一文讀懂智能安防的產(chǎn)品化方向和研發(fā)節(jié)奏，理解市場格局發(fā)展態(tài)勢。
智東西 編 | 十四
有數(shù)據(jù)顯示，2016年，我國安防行業(yè)市場規(guī)模已經(jīng)達到總產(chǎn)值5400億元，同比增加9%，預計2020年將增至8759億元。在智慧城市、平安城市、智慧社區(qū)等重點建設項目的背景下，安防儼然成為人工智能最為重要的落地場景之一。
安防智能化的問題主要在于海量視頻監(jiān)控數(shù)據(jù)與人力分析瓶頸之間的矛盾，深度學習提供了很好的解決方案。目前，智能安防系統(tǒng)可以實現(xiàn)目標檢測（車牌識別）、人臉識別（屬性提?。?、目標分類（車、行人）等功能。
本期的智能內(nèi)參，我們推薦來自安信證券的智能安防行業(yè)報告，盤點四大產(chǎn)品化方向，剖析核心技術以及產(chǎn)品研發(fā)節(jié)奏，預測產(chǎn)業(yè)未來格局發(fā)展。如果想收藏本文的報告全文，可以在智東西（公眾號：zhidxcom）回復關鍵詞“nc181”下載。
以下為智能內(nèi)參整理呈現(xiàn)的干貨：
*2011-2020年全球安防鏡頭市場銷售情況及預測（援引產(chǎn)研智庫）
根據(jù)美國信息服務社的數(shù)字，截至 2015 年末全球已安裝了超過 2.45 億個視頻監(jiān)控攝像頭，目前我國已安裝的監(jiān)控攝像頭也已超過 3000 萬個，而同時全球和國內(nèi)監(jiān)控攝像頭銷售市場仍在逐年擴張，每年僅僅我國就將產(chǎn)生數(shù)萬PB的數(shù)據(jù)量。人工處理耗時耗力，智能安防的需求呼之欲出。
*安防智能化的核心技術：視頻結構化（援引安防知識網(wǎng)）
安防智能化的核心目的正是建立視頻監(jiān)控數(shù)據(jù)與有用信息之間的映射，即將監(jiān)控視頻轉(zhuǎn)化為人和機器可理解的信息，并進一步轉(zhuǎn)化為公安實戰(zhàn)所用的情報，實現(xiàn)視頻數(shù)據(jù)向信息、情報的轉(zhuǎn)化。
事實上，2006年起安防行業(yè)就開始向智能化發(fā)展，但一直不能有令人滿意的重大突破，主要原因有三點：智能識別準確率低，設備環(huán)境適應性差，識別智能種類少。近十年的布局能在最近厚積薄發(fā)，與深度學習的發(fā)展息息相關：
*深度學習在各個領域的商業(yè)應用（援引商湯科技）
1、深度學習促使識別準確率空前提高。應用深度學習算法的深度智能設備，可以自行提取更多更詳細、更微小的特征，從而使得識別分類對象的準確率更高，深度學習讓識別率有了質(zhì)的提升。
2、深度學習直接建立了從數(shù)據(jù)到目標模型的映射，不再需要人工選擇或創(chuàng)建特征集來描述目標。
此外，過去智能分析算法受場景影響較大，單一的模型無法準確描述多種場景，且模型有偏差的話，算法的性能就會下降。而深度學習恰恰解決了智能分析的兩大瓶頸：
*深度學習實現(xiàn)的多種人物、汽車特征識別（援引安防知識網(wǎng)）
1、 適應足夠多的環(huán)境和場景。深度學習在訓練模型參數(shù)的階段使用了海量數(shù)據(jù)，相比傳統(tǒng)機器學習方法，包含了足夠多的場景，并且直接建立從數(shù)據(jù)到信息的映射，對約束條件的依賴較少，這就意味著深度學習的產(chǎn)品可以應用到更廣泛的環(huán)境當中。
2、 識別種類更豐富。理論上只要有足夠多的樣本進行訓練，深度學習能夠?qū)崿F(xiàn)比較精準的目標分類識別，自主特征識別的特點又讓深度學習特別適用于抽象、復雜的關于人的特征、行為的分析領域。
*各大廠商的成功案例
雖然目前市場上各大安防企業(yè)的深度學習智能產(chǎn)品宣傳側(cè)重點各有不同，但其出發(fā)點都離不開四個方向：
1、人體分析(人臉識別、人體特征提取技術)；
2、車輛分析(車輛識別技術、車輛特征提取技術)；
3、行為分析(目標跟蹤檢測技術、異常行為分析技術)；
4、圖像分析(視頻質(zhì)量診斷技術、視頻摘要分析技術）
*深度學習在安防應用的四大場景
具體到供應端來看，目前主流安防廠商的人工智能產(chǎn)品包括前端（攝像頭）和后端（服務器）兩類。
前端產(chǎn)品的核心功能是為后端提供高質(zhì)量、初步結構化的圖像數(shù)據(jù)，其主要作用有兩點：提升部分智能分析應用的實時性；節(jié)省帶寬和后端計算資源。
