還增加特色AI方案，例如提供哭聲檢測、手勢識(shí)別等。

但是人工智能的識(shí)別技術(shù)還存在著盲區(qū)，例如在夜間、陰霾天、霧霾天，沙漠無人區(qū)等復(fù)雜環(huán)境下，使用考驗(yàn)還是比較大的。那么面對(duì)陰霾、沙塵暴等惡劣天氣，以及弱光監(jiān)測環(huán)境，視頻監(jiān)控技術(shù)該從哪些方面做提升？

陰霾天、沙塵暴等惡劣天氣，需要多種編碼方式匹配編碼場景

行業(yè)級(jí)攝像機(jī)一般用在城市公共安全、智能交通等領(lǐng)域。在晴朗天氣時(shí)，圖像傳感器能夠自動(dòng)天氣情況和亮度自行調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)在不同的光線強(qiáng)度下對(duì)監(jiān)測畫面進(jìn)行AI識(shí)別、行為抓拍。但是在陰霾、霧霾等天氣環(huán)境下，盡管監(jiān)控設(shè)備能夠?qū)?shí)現(xiàn)監(jiān)測功能，在視覺體驗(yàn)以及準(zhǔn)確度、識(shí)別率上都會(huì)有所下降。例如我國某些地區(qū)容易出現(xiàn)沙塵暴等惡劣天氣給公共安全管理帶來了一定困難。今年三月份，北京、河北、內(nèi)蒙古等多地出現(xiàn)不同程度的沙塵暴，部分地區(qū)能見度不足500米。除了沙塵暴外，暴風(fēng)雪的天氣也給城市視頻監(jiān)控帶來了技術(shù)上的挑戰(zhàn)。

國內(nèi)某視頻監(jiān)控行業(yè)的芯片IC公司相關(guān)人員向電子發(fā)燒友表示，行業(yè)級(jí)應(yīng)用場景多樣化，光線復(fù)雜化，在編碼方面要求IPC SoC芯片要同時(shí)支持智能編碼等多種編碼方式匹配不同的編碼場景，才能在各種場景下均能提供低碼率，高畫質(zhì)的編碼圖像。

目前，已經(jīng)有國內(nèi)芯片廠商在行業(yè)類IPC SoC的性能上取得突破。例如清微智能針對(duì)視覺處理的多模態(tài)智能計(jì)算芯片TX510已于去年實(shí)現(xiàn)規(guī)模量產(chǎn)，出貨量突破50萬顆?？芍貥?gòu)計(jì)算芯片因?yàn)榭梢砸罁?jù)應(yīng)用和算法重構(gòu)執(zhí)行計(jì)算的硬件資源，所以具有按需即時(shí)重構(gòu)、高能效、低功耗、可適用于多種場景的通用性特點(diǎn)。

清微智能動(dòng)態(tài)可重構(gòu)計(jì)算（CGRA）與傳統(tǒng)“指令驅(qū)動(dòng)”計(jì)算模式對(duì)比

惡劣光線環(huán)境下，圖像處理算法的適配性需要不斷優(yōu)化

為了適應(yīng)夜間的應(yīng)用場景，夜視技術(shù)已經(jīng)衍生出紅外夜視攝像機(jī)、星光級(jí)夜視攝像機(jī)、黑光夜視攝像機(jī)。僅是“看得見”，還是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，夜間環(huán)境下，攝像機(jī)處于弱光環(huán)境下，對(duì)視野距離、動(dòng)態(tài)追蹤、智能算法的適配性都有一定的要求，如果要實(shí)現(xiàn)“看得清”，在圖像處理方面需要針對(duì)低照度，寬動(dòng)態(tài)，快速運(yùn)動(dòng)等場景進(jìn)行優(yōu)化。

業(yè)內(nèi)人士表示針對(duì)HDR+、圖像去躁、雙光融合等AI算法的提升成為視頻監(jiān)控芯片企業(yè)進(jìn)一步需要突破的方向。為此，已經(jīng)有芯片廠商計(jì)劃在AI芯片上應(yīng)用最新一代ISP圖像處理算法進(jìn)行升級(jí)迭代。

國內(nèi)攝像機(jī)芯片玩家瑞芯微就升級(jí)了IPC方案RV1126及RV1109，針對(duì)夜間光線復(fù)雜，人車混行，人臉、車流難以識(shí)別的痛點(diǎn)，從高清編解碼、畫質(zhì)處理算法、高性能NPU等方面進(jìn)行優(yōu)化。據(jù)了解，這兩款方案采用14nm工藝，內(nèi)置NPU以及瑞芯微自研的ISP2.0技術(shù)，通過ISP畫質(zhì)處理技術(shù)，以及3幀HDR算法，在復(fù)雜光線環(huán)境下實(shí)現(xiàn)毫秒級(jí)自適應(yīng)。其合作的AI算法公司包括商湯、曠視、虹軟等。

瑞芯微IPC方案與其他方案對(duì)比效果（圖源瑞芯微電子）

AI+視頻芯片新拐點(diǎn)：算力提升、5G應(yīng)用場景

國產(chǎn)芯片企業(yè)正在尋求一條能夠在視頻監(jiān)控市場里能撕開自己市場的道路，對(duì)比大廠，根據(jù)不同場景提供差異化解決方案的能力成為企業(yè)的競爭優(yōu)勢之一。此外，視頻監(jiān)控芯片的應(yīng)用場景不斷延伸，應(yīng)用需求朝著多樣化的趨勢發(fā)展，這也讓企業(yè)不得不針對(duì)不同的應(yīng)用市場給產(chǎn)品做優(yōu)化方案。

