2012年安防监控视频三大趋势

FPGA将进为智能视频分析提供更强运算能力

与高清、IP摄像机发展配套兴起的是发展迅速的视频分析技术，可以说没有高清，就没有视频分析的发展。

“随着摄像机技术的不断发展，分析技术也在不断发展以支持全1080p图像，以充分利用摄像机现在能够提供的详细细节和分辨率技术。” Altera亚太区工业市场开发经理江允贵认为，模拟CCTV摄像机过渡到高清数字IP摄像机，推动了对HD1080p/30fps视频分析的需求。

视频监控常规产品DVR、DVS和IP摄像机都可以通过添加前端智能视频处理来增加风险性管理和智能化业务。据TI通用DSP业务发展部经理郑小龙介绍，TI的DM642在智能视频嵌入化应用中发挥了重要的作用，而后续推出的Davinci系列平台则可以满足不同方面的数字视频需求并不断取得市场的成功。

ADI在智能视频监控方面的市场策略则比较独特。据了解，ADI目前同许多高校与科研院所(如清华大学)进行合作，共同展开视频分析的开发工作。ADI技术市场经理张铁虎表示，高清智能视频分析已将成为主流，ADI将在即将面世的芯片中加入了智能视频分析基础算法的硬件加速模块，并提供相关的演示代码和文档，帮助客户设计出更高效的系统。不过他表示，具体细节将在2012年初披露。他同时认为，由于目前还没有标准的用于智能分析和处理的算法，基于不同的压缩格式实现智能视频分析处理会对DSP的MIPS(衡量CPU速度的一个指标)要求有很大不同，所以算法的优化非常关键。由于ASIC的性能表现不能满足智能处理的需求，而DSP的灵活性和高性能，使得智能分析处理成为DSP比较擅长的工作。

图3：ADI技术市场经理张铁虎

在中国，交通监控系统对视频分析有很高的需求，重要的功能如能找到车牌号，识别到作为国家监控跟踪系统一部分的车身形状，汽车颜色和汽车品牌等。Altera亚太区工业市场开发经理江允贵介绍，目前智能视频分析在交通管理上主要面临几大挑战：包括传感器要支持在宽动态的图像处理；对于不同的光线强度变化要能够达到自适应性；低照度的噪声处理；从监控到报警、抓拍；多支摄相机不同角度的综合判断；高精度智能侦测率；简单的系统配置等。在功能上这些的规格都带给芯片制造商很大的挑战，江允贵认为唯有先进制程工艺的FPGA才能提供上述完整的解决方案。

事实上，Altera近期发布的基于FPGA的全HD1080p/(每秒30帧)30fps视频分析解决方案就是针对交通监控。据介绍，这一应用采用了低成本、低功耗的CycloneIVFPGA平台，满足了视频监控应用的成本、功耗和性能要求。江允贵认为，Altera的单芯片解决方案进一步提高视频分析的性能，同时实现极大的吞吐量(每秒60-Mpixel)，以及传统基于数字信号处理(DSP)方法无法实现的像素精度细节。这一解决方案很容易集成到HD互联网协议摄像机中，因此，它非常适合包括流量监控在内的各种应用，监视事故探测、车辆计数、道路偏离探测、停止车辆、闯红灯以及车辆逆向行驶等。

赛灵思公司亚太区销售和市场总监张宇清同样认为FPGA在智能视频分析中占据优势：“传统的视频监控由于对运算的要求不高，只需要DSP芯片即可。随着智能分析和高清视频监控成为主流，FPGA的优势逐渐显现。”智能分析的关键在于算法，需要大量的矩阵运算以及乘法器。目前通常有两种方式来实现智能分析：一种是DSP＋FPGA，FPGA作为协处理器，来弥补DSP在运算方面的不足。第二种是在DSP中嵌入硬核，用硬核做硬件加速器，但其弹性小，没有扩展性，导致产品差异化低。张宇清认为，FPGA可以在复杂的像素处理方面替代DSP，如高性能视频分析，各种图像传感器宽动态范围压缩，以及高精度图像处理等。

图4：赛灵思公司亚太区销售和市场总监张宇清

“我们需要一种更加灵活而且具备实时性的视频分析方案来满足视频监控应用新的需求。软硬件协同处理的方案会是一个不错的选择。”张宇清对此表示，赛灵思低成本的Spartan FPGA将为客户实现高灵活性、实时的且兼具高性能视频分析的解决方案。

图1：分析无处不在。

图2：视频分析的各种应用领域。