根据IMS Research近期的调查显示，高清监控产品的增长速度已超越传统的模拟标清产品，年增长率基本保持在20-60%这一区间，预计未来1-2年内，高清监控产品的市场占有率将超过50%，图像质量已成为市场关注的焦点。更为重要的是，越来越多的业界人士开始意识到，高品质的视频成像效果是一个系统化的工程，它与图像传感器芯片、图像信号处理器(ISP)、镜头、传输、储存、显示等各个环节的设计和选用都息息相关。
晶焱科技股份有限公司创办人/设计研发部副总经理姜信钦 |
“高清监控代表着巨大的数据量和更快的处理速度，无论图像采集单元、图像处理单元，还是传输、显示和储存单元等都必须具备高速的处理能力，当元器件高速化之后，就很容易受外界噪声的干扰，如ESD、Surge等瞬时噪声。”晶焱科技股份有限公司创办人/设计研发部副总经理姜信钦从电子元器件的角度分析道，因此，开发适合高清视频监控系统使用的ESD/Surge防护元器件也是非常重要的一环。目前，晶焱针对高清视频图像解决方案可提供带ESD防护性能的RS485收发器、ESD保护元器件及Surge保护元器件等，全方位地保障整个高清视频监控系统的数据内容不会受到外界噪声的干扰，达到高清监控的目标。
深圳比亚迪微电子有限公司副总经理兼总工程师冯卫 |
尤其是针对前端摄像机的两大关键部件——成像芯片和图像处理，深圳比亚迪微电子有限公司副总经理兼总工程师冯卫更为直接地指出，高清监控任务要靠整个系统来完成，很多情况下难以把图像处理和成像芯片的问题分开。对于图像传感器芯片厂商而言，需要借助感光技术的进步，通过工艺、感光单元、电路设计、封装等方面的提升，提高图像清晰度和低光成像效果。而作为后端图像处理方案，则需要有充足的适应能力，要求芯片厂商加快技术创新，开发出工作频率更快、芯片功耗更低、性价比更佳的产品方案。
CMOS传感技术迅速崛起
近两年，无论是在模拟监控市场，还是网络监控市场，一个共同的发展变化就是：CMOS图像传感技术的迅速崛起，使得监控前端从过去CCD传感技术一统天下的格局，快速转向CMOS图像传感技术。以比亚迪微电子(BF3003/3108)、Aptina(AR0130/ MT9M034)、Pixelplus(PC1089/3089)、OmniVision(OV8825)等为代表的一批厂商纷纷在市场上掀起了一股以CMOS 图像传感器为核心的监控摄像机开发热潮。
与CCD图像传感器相比，CMOS在低光条件下的成像效果以及高动态范围的性能表现，一直是市场人士诟病的主要问题。对此，Aptina公司汽车、工业和医疗(AIM)事业部高级市场总监Alvin Wong介绍道，传感器的低光照性能对于准确地呈现图像和保持图像的真实色彩是至关重要的。然而，低光照性能的一个关键因素是像素尺寸，因为它与灵敏度直接相关，即使像素技术在不断进步，较大像素尺寸具有较高灵敏度的准则仍然适用，但对于给定的分辨率，较大的像素尺寸由于需要使用成本较高的透镜，这通常也意味着较高的系统成本。而在另一方面，更高的动态性能是指图像传感器必需具备同时准确捕获极亮和低光照场景的能力，即保证明亮和黑暗场景能够同时适当曝光。但高动态功能也增加了系统的成本和复杂性，一般都需要附加的传感器存储器和更复杂的图像处理程序。因此，目前各家图像传感器供应商面对的同一个挑战是——既要满足低光照和高动态性能要求，又不能有太高的总体系统成本。
Aptina公司汽车、工业和医疗(AIM)事业部高级市场总监Alvin Wong |
为了提高CMOS图像传感器的灵敏度，最大限度地降低读取噪声，同时优化像素布局和模拟电路架构，Aptina采用DR-PixTM技术，通过使用不同的像素内(In-pixel)存储和增益，优化了不同光照条件下主要噪声源的控制，使图像传感器可达到极低光照环境下的优越性能。Aptina最新推出1/3英寸AR0130百万像素级图像传感器产品正是集成了DR-PixTM技术，在单次曝光应用中具有业界领先的低光照和动态范围性能；另一款MT9M034传感器则基于这一基础像素技术，并在单一帧周期内多次曝光捕获，以获得115dB量级的高动态范围性能。据悉，Aptina还将于今年下半年陆续发布具有更高性价比的新产品系列。
