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（安防小王子）海康威视深度（四）：视频监控的昨天、今天、明天【海通计算机】 2017-05-24 郑宏达 宏达说 投资要点： 海康威视深度系列。自从我们在今年2月份开始推荐海康以来，发了一系列阐述海康人工智能价值的报告，我们： 2月份推出了《海康威视深度研究（一）：安防监控龙头，开拓智能化时代》，从技术、产品、渠道等角度论述了海康在国内视频监控领域的优势地位。 3月份推出了《海康威视深度研究（二）：人工智能时代的新海康，“算法 芯片 应用”的新生态》，详述海康在算法、芯片、应用方面的布局。 4月份推出了《海康威视深度研究（三）：携手英伟达， 前装GPU 的伟大变革》，详述海康借助英伟达GPU高性能低功耗优点，推动视频监控业务智能化发展。 视频监控行业的兴起：模拟监控系统的时代。上世纪60年代，随着黑白摄像机逐步走进民用领域，最早的视频监控系统诞生了，称为闭路电视监控系统（CCTV），采用模拟方式传输，以VCR (Video Cassette Recorders)为核心。视频、音频信号的采集、传输、存储均采用模拟模式，画面质量较高，但局限性也很明显：该系统只覆盖较小的地理范围，难以组成跨区域的大型视频监控系统；系统的安装、调试和运行维护成本及难度较高；难以与电子门禁、周界防范等其他电子系统形成系统联动。当代，该技术体制与信息系统技术体制难以兼容，已逐渐退出市场，被数字化、网络化视频监控系统所替代。 数字监控系统。在上世纪90年代中期，以DVR (Digital Video Recorder)为代表的第二代视频监控系统出现于视频监控市场上。DVR使用户可以将模拟视频信号进行采样并数字化之后存储在电脑硬盘上，在计算机或大屏幕上播放。这一阶段的摄像机依然属于模拟摄像机的范畴，记录的是模拟信号。90年代末期，随着网络带宽、计算机处理能力和存储容量的提高，以及各种视频技术的出现，视频监控步入全数字化的网络时代，称为第三代远程数字视频监控系统。这一时期，我国安防行业进一步发展，本土安防企业相继成立。 智能监控系统：网络摄像机时代。随着网络摄像机与互联网的发展，智能视频监控系统应运而生。智能视频监控针对复杂场景内感兴趣的区域和目标自动进行检测、分割、跟踪、分类和识别，并对异常事件进行检测和标注，IBM、Sony、CMU等科研院校和公司都在该领域进行了大量研究。最近十年来人工智能与深度学习快速发展，智能视频监控算法的准确性也上了一个新台阶。在2015年LFW国际人脸识别比赛中，机器识别的准确率达到99.55%，首次超越了人眼。技术瓶颈逐渐被打破使得智能视频监控逐渐成为未来的主流。 1视频监控行业的兴起 《速度与激情8》四月登陆内陆荧屏之后可谓一骑绝尘，上映首日票房突破4亿。除了飙车飙坦克这样令人血脉喷张的场面之外，片中的高科技也是赚足了眼球，其中一个承接第七部与第八部剧情的关键技术就是“天眼”。影片中的“天眼”系统可以调用地球上任何位置的摄像头来搜索或者是监视你想找到的任何一个人或者是物。印象深刻的一幕是多米尼克为了躲避塞弗的天眼监控，把汽车开进一个小巷子里，那里只有一个摄像头，他打开汽车引擎盖来遮挡摄像机的拍摄。我们对这些“黑科技”似乎越来越见怪不怪了，因为视频监控已经深入我们的日常生活了：开车闯红灯之后你的车牌会被马路上的摄像机拍个正着；你可以在上班间隙看一看孩子们的上课状态，因为每间教室都有摄像机；出现交通事故或者发生意外之后调取监控录像等等。在丁酉年的今天，生活在都市中的人们享受着视频监控带来的安全感，然而30、40年前，视频监控乃至整个安防行业都是极不完善的，如果你问一个人什么是安防，相信绝大多数人都会说“没有听说过”。 