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【华创计算机】“人工智能 安防”大时代已来

2017-7-27 23:38| 发布者: 采编员| 查看: 65| 评论: 0|原作者: 但斌|来自: 新浪博客

摘要: 【华创计算机】“人工智能 安防”大时代已来 2017-07-24 健谈计算机 华创计算机团队:陈宝健/邓芳程/庞倩倩 投资要点: 1. 政策扶植叠加市场需求,双轮驱动安防市场快速发展 自国家安全委员会成立以来,国家安全战 ...

【华创计算机】“人工智能 安防”大时代已来


2017-07-24 健谈计算机


华创计算机团队:陈宝健/邓芳程/庞倩倩


投资要点:


1. 政策扶植叠加市场需求,双轮驱动安防市场快速发展


自国家安全委员会成立以来,国家安全战略被提升到一个新的高度,九部委全力推进公共安全视频监控的全域覆盖和全网共享,“十三五”国家相关发展规划也将安防作为重点领域,充分显示出国家对安防的高度重视。我国智慧城市建设如火如荼,平安城市、智能交通、民用市场以及新疆维稳需求成为安防行业的重要推动力。在政策扶植和旺盛的市场需求共同驱动下,我国安防市场有望持续扩大。


2. 人工智能技术日渐成熟,智能安防或成第一“着陆场”


随着高清监控普及,安防监控领域数据量爆炸式增长,催生了对智能化技术的需求。芯片、算法和数据支撑人工智能技术在安防行业的应用,GPU、FPGA、TPU等智能芯片大大提高运算效率,深度学习算法增强图像和视频分析的准确率,在解决视频结构化和人脸识别等方面更“智能”,安防市场天然的优质数据源为人工智能落地提供沃土,智能安防或成人工智能产业化的第一“着陆场”,即将开启新一轮成长周期。


3. 智能化促安防产品量价齐升,智能安防市场远超千亿


智能化对安防设备市场规模提升作用表现在两个方面,从量的角度来看,随着平安城市、智能交通的建设,安防设备的部署密度增加,而且智能化设备对原已部署设备的替换也将带来新的增量;从价的角度来看,智能化前、后端设备的逐步建设将带来设备单体价值的提升。假设2020年智能化前、后端设备渗透率为6%,预计我国安防硬件市场空间可达1650亿。此外,深度学习等AI技术在安防产业链中的软件、集成及运营等环节均有望取得突破性进展,带动安防整体产业规模的扩张,安防智能化市场空间广阔。


4. 投资建议:


国内安防市场企业众多,智能安防赛道上群鹿角逐,市场集中度不断提升。全球安全形势恶化,海外市场迎来发展良机,海康威视、大华股份等业界“巨头”进军国际市场,并逐步被海外市场认可。可以预见,随着全球行业洗牌加速,国内外市场份额将进一步向龙头企业集中。二级市场推荐标的:海康威视、大华股份、苏州科达、千方科技、东方网力、熙菱信息、汉邦高科、佳都科技;一级市场建议关注:商汤科技、旷视科技、地平线机器人、水滴科技、格林深瞳和深鉴科技。


5. 风险提示


人工智能技术发展不达预期;市场竞争加剧;国内外安防需求下降风险。


目录(上篇)


一、国内安防市场增长稳定,整体解决方案为发展之道


(一)市场规模:国内安防市场稳定增长,视频监控仍居行业核心


(二)产业链:运营升级势在必行,整体解决方案是发展趋势


(三)融资模式:安防PPP直击传统BT模式痛点,实现政企风险共担


二、政策扶植叠加市场需求,双轮驱动安防市场持续发展


(一)顶层设计:国家安全战略迈上“新高度”,安防市场受益于政策利好


(二)市场需求:智慧城市助安防迎新机遇,新疆维稳需求再升级


1、借智慧城市东风,平安城市、智能交通建设引致需求崛起


2、“一带一路”推进,新疆维稳需求再升级


三、植入智能化 DNA,智能安防大时代启幕


(一)智能安防或成人工智能产业化第一“着陆场”


1、智能化成为新时代安防发展的必要诉求


2、芯片、算法、数据支撑人工智能落地安防


3、国家政策推进安防智能化发展


(二)前端智能 后端智能,深度智能时代开启


1、前端产品插上深度智能的翅膀


2、深度学习开启后端智能分析新篇章


3、安防智能化的四大发展方向


(三)智能化促安防产品量价齐升,智能安防市场空间广阔


一、国内安防市场增长稳定,整体解决方案为发展之道


(一)市场规模:国内安防市场稳定增长,视频监控仍居行业核心


国内安防市场保持稳定增长,万亿市场可期。我国安防行业市场持续增长,从2012年的3240亿元增长到2016年的5400亿元,年复合增长率达到15%。根据中安协发布《中国安防行业“十三五”(2016-2020年)发展规划》指出,“十三五”期间,安防行业将向规模化、自动化、智能化转型升级,且到2020年,安防企业总收入达到8000亿元左右,年增长率达到10%以上。根据前瞻研究院预计,随着人工智能产业化的加快落地,民用安防产品将得到快速发展,至2022年,安防行业市场规模将达到近万亿。