AI芯片的算力性能不斷進(jìn)階，2019年安防芯片的算力普遍是1T左右，2020年達(dá)到了2T，未來隨著需求的變化，可能會(huì)往4T以及以上突破。清微智能TX510芯片在高算力和低功耗方面表現(xiàn)出色，AI有效能效比達(dá)5.6TOPS/W ，在實(shí)際應(yīng)用中，啟動(dòng)時(shí)間不足200ms，單次人臉檢測識(shí)別時(shí)間小于100ms。

清微智能CEO王博介紹，可重構(gòu)計(jì)算芯片應(yīng)用于圖像信號(hào)處理的優(yōu)勢主要表現(xiàn)在：可以快速在芯片上實(shí)現(xiàn)最新的圖像算法的同時(shí)，具備了更加強(qiáng)大的圖像處理性能、更高的能量效率、更低的NRE，不僅能延長產(chǎn)品的生命周期，也給客戶提供了定制ISP算法的可能。

此前，北京君正帶來了安防AI芯片T40,據(jù)介紹，該芯片采用22nm制程，具備8T (NPU)硬件算力，可滿足智能視頻領(lǐng)域不斷提高的AI處理能力。對(duì)于T40，北京君正表示目前處于客戶推廣階段，僅有小批量出貨。

近期，電子發(fā)燒友針對(duì)5G通信行業(yè)現(xiàn)狀和未來趨勢調(diào)查發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)工程師認(rèn)為智慧工業(yè)、智能家居、智能電網(wǎng)、智慧終端和車聯(lián)網(wǎng)將是未來5G會(huì)爆發(fā)的熱點(diǎn)應(yīng)用。其中，34.1%的工程師認(rèn)為5G在智慧工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用將會(huì)顯著提升，工業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型由此加速。

5G熱點(diǎn)應(yīng)用，智慧工業(yè)、智能家居、智能電網(wǎng)位列前三甲。

數(shù)據(jù)來源：電子發(fā)燒友網(wǎng)《2021年5G行業(yè)現(xiàn)狀和未來趨勢調(diào)研》

自5G商用正式開啟，大量數(shù)據(jù)的產(chǎn)生推動(dòng)視頻監(jiān)控需求增長，這開啟了關(guān)于視頻監(jiān)控領(lǐng)域相關(guān)產(chǎn)業(yè)的更多想象空間。在智慧農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，可以通過監(jiān)控技術(shù)部署一套AI解決方案，監(jiān)測農(nóng)作物的生產(chǎn)情況，產(chǎn)量新鮮度，通過應(yīng)用程序跟蹤和管理庫存，實(shí)施相對(duì)應(yīng)的供應(yīng)鏈計(jì)劃。在智慧工業(yè)領(lǐng)域，通過圖像識(shí)別技術(shù)檢測工作人員是否戴了安全帽、口罩，通過AI算法的行為檢測對(duì)異常行為及時(shí)預(yù)警報(bào)告。在智慧物流領(lǐng)域，可以通過AI算法對(duì)監(jiān)測到的畫面進(jìn)行分析，檢測貨物是不是受損。

王博表示，工業(yè)中的產(chǎn)品缺陷監(jiān)測、安規(guī)測試，農(nóng)業(yè)中的農(nóng)作物病害檢測、農(nóng)產(chǎn)品無損檢測等，線下零售行業(yè)的柜臺(tái)監(jiān)控等新興領(lǐng)域都是接下來企業(yè)比較看好的一些應(yīng)用方向。

結(jié)語：

業(yè)內(nèi)報(bào)告顯示，依托5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和部署，到2022年我國超高清視頻產(chǎn)業(yè)規(guī)模將超4萬億元。盡管AI+視頻監(jiān)控發(fā)展前景備受青睞，但現(xiàn)階段也存在著不少問題。

目前來看，AI在視頻監(jiān)控領(lǐng)域剛剛起步，特別是在一些to c的市場仍然處于比較淺的層次。以攝像頭，門禁等硬件設(shè)備為載體，加載面向不同細(xì)分市場的AI應(yīng)用，表現(xiàn)出碎片化，非標(biāo)準(zhǔn)等特點(diǎn)。另一方面，視頻監(jiān)控賽道不斷加入新玩家，競爭加劇。王博表示，面對(duì)AI算法公司，如果傳統(tǒng)芯片企業(yè)不轉(zhuǎn)型，產(chǎn)品的單一性、同質(zhì)化，會(huì)導(dǎo)致其陷入價(jià)格競爭的尷尬境地，被一些新的廠商所替代。

當(dāng)下，“缺芯潮”尚未得到緩解，不少安防芯片、模組相關(guān)企業(yè)已多次調(diào)漲價(jià)格，安防設(shè)備漲價(jià)最高漲幅來到30%。在市場供不應(yīng)求的情況下，相關(guān)SoC芯片也會(huì)面臨一定幅度的價(jià)格上調(diào)。

整體來看，在AI、5G等技術(shù)的推動(dòng)下，加之國家政策的制定，以及對(duì)市場的干預(yù)，都在推動(dòng)視頻監(jiān)控行業(yè)朝著智能化、高清化的方向發(fā)展，視頻監(jiān)控芯片的圖像識(shí)別、行為檢測等技術(shù)也隨之迎來較大的突破，并應(yīng)用在更加廣泛的場景中。未來，不管是在市場還是在技術(shù)、產(chǎn)能，AI+視頻監(jiān)控都會(huì)迎來新的拐點(diǎn)。