影像晶片/分析軟體助攻　網路攝影機監控更犀利

網路攝影機(IP Camera)市場商機正快速擴大。在各國安防政策推助下，全球智慧城市數量正倍速成長，甚至從一線城市擴及至二線城市，帶動大型監控公共標案與日俱增，並激勵具備高解析度畫質與智慧影像分析功能的網路攝影機市場需求快速攀升。

全球智慧城市發展加速　網路攝影機市場需求攀峰

圖1 研華智能資深協理詹俊坤認為，智慧城市已開始遍布全球，將有助於高解析度網路攝影機出貨量大增。

研華智能資深協理詹俊坤(圖1)表示，隨著各國安防概念與網路基礎建設日益成熟，智慧城市已開始遍布全球；包括多倫多、倫敦、柏林、巴黎、巴塞隆納、維也納、紐約、東京、香港與北京等一線城市都已大量建置百萬畫素網路攝影機，甚至布建範圍亦開始延伸至周邊二線城市，此舉不僅可望降低城市犯罪率，甚至可讓智慧安全監控系統串連交通運輸系統或零售百貨市場，進而分析車流、物流與人流的狀況。

詹俊坤進一步指出，智慧城市是物聯網(IoT)概念具體化的象徵，透過智慧安全監控系統，城市安全性與各種產業附加價值皆可望大幅提升。尤其是採用高畫質(HD)或全高畫質(Full HD)解析度規格的網路攝影機，更能夠讓影像從「看得見」變成「看得清楚」，再藉由智慧影像分析功能，升級為「看得懂」，從而提升安全監控管理效率。

受惠於智慧城市數量正不斷擴增，高解析度網路攝影機市場產值亦可望快速攀升。根據研調機構IHS最新報告預估，2012?2017年安全監控設備(含網路攝影機與類比攝影機)產值的年複合成長率(CAGR)將達到17.8%；其中，價格較高的百萬畫素網路攝影機對監視器產值貢獻較大，顯見市場已愈來愈能接受網路攝影機產品。

事實上，若從成本角度觀察，高解析度網路攝影機雖然單價較類比攝影機高，但卻能擴大單一攝影機的監控範圍，讓系統整合商(SI)可用較少的攝影機數量涵蓋相同面積的監控場所，進而減少攝影機添購費用、纜線布建成本與系統管理成本(表1)；至於效能方面，高解析度網路攝影機能提高監控物體的辨識度，增加影像資料的可用性，能完全滿足智慧城市對安全性與高效率的需求。

然而，現今已廣為布建的類比攝影機未來該何去何從，亦成為業界關注焦點。詹俊坤認為，智慧城市的興起雖然大幅帶動高解析度網路攝影機出貨量，但亦有不少網路環境較差的城市邊際地帶與舊型建築物，仍會採用線纜環境要求較低且低照環境感光性更佳的類比攝影機，因此未來仍有其市場需求存在，但類比攝影機市場產值的成長力道則將日益趨緩。

事實上，網路攝影機監控技術大幅精進正是其市場發展日益蓬勃的主因，例如低照度雜訊濾波(Low-light Noise Filtering)與寬動態範圍(High Dynamic Range, WDR)技術，可讓網路攝影機克服低照度或強光環境下的畫質挑戰，大幅提升影像可用性，因而成為各家網路攝影機業者積極努力開發的新技術，希冀藉此實現監控零死角的願景。

寬動態/低照度技術加持　網路攝影機影像更銳利

圖2 安迅士業務協理邱富億表示，新一代網路攝影機透過寬動態與低照度技術，將可大幅提升監視影像可用性。

安迅士(Axis)業務協理邱富億(圖2)表示，由於現今監控產品的功用已從過去的威嚇與蒐證，精進為事件預防，因此影像可用性已經愈來愈重要，如何提升畫面品質已是產業界面臨的最大挑戰；尤其是在低照度或強光的環境下所拍攝的影像品質更容易模糊不清，從而加劇監控管理上的難度。

邱富億進一步指出，無論是百萬畫素或千萬畫素的網路攝影機，一旦光線不足，影像雜訊就會變多，鏡頭與影像感測元件將難以進行影像調整，導致高畫質網路攝影機將無用武之地，所以各家網路攝影機設備商都已開始研發各自的低照度技術，藉此提升影像可用性。

事實上，無論是在夜晚或低照度環境下，目前監控攝影機都是採用紅外線燈進行輔助，但此一方式會使得影像畫面從彩色變成黑白，且紅外線燈容易發熱，易造成攝影機內部的感測元件損壞，加上添加紅外線燈也容易使整體物料清單(BOM)成本攀升，促使業界亟需一個更佳的解決方案，以改善低照度環境下影像不清楚的問題。

有鑑於此，安迅士研發出獨家的低照度雜訊濾波技術--尋光者(Lightfinder)，並已導入其自行開發的影像處理晶片中，不僅能讓網路攝影機在低照度環境下實現鮮豔的彩色影像，且可減少25%頻寬占用與儲存成本，更重要的是毋須降低幀速與快門速度，維持影像品質。

除低照度環境外，突發性的強光也會造成監視影像模糊，因此監控設備商亦須支援可平衡光線的寬動態技術，讓鏡頭與感測元件能同時處理影像最暗處與最亮處，並透過此一技術進行光源平衡，提升影像清晰度。

邱富億解釋，儘管眾多監控設備商的寬動態技術都是基於同樣的原理基礎研發，但如何在鏡頭、感測元件與影像處理晶片做最佳化處理與調校，則是各家業者在市場中脫穎而出的關鍵。安迅士利用專用型影像處理晶片驅動寬動態演算法，能在最短的時間內計算最暗處與最亮處的對比度，讓影像達到光源平衡，進而提升監控攝影機可靠度。