图表 1 2012-2016年安防行业市场规模增长情况


资料来源:CPS中安网、华创证券


图表 2 2017-2022年安防行业市场规模及预测


资料来源:前瞻产业研究院、华创证券


安防行业收入主要来源于安防工程和安防产品。2016 年中国安防工程产值约3100 亿元,安防产品产值约1900 亿元,报警运营服务及其他产值约410 亿元。其中视频监控产品产值在全部物理安防产品产值中占比最高,是搭建整个安防系统的最重要物理基础,因此也成为安防行业最先发展的领域之一。2016年我国视频监控产品产值约达到962亿元,已占到了全部电子安防产品的1/2以上。


图表 3 2016年安防行业总收入的产业构成(亿元)


资料来源:CPS中安网、华创证券


图表 4 2016年安防产品中各细分类市场规模(亿元)


资料来源:CPS中安网、华创证券


(二)产业链:运营升级势在必行,整体解决方案是发展趋势


安防行业经过多年的发展,已经形成较为完整的产业链。这条产业链基本包括一下系列环节:1)上游包括视频、算法提供商和芯片制造商; 2)中游包括软硬件厂商、系统集成商和运营服务商;3)下游终端应用包括政府(平安城市)、行业应用和民用。在安防产业链中,硬件设备制造、系统集成及运营服务是产业链的核心,渠道推广是产业链的经脉。


图表 5 安防行业产业链


资料来源:CPS中安网、华创证券


整体解决方案能力是竞争核心。随着技术变革、产品升级和系统集成的创新,安防需求已不再仅仅是设备和服务的需求,而是对整体解决方案及服务的需求。安防行业厂商必须提高整体解决方案与视频内容服务的提供能力,在海外布局时还要着力解决本地化服务能力,只有具备全系列产品线和解决方案能力的企业,通过产品、技术、品牌、资本等核心要素的整合,将形成新的竞争优势,才能获得更大的市场份额。


安防运营服务将成为布局重点。我国安防产业仍以产品设备为主,在技术升级、产品同质化和成本的降低的背景下,产品市场的利润空间逐渐被压缩,只卖硬件将难以生存。而安防运营服务市场空间巨大,是安防产品市场的6-10倍,位居全球前列的安防企业ADT和BOSCH都采取以产品加运营服务的经营模式,其中ADT运营服务业务比重更高达60%。对比国外市场,我国安防运营服务规模在安防市场中的比例仅为7.6%,占比显著偏低,将成为厂商未来布局的重点。


(三)融资模式:安防PPP直击传统BT模式痛点,实现政企风险共担


传统的政府直接投资模式和BT融资模式存在较多限制。目前广泛采用BT模式进行安防项目融资,即政府将视频监控项目移交给企业实施,企业通过自有资金进行项目建设,项目建设完毕后企业向政府移交项目,政府回款。BT项目确实解决了政府短期资金困难的问题,但无论BT模式还是政府直投目前都存在较多限制。对于政府来说,BT 模式实质上只是暂时转移了财政投入压力,但依然背着长期债务;此外项目建成转交后,项目运营难、管理难也是尚待解决的问题。对于企业来说,项目需要企业垫付大量资金,政府回款率低,项目回报率偏低等问题导致企业参与意愿不强。


图表 6 安防项目采用不同模式对比


资料来源:CPS中安网、华创证券


PPP 模式直击传统 BT 模式的痛点,市场关注度逐渐上升。PPP 模式是“公共私营合作制”简称。广义的 PPP 泛指公私合作的投融资关系,按合同类型包括外包、特许经营和私有化三类;项目运作形式包括 O&M、MC、LOT、TOT、ROT、BOT、BOO 等。在项目初始阶段,企业与政府共同参与项目,一方面分散政府风险,一方面增加企业在城市视频监控项目中的参与程度,充分调动企业的积极性,PPP模式的推广已经引起安防企业的广泛关注。在政府部门的全力推动下,PPP项目加快落地,各地地方 PPP 项目需求不断加大。根据财政部PPP中心统计数据,截至2016 年12月末,全国入库PPP 项目11,260个,总投资额达到13.5万亿元,其中,已签约落地1,351个,投资额2.2万亿元,落地率31.6%,全国入库项目和落地项目均呈逐月持续稳步上升态势。