另一个比较明显的趋势是，在CMOS感光芯片内部集成ISP，以进一步弥补在感光度和信噪比上不足的SoC芯片，是厂商们目前主推的一种解决方案。与后端分离式的ISP或DSP方案相比，冯卫指出这两大技术方案各有优缺点。“后端处理的SP或DSP方案能够在图像处理上获得更多的缓存，因而可以采用更复杂的图像处理算法，处理时间和空间更宏观，图像效果也更佳；当然，这样的方案往往集成度稍差，成本较高，需要感光芯片、DSP工程师一起配合进行开发，开发时间稍长，应用成本、生产损失也相对偏高。” 而对于COMS内集成ISP的SoC芯片，他认为，由于要考虑到散热及芯片面积等问题，图像处理算法方面的资源有限，但其优势是可以提供高度集成的单芯片方案，方便工程开发、备料，并缩短产品的上市周期等，可为客户带来高性价比的技术方案，因此，厂商可以根据实际的应用需求来选择不同的技术开发路线。
以比亚迪微电子新近推出的BF3108监控级CMOS图像传感器为例，从产品的立项开始，就以方便客户使用为原则，围绕Turn-key方案、可编程差异化、集成系统功能这三大重点来进行产品的定义及设计。BF3108作为国内本土开发的第一款1/3英寸CMOS安防监控图像传感器，具有高性价比优势，主打高线、高清晰度图像传感品质，内部集成红外滤光片控制模块，帧内高动态、多制式Color Filter等功能，图像性能媲美部分CCD，并且针对特殊需求，可同时提供和支持专业DSP，方便了用户使用成像芯片的灵活性，在缩短用户开发时间的同时，模组的成本、良率、可靠度等方面也得到了较大的改善。
本文为《国际电子商情》原创，版权所有，谢绝转载
本文下一页：灵活满足图像处理的多样性
相关阅读：
• 2013年网络监控摄像头半导体市场将增长34%
• 视频监控产业转型升级的五大趋势
• 视频监控步入高清时代，网络高清需提升用户体验K5Resmc
{pagination}
灵活满足图像处理的多样性
在高清图像传感技术大踏步前进的趋势下，对与之对接的后端图像处理技术也提出了更高的要求，各种技术方案应运而生。据介绍，目前市场上的ISP方案大致上可分为纯ISP(ASIC或FPGA)+ Codec，以及集成ISP、Codec和ARM处理器于一体的SoC解决方案等，不同技术的解决方案有着各自不同的应用优势和不足之处。随着高清监控系统迅速朝着图像分析、智能判断的方向迈进，不同种类的图像处理技术也同样面对着日益多样化的成像数据，要求其必须具备充分的灵活性，以适应用户对便利性、集成度和性价比的更高需求。
安霸(Ambarella)半导体技术(上海)有限公司图像处理研发经理路遥 |
总结现阶段市场上对图像处理技术的主要诉求，安霸(Ambarella)半导体技术(上海)有限公司图像处理研发经理路遥认为可归纳为以下六个方面：更高的分辨率和帧率，要求ISP具备更高的带宽和更快速的处理能力；支持多种主要的图像传感器输出标准，如Parallel、MIPI、HiSPi、LVDS、LVDS Parallel等，方便用户挑选；ISP必须以自然的方式还原细节，并且提高细节区域的信噪比，以达到细节的最大还原度，同时低噪声也可以节省图像带宽，辅助编解码器有更好的编码表现；提升低光环境(<0.1lux)下的成像表现；提供优秀的宽动态性能；实现鱼眼校正和全景拼接效果，节省用户的使用成本和安装维护难度，同时，鱼眼系统也要求能在高分辨率下提供全帧率(30fps)。
“为了满足这些不同类型的应用需求，芯片设计商不仅需要开发强大的ISP芯片，而且还要能够确保ISP的灵活性，以一块高集成度的芯片来解决所有问题，并将功耗降低到最低水平，让客户不必在不同平台之间来回切换，或者给不同的平台分配人力，能够集中精力在系统功能的开发测试上，帮助他们大幅降低系统的开发难度和开发时间。”路遥表示。