典型的前端智能攝像頭內(nèi)置深度學習算法，一方面可以在前端完成人臉定位和質(zhì)量判斷，有效解決漏抓誤報問題，同時擁有較好的圖像效果，即使周圍環(huán)境光線不佳，人員戴帽子或一定角度下低頭、側(cè)臉，仍然可以做到準確識別，并自動截取視頻中的人臉輸出給后端；另一方面可以輸出編碼后的網(wǎng)絡視頻，還支持輸出非壓縮、無損無延時的視頻流圖像。這樣可以為大型用戶節(jié)省服務器成本和帶寬，因為在同等服務器數(shù)量和計算能力的情況下能夠接入更多路攝像頭。
后端產(chǎn)品的核心功能是利用計算能力對視頻數(shù)據(jù)進行結構化分析，一般包括：1、智能 NVR，它是基于深度學習算法推出的智能存儲和分析產(chǎn)品，兼顧傳統(tǒng) NVR 優(yōu)勢的同時增加了視頻結構化分析功能；2、高密度 GPU 架構結構化服務器，集成了基于深度學習的智能算法，每秒可實現(xiàn)數(shù)百張人臉圖片的分析、建模，可支持數(shù)十萬人臉黑名單布控，人臉 1V1 比對、以臉搜臉等多項實用功能，滿足各行業(yè)的人臉智能分析需求。
*主流廠商人工智能產(chǎn)品
從前后端智能化模塊來看，有兩種思路：智能前置和后置智能，這一直是行業(yè)備受爭議的兩個方向：
1、 由于前端設備(主要是相機)內(nèi)的空間有限，再加上功耗、成本等因素的限制，智能前置會受硬件計算資源限制，只能運行相對簡單的、對實時性要求很高的算法，但算法升級、運維較難；智能放在前端優(yōu)點是計算資源專注于前端，大幅節(jié)省帶寬資源。
2、 后端智能分析(如智能分析服務器)通?？梢愿鶕?jù)需求配臵足夠強大的硬件資源，能夠運行更復雜的、允許有一定延時的算法，另外，在后端算法升級、運維都會比較方便。
* 智能前置、后置智能分析優(yōu)劣勢比較
前后端產(chǎn)品不是對立與競爭的關系，將長期同時存在：
1、前端和后端合作的共同目標是為客戶提供性價比更高的智能解決方案。具體過程是根據(jù)前端與后端的設計特征，將解決方案的執(zhí)行過程予以分解，在滿足智能需求的前提下，使資源利用得最充分。
一般來說視頻的檢測、跟蹤、去重這類與具體識別目標無關、較為通用的功能適合放在前端，而較為復雜的識別、涉及到敏感信息的比對等功能適合放在后端。
2、智能前置與后端智能分析包含著明顯的轉(zhuǎn)化關系。隨著芯片技術的持續(xù)發(fā)展，尤其是在以 movidius 為代表的專門為視覺處理設計的終端芯片成熟，使得針對神經(jīng)網(wǎng)絡算法的計算能力大幅提高，越來越多的智能算法可以從后端轉(zhuǎn)向在前端完成。
目前已經(jīng)有很多智能算法可以在前端實時運行，如進入/離開區(qū)域、越界、徘徊、停車、人員聚集、快速移動、物品遺留、物品拿取、人臉檢測等。
*人工智能神經(jīng)網(wǎng)絡算法與傳統(tǒng)計算模式對比
深度學習與傳統(tǒng)計算模式不同，最大的區(qū)別是不以執(zhí)行指令為目的，但需要大量并行計算資源，因此需要專門的計算芯片來加速計算。實際上無論是前端智能攝像頭還是后端結構化服務器，其額外增加的硬件資源核心目的實質(zhì)上都是為了增加計算能力。
對于智能前端產(chǎn)品目前有兩種芯片解決方案：
1、采用較為通用的視覺處理器（半定制芯片），如 movidius 、英偉達的 Jetson 系列芯片，通用性較好，能夠運行各類神經(jīng)網(wǎng)絡算法，但價格相對較高，主要針對高端市場。
2015 年底，NVIDIA 發(fā)布了 Jetson TX 芯片，主要針對終端市場，隨后，?？?、大華、宇視科技、蘇州科達、格靈深瞳、商湯科技等大部分公司的前端智能產(chǎn)品在 2016 年正式推出。
*英偉達針對各類智能計算設備開發(fā)對應 GPU
*2016年主流安防廠商前端智能產(chǎn)品大都是在 NVIDIA 2015年底發(fā)布了Jetson TX 芯片后推出
2、將較為通用的智能識別類算法直接固化為 IP ，嵌入到視頻監(jiān)控 SOC 芯片中（全定制芯片），優(yōu)點是量產(chǎn)后功耗、價格等都極具優(yōu)勢，但功能拓展性有限。
雖然英偉達已推出 Jetson 系列芯片并與多家安防公司合作前端產(chǎn)品，但包含 256 顆 CUDA 核心的Jetson 芯片仍然屬于通用型 GPU 計算產(chǎn)品，高昂的芯片成本使得智能前端產(chǎn)品價格過高，難以快速推廣，而專用芯片的成熟應用成為我們跟蹤前端產(chǎn)品放量的前瞻指標：