图表 7 PPP模式框架图


资料来源:公开资料、华创证券


安防PPP模式进入加速推进阶段,各大安防企业纷纷试水PPP项目。2017年3月,千方集团宣布拟联合宇视科技和建信信托成立100亿元基金,助力宇视科技参与PPP项目。苏州科达在2017年1月设立全资子公司科达集成, 发力PPP项目业务模式;3月,科达正式发布PPP业务支持计划。此外,海康威视、大华、东方网力、英飞拓、中安消和天地伟业等安防企业早已在进行PPP模式项目的建设探索,将自身的优势、资源与PPP项目结合起来,使其为自己创造更高的利润收入。伴随政府对PPP项目的大力支持,安防PPP项目即将进入高速发展轨道。


图表 8 各大安防企业试水PPP项目


资料来源:中国招标网、华创证券


二、政策扶植叠加市场需求,双轮驱动安防市场持续发展


(一)顶层设计:国家安全战略迈上“新高度”,安防市场受益于政策利好


国家安全战略迈上“新高度”,政策密集出台推动安防行业发展。自国家安全委员会成立以来,国家安全战略被提升到一个新的高度,信息安全、生态安全和文化安全等几大领域已成为近年来社会关注的热点问题。随着发展方向的明确,相关的配套政策也在陆续出台,在行业监管和促进产业发展上都将起到积极的作用。2015年4月,中共中央、国务院印发了《关于加强社会治安防控体系建设的意见》,提出“加强社会治安防控网建设、提高社会治安防控体系建设科技水平、完善社会治安防控运行机制”等目标,推动安防视频监控行业发展。同年5月,发改委等九个部门出台的《关于加强公共安全视频监控建设联网应用工作的若干意见》提出“2020年实现公共安全视频监控的全域覆盖和全网共享”,明确指出到2020年“重点公共区域(一类监控点)视频监控覆盖率要达到100%,联网率要达到100%,新建、改建高清摄像机比例要达到100%”;重点行业、领域的重要部位(二类监控点)视频监控覆盖率要达到100%,联网率要达到100%。《意见》的出台进一步扩展了我国安防领域的市场空间。


“十三五”国家相关发展规划将安防作为重点领域。2016年12月,国务院印发的《“十三五”国家战略性新兴产业发展规划》中涉及到的几大重点领域都与安防息息相关。2017年5月,科技部制定的《“十三五”公共安全科技创新专项规划》要求突破公共安全情景构建与推演、重大综合灾害耦合实验、国家安全平台等关键技术;突破超大规模网上网下统一身份管理、人员身份特征精细刻画与精准识别、高通量人车物综合特征感知与风险防控,全面提升我国重大基础设施的安全保障能力。“十三五”系列政策的出台对未来安防行业的发展起到积极的推动作用。


图表 9 九部委推进监控联网


资料来源:华创证券根据公开资料整理


图表 10 国家对安防行业出台了系列扶持政策


资料来源:华创证券根据公开资料整理


(二)市场需求:智慧城市助安防迎新机遇,新疆维稳需求再升级


1、借智慧城市东风,平安城市、智能交通建设引致需求崛起


智慧城市建设迎来重要机遇期。2014年8月发改委联合八部委印发的《关于促进智慧城市健康发展的指导意见》提出:“到2020年,建成一批特色鲜明的智慧城市,要在保障和改善民生服务、创新社会管理、维护网络安全等方面取得显著成效”。截至2016年6月,我国95%的副省级城市、76%的地级城市,均在政府工作报告或“十三五”规划中明确提出,或正在建设智慧城市,预计到2017年我国启动智慧城市建设和在建智慧城市的城市数量将有望超过 500 个,其潜力将在“十三五”集中释放。安防作为智慧城市的“铠甲”,保护居民的人身、财产安全,保障居民生活,同时也关系到社会的安定和城市的形象,安防产品技术正在更多地融入智慧城市,服务智慧城市。并随着技术的融合,成为智慧城市建设管理的重要组成部分。


智慧城市建设推动安防行业应用和技术升级。从应用角度看,智慧城市建设推动了安防产品的融合。随着“平安城市”建设开始融入整个智慧城市系统,安防企业在智慧城市五大子系统中可参与的范围也从传统的“城市安全”模块向“智慧交通”、“智慧社区”、“智能楼宇”和环境监测等应用模块拓展,行业应用向大型化和综合化演进。从技术角度看,智慧城市建设推动了安防技术的升级,从而带动市场规模的扩大。在智慧城市的要求下,以视频监控为代表的安防领域的技术升级不断加快,高清、智能、联网趋势已经确立。尤其是安防产品的智能化程度提高,前端摄像头的智能识别、分析功能不断提升,后端服务器智能分析功能不断完善,未来可以在智能交通领域发挥出更大的作用,并且可以应用到一些非安全相关类的应用当中,如零售业和服务业。因此,除了新建项目应用智能化的比例不断提高之外,未来系统改造升级过程中应用智能化产品的比例也在提高,这些技术升级因素都将推动安防市场规模的扩大。