视频监控行业是安防行业的一个子行业。安防行业主要由工程商、销售商、产品供应商、服务商、运营商等五大类企业组成，其中工程商负责安防产品的设计、安装和服务；销售商负责渠道建设和销售；产品供应商负责安防产品的生产和供应；服务商提供中介和咨询服务；而运营商则提供报警运营服务。在产品供应商提供的安防产品中又分为实体防护产品和电子防护产品，其中实体防护产品包括防盗门柜及防弹运钞车、防爆安全检查设备和人体安全防护设备等。电子防护产品包括视频监控系统、门禁系统、入侵报警系统、出入口控制系统和社区安全防范系统。视频监控系统由摄像机、摄像机配件、控制设备、数字录像设备和视频服务器等产品构成。 模拟监控系统的时代。上个世纪60年代，黑白电视机、黑白摄像机从诞生开始逐渐应用在军事领域，伴随着黑白摄像机逐步走进民用领域，最早的视频监控系统诞生了，称为闭路电视监控系统（CCTV），采用模拟方式传输，也叫做模拟监控系统。 模拟监控系统是指以VCR (Video Cassette Recorders)为代表设备的传统CCTV监视系统，主要设备由模拟摄像机、专用电缆、视频切换矩阵、模拟监视器、模拟录像设备和盒式录像等构成，被称为第一代监控系统。其系统主要特点是视频、音频信号的采集、传输、存储均采用模拟模式，画面质量较高，经过几十年的发展，技术成熟、系统功能完善；但模拟视频系统的技术存在较大局限性，在系统的使用过程中存在如下难以克服的弊端：由于射频专用电缆传输距离有限，模拟视频监控系统只覆盖较小的地理范围，难以组成跨区域的大型视频监控系统；系统的安装、调试和运行维护成本及难度较高；难以与电子门禁、周界防范等其他电子系统形成系统联动。在数字化飞速发展的当代，模拟视频监控系统技术体制与信息系统技术体制难以兼容，无法实现图像信息的交互；成为标准的信息孤岛，视频图像难以有效发挥作用。因此，模拟视频监控系统作为第一代视频监控系统已逐渐退出市场，被数字化、网络化视频监控系统所替代。 1979年至1992年，是我国安防行业起步阶段。1979年公安部在石家庄召开的“全国刑事技术预防专业工作会议”，被公认为是中国安防行业诞生的标志。此后相继成立了全国安防标准委员会、安防检测中心和中国安全防范产品行业协会。这一时期以博物馆、要害单位监控建设为主，并初步形成了安防产业链和产品结构。 2数字监控系统 2.1数字化本地监控系统 在上世纪90年代中期，以DVR (Digital Video Recorder)为代表的第二代视频监控系统出现于视频监控市场上。DVR使用户可以将模拟的视频信号进行采样并数字化之后存储在电脑硬盘而不是盒式录像机上，并在计算机或大屏幕上以播放。它突破了第一代模拟监控系统在视频图像显示、存储、回放和检索等图像处理方面的技术瓶颈，以高性能的多媒体计算机替代模拟监控系统中的视频矩阵和磁带机，采用模块化结构，实现视频监控系统后端(监控中心)的图像显示和存储功能的一体化设计。提供友好的人机交互界面和基于计算机网络或总线网络的多级分控能力，每一级都有自我管理和控制的功能，并可以受上一级的控制。 数字硬盘录像机(DVR)是多媒体监控系统的核心，采用微机和Windows平台，在计算机中安装视频压缩卡和相应的DVR软件，不同型号视频卡可连接多路视频信号，支持实时视频和音频的采集、播放和存储。这一阶段的摄像机依然属于模拟摄像机的范畴，记录的是模拟信号。 根据摄像机的外形可以将其分为枪式摄像机、半球摄像机、一体云台摄像机以及快球一体化摄像机。摄像机的主要部件是CCD（Charge Couple Device），能够将光线信号转变为电荷信号，根据光的强弱积聚不同数量的电荷，不同像素积累的电荷在视频时序的控制下逐渐外移，经过滤波放大处理后形成视频信号输出。