走過2014年，2015年的安防行業充滿著機遇與挑戰。作為核心硬件設備的安防芯片也正在歷經著技術的變革，無論從前端到后端均是如此。芯片技術的升級，最明顯的就是產品設備在性能上的突破?，F階段，在視頻壓縮技術、視頻處理技術以及智能化技術等方面都有明顯突破。本文將從DSP芯片技術與圖像傳感芯片技術兩個方面探討安防芯片技術的發展。

　　DSP技術的智能化新突破

DSP是Digital Signal Processor，意思是數字信號處理器，就是用來完成數字信號處理的器件。

數字信號處理是利用計算機或專用處理設備，以數字形式對信號進行采集、變換、濾波、估值、增強、壓縮、識別等處理，以得到符合人們需要的信號形式。

新興應用對DSP提出的特定需求安防稱得上是在DSP應用方面走在最前列的領域之一。它正在經歷更新換代過程，從以往用DSP進行視頻編解碼的普通DVR，發展到實現人臉識別、車牌識別、包丟失處理、入侵偵測等功能。這些先進的智能特性都需要通過DSP來實現大量先進的算法。如深圳富視安智能科技有限公司最新研發的視頻監控設備智能分析、多目標跟蹤系統，就是一個典型的智能視頻監控應用。

多目標跟蹤系統

多目標跟蹤系統通過監控現場視頻數據，對目標進行檢測、跟蹤、分類，并分析目標的行為，實時發送預警信息。當存在威脅或檢測到異?；顒蛹澳撤N特定行為時，即時發出預警。通過已獲得專利的算法檢查視頻中的每一個像素，并識別所有像素的變化。如果在一個區域有很多像素發生變化，該軟件就認為這是一種移動。根據預定的策略和預警信息，對實時視頻和記錄視頻中的移動或變化的檢測會觸發多種警報接口，并轉發到蜂鳴或語音報警器、電郵或SMS信息，通過屏幕報警或其他行為以警示相關部門。

無論在室內還是室外，甚至在光線很暗的情況下，多目標跟蹤系統先進的視頻移動檢測功能能夠7×24小時內連續不斷地精確檢測多個移動目標的速度、方向以及大小。該算法還可定制以滿足特定的安全需求。

[page]　　　　　　 例如， 智能分析系統、多目標跟蹤系統能夠保護博物館的館藏，檢測目標何時丟失、改變位置或違反規定的監視規則，如禁區、入侵檢測系統等;還可以監控目標何時在何地停留了多長時間，這對在機場、火車站、地鐵站找出潛在的恐怖裝置尤為重要。

多個圖像處理算法是電子警察系統實現實時智能視頻監控的關鍵。因此，信號處理性能是富視安智能科技有限公司在選擇處理器解決方案時的一個主要考慮。

公司的網絡高清高速球機被選為使用核心DSP技術解決方案。不僅提供了更好的性價比，還提供了獨特的雙核設計。可將圖像處理任務和系統控制任務分開在獨立的計算域中，獲得最穩定的實時性能。網絡高清高速球能將現場情況拍攝并傳給NVR存儲等，允許用戶配置IVS并恢復對象和事件列表。

基于純DSP平臺的電子警察

基于純DSP平臺的電子警察系統，是嵌入式高清純視頻電子警察系統(它同時具備闖紅燈、卡口、監控等多項功能于一體)，具備高清純視頻檢測車輛、號牌識別和紅綠燈狀態檢測功能，可抓拍控制部分實現對檢測部分采集的數據進行運算處理，分析違法過程，觸發拍攝部分進行抓拍，壓縮記錄數據，實時網絡數據傳輸等。目前，行業幾乎都用工控機實現硬件構成，風扇、Windows操作系統都是工控機存在的不穩定因素。