图表 11 安防产品在各个行业的应用占比


资料来源:CPS中安网、华创证券


智慧城市子领域(包括平安城市、智能交通和智慧楼宇等)是安防行业重要的应用场景。根据中安网数据,平安城市、智能交通、智慧楼宇等应用领域占据安防市场超过1/2的市场份额,是安防行业发展的主要推动力。


1)平安城市建设进入“深水区”


2005 年以来,为保障城市安全,构建和谐社会,国家公安部和有关机构部门在全国范围开始推进实施科技强警、“3111工程”、平安城市等大型综合性项目,同时北京奥运会、上海世博会、广州亚运会、深圳大运会等大型活动也加大了对视频监控的投入。在这些大型综合性项目的推动下,电子警察、卡口监控、关键场所监控等视频监控系统开始在社会治安领域大规模应用,迅速成长为一个规模显著的市场。目前平安城市已经处于全面建设阶段,各省市先后推出针对平安城市的建设项目,大大拉动了安防行业的发展。


视频监控系统是平安建设的重要环节。我国平安建设历经“3111”工程试点,从模拟监控摄像点建设开始,逐步过渡到模拟到网络的升级,再从网络升级到高清的建设历程。早期平安建设强调摄像机的覆盖,解决看得见、看得清的问题,随着摄像机智能分析技术的升级,逐渐过渡到看的懂的阶段,而看得懂就依赖视频结构化处理技术。有了视频结构化处理技术,平安建设逐步过渡到以视频大数据为核心的“互联网 ”时代。随着平安城市建设的不断推进,监控点位从最初的几千路发展到几万路,甚至几十万路的规模。 “十二五”期间视频监控行业高速增长,我们认为“十三五”期间视频监控市场将实现加速集中、量质同增。


图表 12 部分省市的平安城市建设项目


资料来源:苏州科达招股说明书、华创证券


2)安防产品在智能交通大有作为


智能交通行业需求明确且空间广阔。目前我国各主要城市及高速道路普遍存在交通堵塞、交通违章、交通事故频发的局面,对于快速发展的城市交通体系,传统的人工管理方式在很多方面已经派不上用场,搭载网络化和大数据的智能交通系统开始成为城市交通治理的得力助手。国内城市智能交通行业解决方案和产品渐趋稳定,部分龙头企业利用资金、技术、渠道和品牌优势正在进行全国化布局,行业整体处于高速成长阶段,行业需求增长明确且空间广阔。自“十二五”规划以来,智能交通行业进入快速发展的黄金时期,2015年智能交通行业市场规模超过700亿元,5年复合增长率达20%。根据产业前瞻研究院预计,到2020年市场规模将突破1000亿元。


利用视频监控进行智能交通管理成为重要发展方向。一方面视频监控可以提供城市及城际主要道路、路口和重要出入城通道的实时道路情况,为交通管理指挥提供实时图像依据,另一方面通过将视频监控技术与图像处理技术、智能分析技术、定位技术、地理信息技术相结合,可对过往车辆进行智能识别,并记录车辆的牌照、行驶方向、车速和通行时间等数据,形成集多种功能于一体的交通管理综合应用平台。智能交通管理系统在疏导交通、提高交通执法效率、防范交通事故、维持社会治安等方面起着不可替代的作用。


图表 13 智能交通行业步入高速成长期


资料来源:华创证券根据公开资料整理


3)民用市场——安防行业新的增长极


民用安防渐成市场热点,发展潜力巨大。民用安防,主要是指安防产品的民用化。从其产品角度来看,目前民用安防主要包括家庭监控、智能家居、楼宇对讲、防盗报警等产品线,主要应用于家庭、商铺、网吧、中小型企业等单位。“十二五”以来,随着视频监控与入侵报警技术的融合发展和三网合一及无线网络技术的广泛应用,民用安防愈来愈成为市场热点。2016年国家提出开放式住宅小区建设,进一步提升安防需求,民用安防也会随之广泛普及。


民用安防需求可观,前景无限。目前我国民用安防市场大约占安防市场总产值的6%-10%,与国外成熟市场相比,我国安防民用市场比例很低。例如,美国作为国际领先的安防市场,民用市场产值占总产值的50%以上,世界平均水平也在10%左右。我国人均安防产品的支出更是远落后于欧美和日本等发达国家。在中国有3亿多个家庭中,城镇居民家庭大约2亿户,如果有四分之一的城镇居民家庭购买安防产品系统的话,预期购买总量将达到5000万套,按每套1000元计算,市场规模将达到500亿元。再加上商铺、网吧、小型企业等的安防需求,将进一步扩大这一市场的规模。同时,农村也存在一定的市场需求。未来民用安防领域必将成众多企业争夺的市场高地,民用安防市场爆发可期,前景无限。