采用以微代码调整ISP控制循环和功能选择的方式，安霸目前的SoC方案开发速度快，灵活性高，且具有高度可配置性，一块单芯片可满足各种不同用户的定制需求，令用户可以跟上快速变化的市场需求，而无需重新流片。在性能上，安霸专用的ISP集成芯片支持所有主流图像传感器的输出格式，带宽高，处理速度快，利用多阶级联的降噪滤波器和锐化滤波器，对低光环境进行了专门优化，提供强大的保留细节和噪声控制能力。同时，还提供包括软硬件方案在内的一整套解决方案，并开放驱动、中间件和所有应用源代码，以供客户开发参考，通过图形化的ISP调试工具和内置文档，可辅助用户调整ISP性能，还可针对高端客户提供微代码级别的定制，以协助用户开发出更具特色的产品功能。
本文为《国际电子商情》原创，版权所有，谢绝转载
本文下一页：差异化产品开发至关重要
相关阅读：
• 2013年网络监控摄像头半导体市场将增长34%
• 视频监控产业转型升级的五大趋势
• 视频监控步入高清时代，网络高清需提升用户体验K5Resmc
{pagination}
差异化产品开发至关重要
产品质同质化现象是当前众多监控摄像机厂商在市场竞争中所碰到的一个突出问题，这主要是由于大多数厂商都正在使用相同的图像传感器、ISP处理芯片所致。而在高清监控摄像机的图像处理部分选用FPGA技术方案，能够帮助厂商针对产品的功能和性能方面进行差异化增强的ISP设计，提升产品的市场竞争力，这些因素使得FPGA方案近年来受到业内厂商的普遍青睐。
莱迪思(Lattice)工业和汽车市场战略营销经理Kambiz Khalilian |
莱迪思(Lattice)工业和汽车市场战略营销经理Kambiz Khalilian表示：“一般来说，对于一款标准化摄像机，标准ISP芯片和ASSP专用芯片可能会是一个较好的选择，但这些半导体器件通常不支持差异化产品开发。如果要开发一款与众不同的产品，就需要通过设计ASIC或使用FPGA来实现，但开发ASIC的成本较为昂贵，且需要较长的设计周期，在进行ASIC设计和制造的时间里，很可能市场对摄像机的性能要求早已改变；而采用FPGA解决方案则可以根据不断变化的市场需求和快速发展的传感器技术，在内部加速实现摄像机的所有功能开发，解决监控摄像机在开发过程中的定制化、差异化难题。”
以莱迪思开发的可编程FPGA解决方案为例，该公司通过与行业领先的成像和视频分析公司展开合作，采用FPGA方案和HDR-60开发套件，使得用户可评估ISP的性能，还可修改、删除或添加自定义模块至ISP流水线，以及对ISP接口进行修改，从而可连接多个图像传感器，并且使用可定制的ISP进行处理，在提供便捷开发的同时，也提高了设计精度，进一步改善了用户体验。
另一方面，FPGA之所以能够在视频监控领域加大渗透率，也与其单位时间内的高密度运算能力紧密相关。对于图像传感器技术的未来发展，以及视频分析海量数据的运算需求，Khalilian表示：“图像传感器技术有着快速的创新周期，传统的ASSP专用芯片或ASIC在开发上还滞后于支持这些新功能，因此新一代图像传感器的功能和接口技术中还需要继续采用FPGA技术，直到下一代ASSP专用芯片或ASIC支持其中的一些功能。同时，日益复杂的视频分析算法也要求具备快速和并行处理流水线，不能总是用顺序处理方法来实现，使用FPGA能够分担主处理器的功能或实现其他的功能；此外，低功耗也是FPGA方案的另一个突出特点。”
本文为《国际电子商情》原创，版权所有，谢绝转载
本文下一页：2013年十大门禁系统发展趋势
相关阅读：
• 2013年网络监控摄像头半导体市场将增长34%
• 视频监控产业转型升级的五大趋势
• 视频监控步入高清时代，网络高清需提升用户体验K5Resmc
{pagination}
2013年十大门禁系统发展趋势
由HID Global公司供稿
趋势1：基于开放标准，确保互操作性、适应性及可迁移性