富視安基于城市交通對電子警察的高標準需求，自主研發DSP嵌入式主機，采用最先進的數字處理技術，抓拍軟件固化到DSP硬件中，屬于純硬件抓拍系統，在提高系統穩定性的同時，也大大提高系統的抓拍效力。中心違法后處理系統，安裝通用型電子警察處理平臺，平臺兼容闖紅燈系統、卡口系統、超速系統等捕獲的違法數據，不論是高清抓拍還是標清圖片均可錄入違法系統中，方便一線干警實際工作，大大提高了工作效率。前端系統將違法照片自動傳輸到指定的數據服務器上，數據服務器端自動接收數據并入庫。違法自動抓拍系統集多種功能于一身，系統在實時記錄通過的車輛圖像時，判斷是否有違法駕駛行為(闖紅燈、軋黃線、逆行、違法變線等)，同時識別車牌號碼，并可測算車輛速度，數據傳輸可采用網絡、串口、USB等多種方式。調節攝像頭的光圈、快門等參數，保證抓拍圖像的視覺效果，如圖1、圖2所示?？蛇m應清晨、正午、傍晚、夜晚、夕照、車輛大燈、陽光直射、多云、以及雨、雪等天氣情況。有能力處理大流量情況，可以處理每小時車道流量在10000輛(每秒3輛車)以上的極端情況。視頻檢測時間在5ms內完成，號牌識別在50ms內完成。系統高度集成，在原有闖紅燈抓拍的基礎上，拓展更多的功能，實現單臺設備多臺功能，多臺設備單臺的價格。主機可實現闖紅燈及卡口監測自由切換，即實現紅燈期間抓拍闖紅燈，綠燈期間抓拍所有車輛實現卡口功能。本系統的各種判別方式、識別算法均采用軟件實現，所以對系統的升級換代，只需更換軟件，無需動硬件。

圖1 車輛監控現場

圖2 抓拍車牌信息傳送到平臺

[page]　　DSP芯片集成化成趨勢

DSP芯片尺寸始終是DSP的技術發展方向。當前的DSP尺寸小、功耗低、性能高。各DSP廠商紛紛采用新工藝，改進DSP芯核，并將幾個DSP芯核、MPU芯核、專用處理單元、外圍電路單元、存儲單元統統集成在一個芯片上，實現DSP系統級集成電路，也就是當前主流的單芯片解決方案，簡稱SoC。

H.265視頻編解碼技術帶來的變革

視頻編解碼技術決定了監控設備的傳輸能力。當前，H.264是主流的編解碼技術。不過，自從H.265出現后，其受關注程度可以說是空前。

H.265是ITU-T VCEG 繼H.264之后所制定的新的視頻編碼標準。H.265 標準圍繞著現有的視頻編碼標準 H.264，保留原來的某些技術，同時對一些相關的技術加以改進。新技術使用先進的技術用以改善碼流、編碼質量、延時和算法復雜度之間的關系，達到最優化設置。具體的研究內容包括：提高壓縮效率、提高魯棒性和錯誤恢復能力、減少實時的時延、減少信道獲取時間和隨機接入時延、降低復雜度等。

H.264由于算法優化，可以4Mbps左右的速度實現高清數字圖像傳送;基本上安防數字產品已經全部采用H.264算法，而新一代的H.265算法已經在芯片企業的量產推廣階段，預計1-2年左右，H.265編碼格式將全面應用于安防數字產品，更高的壓縮效率更低的編碼碼流，無疑又講推動安防產業進入一個新的時代。H265則可以實現利用 1～2Mbps的傳輸速度傳送高清音視頻。安防行業的網絡化產品已經普及，而網絡化監控帶來的最直接影響就是高清數字圖像網絡帶寬瞬間暴增，存儲容量以PB級計算，如此大的帶寬需求及存儲需求，讓安防行業陷入了被動，如何優化編解碼技術、如何降低存儲技術。特別近年來，4K、高幀率等高清網絡產品的出現，進一步加劇了這一現狀，且高像素的編解碼技術，迫切需要 H.265 的支持。因此， 2015 年，H.265必將成為安防監控行業的一大熱點話題。更低的帶寬占用量、更高分辨率視頻的編解碼能力、更優的畫質表現，都讓 H.265 成為安防廠家的不二之選，呼聲一浪高過一浪。目前，華為已正式推出了Hi3516A的 H.265芯片，富視安智能科技已經推出H.265編碼格式IPC和NVR，我們也將看到更多、更優秀的H.265 產品。