图表 14 安防领域客户结构图


资料来源:华创证券


报警运营服务发展态势向好


沿街商铺、ATM机等用户增长较快,初步统计目前市场规模已达到200多亿元,增长率在20%左右,超过了安防行业的整体增长速度,已成为产业发展的重要支柱之一。


图表 15 银行ATM机智能监控报警系统


资料来源:比特网、华创证券


智能家居开启智能安防生态圈新模式


我国智能家居市场规模尚小,但潜在市场规模巨大。目前我国的智能家居市场上处于起步阶段,市场容量和普及率均大大低于美国、日本等发达国家。根据statista美国智能家居行业的调查数据显示,2016年美国智能家居市场容量为97.125亿美元,成为全球智能家居市场容量最大的国家,而中国仅为5.2亿美元,不足美国市场的1/10。从艾瑞的市场调研看,国内消费者对智能家居产品的认知度还有很大的提升空间,而一旦接触后,转化为购买的转化率非常高,达到50%以上。因此,我国的智能家居市场尚待开拓,存在很大的潜在发展空间。


国内互联网厂商、安防企业以及家电厂商纷纷涉足智能领域。以海康威视、大华等为代表的传统安防厂商,海尔、长虹为主的家电厂商,阿里巴巴、百度为代表的互联网企业,以及苹果、小米等科技巨头都在加快智能家居领域的布局,并积极推进跨界融合和企业合作,以打造“智能产品 移动终端 智能家居平台”智能安防生态圈模式。海康威视萤石产品能够与阿里智能平台设备终端控制APP“阿里小智”实现直连;海尔U 智能家居平台将通过开放的端口和协议,实现不同品牌的智慧产品和服务的互联互通;苹果发布的智能家居平台HomeKit能够与众多智能家居产品实现互联。


图表 16 2016年中国智能家居市场实力矩阵


资料来源:Analysys易观、华创证券


2、“一带一路”推进,新疆维稳需求再升级


新疆的地缘与民族构成,决定安防维稳始终是其区域发展的重要主题。2017年新疆自治区政府工作报告中强调,要树牢“社会稳定和长治久安总目标”,始终把总目标作为统领新疆工作的总纲。在此驱动下,新疆多年来始终保持公共安全领域的高投入,尤其2009年“七五事件”后出现大幅攀升;近年来伴随新疆社会经济建设深化,公共安全支出再呈加速增长趋势,2016年达300.5亿,同比增长近20%。


图表 17 新疆自治区财政公共安全支出持续增长,高于全国平均水平


资料来源:国家统计局、财政部、华创证券


“一带一路”桥头堡,新疆安防地位再升级。“一带一路”即指丝绸之路经济带和21世纪海上丝绸之路,是国家的顶层战略设计,对于我国经济综合发展及促进区域繁荣都具有重要意义;新疆地处亚欧大陆腹地,接壤8个重要邻国,自然资源丰富且开发潜力巨大。作为“一带一路”的桥头堡,新疆地区的安全稳定直接关系国家未来经济、能源战略的发展。这对新疆安防维稳提出更高要求,也带来了其安防产业的黄金发展机遇。


三、植入智能化 DNA,智能安防大时代启幕


(一)智能安防或成人工智能产业化第一“着陆场”


1、智能化成为新时代安防发展的必要诉求


安防亟需寻找新技术突破智能化的最后壁垒。在IT技术支撑起来的安防行业当下,网络化、高清化日益普及,视频监控系统普遍升级为 H.265、高清化产品,产品的基本技术特性在未来的几年内将保持相对稳定。从当前的主流厂商提出的概念分析,如DT1.0、超感IPC、感知型摄像机等都在证实,智能化是视频监控网络化与高清化之后新的竞争热点。这也是安防行业一直在追求的目标,将被动防御变为主动预防,因此安防亟需寻找新技术突破智能化的最后壁垒。


尤其是高清监控的普及,整个安防监控领域的数据量都在爆炸式增长。高清视频监控系统产生的大数据规模庞大,依靠人工来分析和处理这些信息变得越来越困难,已无法简单利用人海战术进行检索和分析,需要新的智能化技术作为专家或助手,实时分析视频内容,探测异常信息,进行风险预测,以最高效、最直接的方法提升摄像头的性能,让它变得更智能。因此,安防本身业务应用的需求决定了安防人工智能市场的潜在需求巨大。


图表 18 安防将进入一个人工智能高速发展的时代


资料来源:华创证券根据公开资料整理


2、芯片、算法、数据支撑人工智能落地安防


1)芯片决定人工智能的“智商”