據了解，一般高階網路攝影機影像對比度為90dB，而安迅士透過自行研發的影像處理晶片執行寬動態演算法，則可讓對比度增強為120dB以上，並同時兼具動態捕捉能力，可避免諸如車燈與探照燈等移動中的強光吞噬監視器影像，藉此確保影像可用性。

然而，無論監視器設備商採用何種低照度雜訊濾波技術，都需要為影像進行壓縮與編解碼，而現今H.264已難以滿足FHD與超高解析度(Ultra HD, UHD)影像規格的需求，遂已有晶片商開始加速研發新一代H.265(HEVC)影像壓縮晶片。

隨著網路攝影機開始邁向FHD與UHD影像規格，壓縮效率更佳的H.265視訊編碼技術市場需求也逐漸浮現，吸引各家影像處理晶片業者已積極開發相關解決方案，藉此搶攻高畫質安全監控市場商機。

打造UHD監控品質　H.265處理晶片明年上陣

圖3 睿緻科技系統應用部協理張皓傑表示，看好未來高畫質監控市場商機，各家晶片商都已積極展開H.265解決方案研發。

睿緻科技系統應用部協理張皓傑(圖3)表示，由於用戶對安全監控影像品質要求愈來愈嚴苛，且希望高畫質影像在後端資料中心所占的儲存容量能進一步減少，導致現今H.264影像編解碼標準已愈來愈難滿足，因此市場亟需一個影像壓縮效率高、可節省網路頻寬與儲存容量的新標準。

為解決此一技術挑戰，國際電信聯盟(ITU-T)已於2013年4月發布H.265標準規格，而各家影像處理晶片開發商也已加快腳步，全力開發支援此一標準的新一代解決方案，預估2014年即可看見H.265標準規格應用於百萬畫素與千萬畫素網路攝影機中。

張皓傑進一步指出，傳統H.264影像壓縮標準在需要每秒60張1,080p畫素以上畫面傳送的安控應用中，容易因無法有效縮減超高畫質數據壓縮後所占的頻寬，而出現影像延遲與失真問題，且對資料中心的儲存負擔也相當大，因此產業界皆期待H.265標準能解決此一問題，以滿足未來4K×2K與8K的超高畫質監控影像需求。

目前包括德州儀器(TI)、Altera、賽靈思(Xilinx)、意法半導體(ST)與睿緻科技等晶片商都已開始加速H.265影像壓縮晶片開發時程，以搶攻高畫質監控商機。張皓傑認為，由於安控市場在產品設計上較消費性電子市場保守，因此各家晶片業者在H.265晶片量產初期，很可能會先以特定應用積體電路(ASIC)或現場可編程閘陣列(FPGA)測試市場水溫，待市場更加成熟後，再推出系統單晶片(SoC)方案。

張皓傑補充，現今應用於安控產業的影像處理晶片大多採用65奈米(nm)，但未來晶片商若要導入H.265壓縮技術，SoC內的矽智財(IP)、中央處理器(CPU)與周邊肯定將更多、更複雜，所以晶片生產勢必須往更高階製程前進，這也將同時考驗各家IC設計商解決方案研發能力。

除影像處理晶片外，智慧監控最重要的是可實現主動式監控的智慧影像分析(Intelligent Video Analytics, IVA)演算法，如可進行車牌、人臉辨識和各種監控管理的智慧影像分析將成為打造智慧城市的關鍵技術。

實現主動式監控　智慧影像分析後市看俏

圖4 零壹科技品牌事業處協理林志冠指出，隨著網路攝影機出貨量與日俱增，智慧影像分析市場滲透率亦已逐年攀升。

零壹科技品牌事業處協理林志冠(圖4)表示，在網路環境、電腦效能與儲存容量大幅改善，以及攝影機畫質日益清晰等助力下，智慧影像分析應用已獲得市場高度關注，並促使各家網路攝影機設備商紛紛開始與智慧影像分析軟體業者進行技術合作，希冀藉此打造差異化產品，搶占智慧安全監控市場商機。

林志冠進一步指出，目前網路攝影機業者旗下產品大多已具備基本的人流與車牌辨識系統，不過各家產品智慧影像分析的辨識率與可靠度差異則相當大，且針對不同應用市場，智慧影像分析的效益也有所不同。整體而言，拜網路攝影機出貨量倍增所賜，智慧影像分析的市場滲透率正逐年快速攀升。

根據Reportlinker最新資料，2012年全球智慧影像分析產值約135億美元，預估至2020年時，智慧影像分析產值將攀升至390億美元；其中，企業用戶與政府機關將會是推升智慧影像分析市場產值擴大的關鍵動能。

儘管硬體設備與網路環境已不再是阻礙智慧影像分析市場發展的絆腳石，但目前仍有比對、辨識率與規模應用等技術挑戰待克服。若以人臉辨識為例，比對是指智慧影像分析如何辨識人類五官的特徵，這通常需要相當大量的樣本；辨識率則是指影像分析在經過對比後的結果，其正確率高低與否；而規模應用係用戶判斷智慧影像分析穩定度與可靠度的關鍵指標。

林志冠認為，雖然智慧影像分析市場潛力無窮，且利潤也相當不錯，但其同時位於智慧安全監控產業最頂層，意味著技術門檻也最高，因此台灣業者大多透過與其他智慧分析演算法供應商合作，以節省培養軟體工程師與建立智慧分析資料庫的投資成本。

綜上所述，在全球智慧城市數量倍增下，網路攝影機市場需求熱度正直線上升，而設備商、晶片業者與智慧分析軟體供應商為爭搶此一市場商機，並提供使用者更佳的產品效能，正不斷精進寬動態/低照度技術、影像晶片處理效率與智慧分析軟體，以實現監控零死角的願景。