采用即将来临的一代无阻力解决方案后，用户就不必携带形状各异的卡片了，这类解决方案将在支持近距离无线通信(NFC)的智能手机以及其它移动设备中，嵌入这些凭证卡的虚拟版本以及其它虚拟凭证卡。无阻力门禁解决方案需要支持开放标准，以提供可互操作的产品，以及有效应对未来变化的门禁基础设施，进而确保未来仍可利用今天的技术投资。
趋势2：移动门禁的发展将改变门禁行业面貌
基于NFC移动设备部署的移动门禁解决方案必须要在智能手机安全组件内保护所有密钥和加密操作的安全。同时，相对于目前已经安装的电子门禁的数量而言，人们会看到未来将会有超过5倍的大门采用移动门禁控制模式来保证安全。
趋势3：移动门禁解决方案将与卡片门禁模式并存
移动门禁最大的好处之一是，用户打开办公室大门或登录企业电脑所需的所有身份信息都安全地嵌入在手机中，而不是储存在可能遭遇复制或被盗的塑胶卡片中，而且用户无需记住密码。尽管如此，但是在未来几年中，支持NFC的智能手机还不可能完全取代智能卡，移动门禁虚拟凭证卡将与智能卡、身份卡共存，以便企业能选择不同的门禁管理模式。
趋势4：门禁系统将继续趋向融合
融合式门禁解决放案有助于企业满足监管要求，执行一致的政策，在企业内实现一致的审计记录，同时通过合并任务来削减费用。其中，移动门禁解决方案是理想的融合平台，采用NFC技术，还能将非接触式卡片技术的应用扩展到楼宇门禁领域以外，进一步将其应用到IT领域的身份验证上，使得实体设施安全团队与IT安全团队更紧密地联合在一起。
趋势5：感应卡向磁条卡、智能卡迁移
门禁应用的发展目标是非接触式智能卡，这种智能卡基于开放标准，具备通用卡片边缘——即卡片命令接口，这改善了在可靠的身份认证框架之内，与广泛的产品生态系统的互操作性。最新的卡片改善了安全性、隐私保护以及向虚拟凭证卡的可移植性，同时用户附加了越来越多的可视及虚拟安全层，增强了卡片及身份卡的安全性。
趋势6：移动门禁将加速身份信息管理向云端迁移
企业已经开始向一些云服务提供商外包传统身份卡项目，这些云服务提供商的规模和资源足以应对大量时限紧迫的订单，而单独的凭证卡发行商或集成商却难以独立承接这类订单。现在，随着移动门禁的出现，服务范围也将扩大，包括部署和管理用户NFC智能手机携带的虚拟凭证卡。
趋势7：安全发行技术将简化卡片的制作和发行
当前，卡片发行解决方案在打印机、卡片材料、软件等方面都取得了显著的进步，并纳入了关键的可视及电脑桌面登录技术，实现了多层验证，不仅如此，通过采用多层管理程序，新的解决方案进一步提高了安全性，同时提升了发行系统的效率，因而也更容易满足最严格的安全要求。
趋势8：NFC标签改变保护信息及消费者安全的方式
可靠的NFC标签不可能仿冒或复制，可以嵌入到产品内或纳入附在产品和设备上的防篡改贴纸中，利用云端服务，还可以将电子签署和加密保护的身份证书配置到这类标签中，在产品或文件有效期内的任何时间，用户都可以非常有把握地验证真实性。
趋势9：FIPS-201标准将更普及
2005年美国国家标准与技术研究所发布了第201版美国联邦信息处理标准(FIPS-201)，其中提供了更多有关这类卡片的详细信息。2012年，仅通过使用含所有公开密钥基础设施(PKI)验证功能的模块，来增加现有大门控制器及控制面板的功能，美国政府机构的门禁控制系统就可以达到FIPS-201的要求了。随着FIPS-201技术的发展，将会有更多的产品支持该标准，在进门时执行PKI验证功能有望成为更为常见的方式。
趋势10：访客管理技术将整合到门禁系统中
访客管理系统可极大地改善安全性和运营效率，同时提高以前使用纸质解决方案的管理水平。访客管理系统与门禁系统的整合将可以提供更完整的安全解决方案，以保护员工和临时来访人员的安全，防止擅自闯入人员所造成的损害。
本文为《国际电子商情》原创，版权所有，谢绝转载
相关阅读：
• 2013年网络监控摄像头半导体市场将增长34%
• 视频监控产业转型升级的五大趋势
• 视频监控步入高清时代，网络高清需提升用户体验K5Resmc
责编：Quentin
扫码分享到好友