体现一个芯片实际应用效果好坏的因素主要就是它的性能和功耗。目前,业内几乎所有的芯片厂商如NVIDIA、Movidius、Intel、海思等都推出了基于深度学习的芯片。AI芯片军备竞赛愈演愈烈,芯片业巨头和研究机构一直在探索人工智能芯片的解决路径。相对谷歌、苹果来说,处于产业链更上游的英特尔、英伟达等芯片厂商的加入,让AI芯片领域的争斗更加精彩。总体来看,当前人工智能芯片的技术路径主要有三种类型。


一是以英特尔为代表的,围绕CPU布局人工智能芯片。在人工智能领域,英特尔希望依靠强大的服务器芯片业务作为支撑,并以收购的方式来开发定制的芯片来满足人工智能芯片的特殊需求。英特尔这两年就以167亿美元收购了FPGA生产商Altera公司、153亿美元收购了自动驾驶方案的Mobileye以及深度学习神经网络的Nervana Systems。这几起收购使得英特尔能够推出CPU FPGA的异构方案,更好的适应人工智能时代的定制化计算。


二是以英伟达公司为代表,围绕GPU布局人工智能芯片。英伟达已经推出了新一代的GPU,取名Volta,号称史上最强的GPU加速器,具有强大的深度学习性能。英伟达方面表示,相对于之前的GPU产品,最新的Volta可以让深度学习的训练提速12倍、推理速度提升6倍。


图表 19 CPU和GPU就呈现出非常不同的架构


资料来源:电子工程网、Nvidia、华创证券


三是以谷歌公司为代表,通过专用处理器布局人工智能芯片。2016年谷歌发布的第一代TPU芯片,主要在谷歌数据中心和包括AlphaGo这样的人工智能当中使用,主攻运算性能。2017年谷歌在I/O开发者大会上推出了第二代TPU芯片。


图表 20 TPU,GPU,CPU 和改进的 TPU 的性能对比


资料来源:新智元、华创证券


GPU是安防智能化的引擎。对于安防企业来说,借助基于GPU开发的模块既能够满足图像处理要求,又适合于处理计算密度高、逻辑分支简单的大规模数据并行负载,将会成为进行海量视频数据结构化处理的关键。首先,能将3D模型的信息转换为2D表示,能够实现视频图像的结构化处理;其次,GPU在浮点运算、并行计算等部分计算方面,可以提供数十倍乃至于上百倍于CPU的性能。因此以图像视觉为核心并具有海量的数据源以及丰富的数据层次的安防监控领域正是发挥其图像处理以及高性能通用计算的用武之地。


对比CPU,GPU的更多核心和其并行处理架构使GPU成为天然的图形计算系统。利用GPU做图形计算,可以做到比CPU计算5倍以上的性能提升,价格降低6倍,功耗降低10倍,体积减少20倍。利用依赖于GPU集群计算的1:1实时结构化,能够实现全数据中秒级响应,进而满足对视频图像中的人、车、物等静态和和动态目标及其各种属性的检测与识别。目前,GPU构架已广泛应用于在后端服务器,高效处理海量视频图像数据。


FPGA和TPU等人工智能芯片也逐渐应用于安防领域。例如,TeraDeep公司推出了行业突破性的图像识别和视频分析解决方案其硬件平台,除了公司开发的一系列高级深度学习算法,该硬件平台采用的是合作伙伴Micron和Xilinx共同设计的AC-510加速器核心板卡和PCIe接口底板,集成了Xilinx Kintex UltraScale KU060 FPGA和Micron HMC。基于FPGA架构设计提供了更快的分析速度,与最先进的GPU方案相比,延迟降为四分之一,同时功耗也降低为一半。


2)深度学习是智能安防的“颠覆性力量”


人工智能的核心是算法,深度学习是目前最主流的人工智能算法。深度神经网络,也被称为深度学习,是人工智能领域的重要分支。


图表 21 深度学习与人工智能的关系


资料来源:新智元、华创证券


对于掌握了许多视频图像资源的安防行业来说,深度学习和安防的结合拥有比较高的契合度,能够极大地提高对图像、人脸、视频的识别和分析效率,具体来说:


在图像分析方面,比如人们熟悉文字识别和大规模图像分类等,深度学习大幅提升了复杂任务分类的准确率,使得图像识别、语音识别,以及语义理解准确率大幅提升。


图表 22 深度学习算法大大提升智能摄像机的性能


资料来源:中国安防协会、华创证券


在人脸方面,深度学习可以实现人脸检测、人脸关键点定位、身份证对比、聚类以及人脸属性、活体检测等。以人脸识别为例,2015年ResNet算法识别错误率已经达到3.57%,低于人眼5.1%的识别错误率。