圖像傳感芯片的進步

圖像傳感器作為核心的成像元件，決定了前端視頻采集設備獲取的圖像質量。從技術角度和像素發展角度而言， 主要的突破點集中在高靈敏度和低噪聲。

在目前的監控用高清攝像機產品中，以130萬和200萬像素為主，且200萬及以下像素的產品在傳感器方面以CCD、CMOS平分秋色，200萬像素以上的產品則主要以CMOS為主，但總體而言，高清攝像機在低照度、寬動態方面的表現仍有待提高，而CMOS Sensor的半導體工藝使低成本、高清晰度、大畫面的成像效果成為可能。

高靈敏度、高速、高信噪比、低噪聲、低照度、高動態范圍、更強大的功能、更緊湊的尺寸是當前圖像傳感器的主要技術發展方向。

就單像素尺寸的工藝發展,由之前的1/4、1/3、發展到現在1/2.8、1/2.9、1;低照度是每個安防廠商都注重的技術，低照度拍攝水平在不斷地提升，CMOS已經達到甚至超越了CCD的低照度拍攝水平。這也是未來不斷發展和成熟的方向，隨著CMOS感光度的提升，未來的sensor基本上都具有低照度的性能。

傳感器的另一技術體現在于高速。未來的高清拍攝，甚至超高清4K2K的拍攝，都離不開高速CMOS的支持，未來將從30fps的需求，到達60fps的視頻播放視覺需求。更高的幀速需要CMOS和高速讀出電路的支持，這兩方面也是要不斷改進的地方。

傳感器的每一次技術改進，都會強調靈敏度和信噪比這兩個參數，因為他們決定了畫質的評價。也通過改進模擬噪點消除模塊和增加數字噪點消除模塊，同時改進CMOS生產工藝，來達到更低的噪聲。

結束語

在安防的產業鏈中，處于上游地位的無疑是各種標準協議，標準協議對安防芯片的設計和生

產具有關鍵的指導作用，芯片廠商根據標準協議設計出不同應用類型的芯片，如數字信號處理芯片(DSP)和用于圖像信息采集的圖像傳感芯片(CCD芯片和CMOS芯片)。視頻監控是目前安防行業芯片應用量最大的領域。

視頻壓縮標準方面，安防壓縮國際標準從MPEG4、H.264發展到如今的H.265標準，壓縮能

力逐步上升，這些標準已經在市場上取得了巨大的成功，尤其是H.265已經成為了安防乃至消費領域的事實標準，得以大量普及，特別是在高清領域得到廣泛應用。2013年ITU組織更是推出了H.265標準，有望比H264的壓縮能力提高一倍。

硬件方面，自從視頻錄像數字化以來，芯片技術一直在不斷發展。早期的視頻壓縮采用的是PC機的CPU利用壓縮軟件對圖像進行處理，存在著成本高、體積大、功耗高和穩定性差的缺點。隨著嵌入式芯片的發展，特別是國內以海思為代表的廠商推出了Hi3516A等芯片，對高清和4K極高清的支持更上一層樓。這一系列安防芯片性能和功能的提升使得安防設備得以小型化并廣泛部署于前端，安防市場得以迅猛發展。

未來的安防將越來越精細化高清和寬動態范圍低功耗，基本有一下幾個主要的方向：一是專業的公共安全，大型的國家級別公安系統使用的安防平臺產品，如富視安智能科技研發基于海思Hi3516A 的IP高清200W像素攝像機BB78、BB63以及NVR等，使用富視安配套的產品還能實現智能視頻分析人臉識別和車牌號識別等功能;二是民用安防，富視安智能科技研發的K01可以用在看家，關注老人、嬰兒等并實現了移動互聯手機實時觀看。