评估摄像机清晰度的指标是水平分辨率，单位是电视线（TVLine），其数值越大成像越清晰。随着CCD的不断发展，视频监控的清晰度得到提高，就模拟摄像头来说，水平分辨率个380线发展到650线。一般的，摄像头的水平分辨率达到480线就可以称为高清摄像头。 2.2全数字化监控系统 在90年代末期，随着网络带宽、计算机处理能力和存储容量的快速提高，以及各种实用视频技术的出现，视频监控步入了全数字化的网络时代，称为第三代远程数字视频监控系统。这一时期，我国安防行业得到了进一步的发展，大大小小的本土安防企业在这一时期成立。 3智能监控系统：网络摄像机时代 3.1网络摄像机 1996年，全球第一台网络摄像机在安讯士诞生，由此奠定了安讯士网络视频辉煌之路的基础。由于当时中国互联网发展处于起步阶段，网络视频监控更是无人问津。在互联网大浪潮的背景下，经过数十年的发展，如今网络摄像机已经随处可见。 网络摄像机，也叫IP摄像机，即IP Camera，简称IPC，近几年得益于网络带宽、芯片技术、算法技术、存储技术的进步而得到大力发展。IPC的特点主要体现在“ IP”上，即支持网络协议的摄像机，IPC可以看成是“模拟摄像机 视频编码器”的结合体，从图像质量指标讲，又可实现高于“模拟摄像机 视频编码器”能达到的效果。IPC是新一代网络视频监控系统中的核心硬件设备，通常采用嵌入式架构，集成了视频音频采集、信号处理、编码压缩、智能分析、缓冲存储及网络传输等多种功能，再结合录像系统及管理平台，就可以构建成大规模、分布式的智能网络视频监控系统。 在模拟摄像机中，CCD传感器所产生的模拟信号首先经过模/数（A/D）转换器转换为数字信号，然后由摄像机内置的DSP芯片进行信号处理，如增益、降噪、背光补偿等处理。经过DSP处理后的数字信号又经过数/模（ D/A）转换重新转化为模拟信号，用于在同轴电缆上进行传输，然后传输至DVR或DVS后再次进行模/数（A/D）转换来完成编码压缩工作，这样多次模/数、数/模转换过程牺牲了大量图像质量。网络摄像机就避免了这一问题，保证了图像的清晰度。 IPC的硬件构成一般包括镜头、图像传感器、声音传感器、信号处理器、模/数转换器、编码芯片、主控芯片、网络及控制接口等部分组成。光线通过镜头进入传感器，然后转换成数字信号由内置的信号处理器进行预处理，处理后的数字信号由编码压缩芯片进行编码压缩，最后通过网络接口发送到网络上进行传输。 3.2 高清监控 在模拟监控时代，根据摄像机的电视线数量来区分高清与否；在网络视频监控时代，高清主要指百万像素级的IP摄像机。目前高清视频监控系统可谓三足鼎立，模拟高（960H）、数字高清（HD-SDI）、网络高清（IP高清）同时存在并各有其市场及应用。960H摄像机的清晰度相对传统模拟摄像机可以提升30%，提升虽然有限但是基本可延续原来的模拟系统架构；HD-SDI的优势在于其高清晰度及无延时特点，不过整体系统相关配套设备要求较高；网络高清发展迅猛，随着编码效率的提高、带宽成本及存储成本的逐步降低，已经得到越来越多的认可，不过实时性稍差。 目前，IP高清占绝对优势，HD-SDI技术在一定领域有其自身的优势及价值空间。 HD-SDI监控以未压缩高清数字信号实现高质量、低延时、高保真的图像应用；而IP高清系统为了解决网络传输及存储问题，进行了视频的压缩及解压缩过程。SDI系统在很大程度上是针对IP高清系统的无法克服的弱点而产生的， 即IP高清系统的网络延迟性、 网络架构复杂、摄像机与后端平台&存储设备的不兼容性等问题，但SDI的联网应用灵活性远不如IP高清应用。 3.3 智能视频监控系统 人工进行视频监控效率极低，比如一个监控人员去监控两路不太繁忙的画面，10分钟之后将会丢失45%的监控信息，22分钟之后将会忽略95%的视频信息。