图表 23 2010-2015年ImageNet ILSVRC大赛冠军团队识别分类的错误率


资料来源:Analysys易观、华创证券


在智能监控方面,可以做人、机动车、非机动车视频结构化研究,较之以往的传统智能算法,深度学习在解决视频结构化和人脸识别等方面更“智能”。比如视频结构化,把视频里面的人、机动车、非机动车及其特性都检测出来了,并且自动标注出来了,这样整个视频就变成了文档,可以进行文档性的搜索;人脸的布控系统,目前已在很多城市实时布控了,还有百米之外抓人,百米之外看到一个目标拉近然后进行人脸识别。随着深度学习算法的突破,目标识别、物体检测、场景分割、人物和车辆属性分析等智能分析技术,都取得了突破性进展。


在文字方面,小票的识别、信用卡的识别、车牌的识别,这些都是由深度学习的算法来做的。同时在图像的处理方面,在去雾、超分辨率、去抖动、去模糊,HDR、各种智能滤镜的设计都是用深度学习的算法。


3)安防行业拥有天然的监控数据源,助力人工智能落地


据IDC预测,2020年全球的数据总量将达到35ZB,并以每两年翻一番的速度在急速地增长。大数据时代的数据不仅仅是数据总量的庞大,同时也是种类的庞大。深度学习算法的鲁棒性、泛化能力大小都取决与数据训练的量级,而安防行业有着海量的视频、图片数据,一个大型城市每天产生的数据就可以达到1PB,同时还有飞速增长的特征数据,包括卡口过车数据、人脸抓拍数据、报警数据等等。繁多的数据种类、PB级的数据量、低价值密度的视频数据、快速的数据更新处理需求,这些特性都预示着安防行业已经进入大数据时代。


除此之外,安防大数据最显著的特征是数据共享,提高数据处理能力。安防行业的大数据以视频监控为主,视频监控数据有两个方面的内涵——海量和非结构化。视频监控数据量规模庞大,并且随着高清化、超高清化的趋势加强,视频监控数据规模将以更快的指数级别增长。安防行业具有繁多的数据种类、PB级的数据量等特征,非常适合进行大数据算法训练,天然的数据优势为人工智能在安防领域的落地提供了便利条件。


3、国家政策推进安防智能化发展


国家政策对人工智能和安防行业鼎力支持。《中国安防行业“十三五”(2016-2020)发展规划》明确提出要“积极探索安防及相关融合领域的前沿基础技术,并取得若干突破,包括核心元器件技术、人工智能、计算机视觉、超大规模存储技术等。”此外,还要积极促进多鉴、联网(复核)报警技术,快速安检技术,用于门、箱、出入口控制等领域的生物特征识别技术,以及行为智能识别技术的研发及应用。2016年6月份,工信部等部门联合发布了《“互联网”人工智能三年行动实施方案》,《方案》设定的主要任务中提及将智能安防作为人工智能产品创新的重点应用推广领域:即提出实施智能安防推广工程,鼓励安防企业与互联网企业开展合作,研发集成图像与视频精准识别、生物特征识别、编码识别等多种技术的智能安防产品,推动安防产品的智能化、集约化、网络化。


在国家政策支持下,“感知互联、数据驱动、云端共享、智慧应用”将成为未来公安及安防行业的重要发展趋势,物联网、大数据、视频结构化、生物识别以及人工智能等技术、产品将愈发深入地融入到行业整体解决方案中,并不断扩展延伸,逐步成为智慧城市建设运行的重要技术支撑以及社会综合治理平台的重要组成部分。


(二)前端智能 后端智能,深度智能时代开启


1、前端产品插上深度智能的翅膀


监控摄像头向新一代智能高清监控的发展方向升级。智能视频监控的实现主要依赖监控摄像机,监控摄像机是整个视频监控系统的重要组成部分,它经历了从模拟到数字化、网络化、高清化以及智能化的发展历程,并正在快速向新一代智能高清监控的发展方向演进。


图表 24 前端产品的演进历程


资料来源:海康威视官网、华创证券


前端智能摄像机内置深度学习算法,可以对人脸、车辆等关键信息进行快速定位抓拍,有效解决漏抓误报问题,也能为后端分析服务器提供更清晰、更高质量的图片,更出色的成像效果大大提升了后端的资源利用率,同等条件下可大幅节省中心部署空间,同样的投入可以产生更大的效用。


2013年,国内主流厂商开始推出第一代智能摄像机Smart IPC1.0,各大厂商在2014年和2015年陆续发布了第二代智能摄像机Smart IPC 2.0。其相对第一代智能摄像机,第二代智能摄像机实现了智能功能向人脸侦测、车辆检测、热度图、违章取证等智能的横向扩展,扩大了智能功能的覆盖面,全面助力于智慧城市、中国制造、一带一路等国家战略的发展。同时明显改善了行为分析的准确率,开始出现面向行业的专业智能和面向普通用户的普通智能。