① ?？狄曨l監(jiān)控芯片供應商富瀚微招股說明書透露海康已經(jīng)將智能分析 IP 授權給公司，應用該 IP 的芯片將在 2017 年量產(chǎn)。
② 商湯科技的 SenseEmbed目前已支持海思Hi3519/Hi3516A/Hi3516D、飛思卡爾 IMX6、ARMCortexA7 等多款主流嵌入式芯片，預計今年人臉識別專用芯片出貨可達10萬片。
安防智能化不同于安防高清化，安防高清化解決的是輸入數(shù)據(jù)質(zhì)量問題，所以由前端啟動，帶動后端需求。智能化解決的是數(shù)據(jù)處理效率問題，一方面目前大部分安防數(shù)據(jù)處理都在后端，另一方面后端 GPU 芯片已經(jīng)應用成熟，相對前端沒有芯片價格和功耗的限制，故在安防智能化時代后端產(chǎn)品將率先啟動。
*全球安防視頻監(jiān)控市場占有率一覽（援引 HIS）
*全產(chǎn)業(yè)鏈的廠商布局（援引 欣智恒）
過去幾年安防行業(yè)網(wǎng)絡化、高清化的發(fā)展過程使得 “兩超（?？低暫痛笕A股份）多強”的競爭格局愈加明顯，技術升級推動行業(yè)集中度不斷提升已經(jīng)得到充分驗證：
1、龍頭企業(yè)才足夠支撐大規(guī)模和高質(zhì)量的研發(fā)團隊。
傳統(tǒng)安防行業(yè)規(guī)模效應主要體現(xiàn)在上游芯片采購成本優(yōu)勢和銷售渠道優(yōu)勢上，在智能化技術變革中研發(fā)能力門檻空前提升：目前國內(nèi)主要只有?？?、大華兩家安防企業(yè)能夠在全球 LFW 人臉識別比賽、ImageNet 圖像識別中拔得頭籌已經(jīng)驗證了這一點。
更需要關注的是隨著圖像識別率進步速度的放緩，使得安防龍頭企業(yè)在應用場景、產(chǎn)品能力、市場渠道方面的優(yōu)勢相比于純技術驅(qū)動的科技公司更為顯著。
*A股主要安防視頻監(jiān)控公司研發(fā)費用（單位：萬元，援引Wind）
*A 股主要安防視頻監(jiān)控公司研發(fā)費用占營收比例（援引Wind）
2、龍頭企業(yè)才有智能化所需的全解決方案運營經(jīng)驗和完整的產(chǎn)品體系。
安防產(chǎn)品是非標準化市場，行業(yè)龍頭本身品牌溢價優(yōu)勢明顯，而實現(xiàn)安防智能化需要前后端產(chǎn)品的整體配合（包括前后數(shù)據(jù)格式的統(tǒng)一），市場將進一步向能夠提供整體解決方案的龍頭企業(yè)集中。
*安防智能化需要針對不同場景提供各類解決方案（援引 face ）
人工智能給安防企業(yè)帶來的根本性改變是：
1、對計算資源要求空前巨大，云計算模式成為趨勢，零售行業(yè)成為踐行安防云模式的首選場景。
目前后端智能業(yè)務大多以提供搭載 GPU 結構化服務器和相應的人臉搜索、人臉布控等軟硬件一體解決方案來盈利。對于公安等信息安全敏感客戶需要搭建自己的私有云，但對于更廣泛的客戶群體所需要的并不是結構化服務器，而是其提供的計算資源和上層應用，這使得轉(zhuǎn)向云計算模式越來越重要。
2、安防企業(yè)的能力從提供安防設備和解決方案上升為從安防數(shù)據(jù)中獲取有價值的信息，使得客戶可以只為有價值的信息買單而不用為安防設備買單， 將加速安防運營模式推廣 。
從產(chǎn)業(yè)結構來看，根據(jù)安防知識網(wǎng)數(shù)據(jù)，去年我國安防產(chǎn)業(yè)總規(guī)模達到了 4000 多億元，安防工程和安防產(chǎn)品占據(jù)超過 90%的市場份額，而運營服務規(guī)模占比僅為 7%左右，遠低于歐美安防運營服務市場規(guī)模，這意味著安防運營服務仍有很大的市場空間。
*安防行業(yè)各產(chǎn)值概況（單位：億元；援引 CPS）
智東西認為，在人工智能技術目前的成熟度來看，基于感知智能的智能安防成為主要的落地產(chǎn)品。這一領域的相關技術部局已有十年之久，加上政策環(huán)境利好（智慧城市、平安城市、智慧社區(qū)等重點建設項目），可以說是人工智能率先開啟的一大風口。但考慮到相關的模式識別技術趨于成熟，傳統(tǒng)安防企業(yè)的產(chǎn)業(yè)鏈布局相對完善，且已有成熟的應用場景、產(chǎn)品能力和市場渠道，而半定制芯片產(chǎn)業(yè)的壁壘又太高，留給技術驅(qū)動型創(chuàng)企的空間似乎并不多。
附： 智能前后端設備市場空間測算
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