在网络摄像机与互联网的不断发展下，智能视频监控系统就应运而生了。智能视频监控是针对纷繁复杂、动态变化的场景内感兴趣的区域和目标自动进行检测、分割、跟踪、分类和识别，并对异常事件进行检测和标注，对动态场景进行语义描述，包括IBM、Sony、CMU等科研院校和公司都在该领域进行了大量的研究。 马里兰大学在1999年开发了W4智能视频监控系统。该系统针对室外场景人的行 为识别展开研究，通过提取外观特征可实时对人体四肢和头部进行跟踪，并根据局部跟踪结果进行遮挡条件下的多人跟踪、携带物品检测、多人交互以及简单的动作识别。AVITRACK (Aircraft surroundings, categorized Vehicles and Individuals Tracking for Airport Region Activity model interpretation and Check ) 的研究团队以法国SILOGIC 为首，包括英国雷丁大学、法国INRIA、以及挪威、奥地利等国的多个计算机视觉研究机构，该系统于2003年立项，2005年10月初步实现了主要功能。 随着智能视频研究的不断深入，采用多摄像机对目标进行大范围、长时间跟踪成为新的研究热点。2007 年，位于硅谷的美国富士施乐帕拉阿图 实验室(FXPAL) 率先构建了一个网络环境下室内多摄像机监控系统DOTS (Dynamic Object Tracking System)，采用二十部AXIS 网络摄像机对办公大楼内的走廊、电梯、出入口、会议室等公共场所进行24小时不间断监控。 智能视频监控的核心就是通过计算机来提取出符合人类认知的语义理解，像人一样分析视频数据，比如判断目标的行为以及运动轨迹等，不论是目标识别阶段或者是行为分析阶段，智能视频监控算法是其核心。 随着日益严峻的安全形势，全球范围内对视频监控的需求与日俱增，部署的摄像头密度也越来越高。根据独立报数据，2006年英国有450万个由闭路电视控制的摄像头，每个英国人平均每天会被拍到300次；2008年美国安装的摄像机已经超过了2000万台；2010年中国超过1000万个监控摄像头用于城市监控与报警系统。据国土安全市场研究报告，摄像头安装的年复合增长率为10%左右，到2020年，每年将会产生3.3万亿小时的视频。面对海量的数据，智能视频监控系统是大势所趋。 目前的智能摄像头或多或少都具有计算能力，集成了数据处理芯片。简单的比如对视频图像进行压缩，功能强大的可以在摄像头内部进行数据处理分析直接达到报警或者目标识别的预期功能。随着最近十年来人工智能与深度学习的快速发展，智能视频监控算法的准确性与效率也上了一个新台阶。在2015年LFW国际人脸识别比赛中，机器识别的准确率达到了99.55%，首次超越了人眼。技术瓶颈逐渐被打破使得智能视频监控逐渐成为未来的主流。 中国作为人口总数排名全球第一的大国，安防的重要性和严峻性不言而喻。近年来，“智慧城市”和“平安城市”不断发酵，越来越多的安防项目落地实施，未来几年视频监控行业仍然会保持高速增长的态势。 4盈利预测与投资建议 我们认为，公司有望在安防监控领域保持稳健增长，AI产品的落地有望逐步为公司贡献新的盈利增长点。我们预计，公司2017-2019 年EPS 分别为1.07/1.36/1.73元。参考同行业可比公司，给予公司2017年动态PE 30倍，6个月目标价32.20元/股，维持“买入”评级。 5风险提示 （1）政策推行进度低于预期的风险 （2）安防投入低于预期的风险 （3）系统性风险 6主要财务数据及预测 郑宏达 谢春生 鲁立 黄竞晶 杨林 洪琳 |
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