图表 25 海康Smart IPC家族


资料来源:海康威视官网、华创证券


截至目前,前端智能分析摄像机普遍可具备智能移动侦测、虚焦侦测、遮挡报警、视频稳定、相机移位、周界入侵、区域入侵、物品遗留/消失检测、音频异常检测、人数统计、车牌识别、人脸识别等功能。未来,随着网络高清监控的发展普及,前端设备的智能化水平将更高、内容更丰富。


图表 26 前端智能化产品——海康威视“深眸”系列摄像机


资料来源:海康威视官网、华创证券


2、深度学习开启后端智能分析新篇章


深度学习解决了传统智能视频分析技术人工选择特征准确率低、浅层学习模型无法解析大数据等问题,使视频分析过程中识别准确率更高、环境适应性更好、识别种类更丰富。后端智能分析是指用后端服务器的方案进行智能分析,也是当前比较主流的智能分析方案,服务器产品有软件开发周期短、项目应用灵活、改造项目适用性强等特点。同时比较复杂的智能分析功能需要的计算量还是很大,完全移植到摄像机中需要大量优化和改进算法性能和提高前端设备硬件成本。


各大厂商相继推出智能分析服务器和平台,例如,“猎鹰”视频云结构化服务器是海康威视自主研发的新一代高性能数据中心产品,综合应用了高密度企业级GPU集群、分布式计算、深度学习智能算法等先进技术,能够进行实时视频或者监控录像的的智能结构化分析,从视频图像中提取出人体、车辆等关键目标的多种特征信息数据,形成高价值、高可用性的结构化视频信息数据库。


图表 27 各大产商的后端智能化平台


资料来源:华创证券根据公开资料整理


前端智能和后端智能不是对立与竞争的关系,更多的是一种协作关系。协作的目标是为客户提供性价比更高的智能解决方案,具体过程是根据前端与后端的设计特征,将解决方案的执行过程予以分解,在满足智能需求的前提下,使资源利用得最充分。芯片技术的发展,会有越来越多的后端智能算法转变到前端运行,但同时也会有更复杂更高级的智能算法被研发出来,并依托于后端设备运行。


3、安防智能化的四大发展方向


前端化:随着芯片的集成度越来越高,处理能力越来越强,许多厂商推出了智能IPC、智能DVR和智能NVR,将一些简单通用的智能移植到前端设备中。未来将有更多的复杂专用的智能算法在前端设备中实现。在前端设备上实现的优势在于组网灵活,延时低,成本低,也减轻了一部分后端分析的压力,为大规模部署提供了可能。


云端化:已有的智能化产品大多是将多种智能功能固化在某一类硬件中,每台硬件设备提供一种或有限的几种智能化服务。未来,硬件资源的概念将逐步淡化,智能化以服务模块的方式提供给客户。云端会根据客户的需要(功能、路数等)提供服务,实现资源按需分配,最大化地满足客户需求和提高资源利用率。


平台化:每个安防厂商在推进自己的智能化解决方案时,都越来越多地需要对软件平台极其配套的硬件设备的整合,这个整合方案的兼容性,稳定性,安全性等,其标准也越来越趋于统一。尽管目前国内的主流监控厂商基本都具备自己的软件平台,但是不同的是这些平台的定位和规模大小都不太一样。未来几年安防监控的应用类型也越来越清晰,其技术标准,开发接口等将越来越趋于统一。大厂商制定标准,小厂商兼容标准的合理产业模式将逐渐形成,所以有实力的安防厂商推出自己有主导力的解决方案平台,就是安防企业发展道路中必须要考虑的课题。


行业化:智能化解决的是行业客户在业务应用中存在的问题,因此智能化需要往行业化方向进一步深化。首先智能化厂家要从行业出发,定位目标行业和细分市场,确定自己的发展方向。其次,在具体行业中深入业务应用、业务流程等,剖析行业问题,寻找解决之道。最后,结合自身的技术积累,为行业客户提供优质的行业智能解决方案,未来的智能化将是行业智能化的天下。


图表 28 安防智能化四大发展方向


资料来源:华创证券根据公开资料整理


(三)智能化促安防产品量价齐升,智能安防市场空间广阔


对比国外,我国的视频监控市场存在很大的发展空间。纵览全球,英、美是摄像头覆盖密度最大的国家。依据权威数据,英国每千人约配备75台监控摄像机,美国平均每千人约有96台监控摄像头,而相比之下,我国摄像头密度位居前列的北京与上海每千人配备的摄像头数目均不到60,其他城市覆盖率更低,潜在市场空间广阔。


图表 29 我国部分一线城市及二、三线城市视频监控渗透率(个/千人)概况


资料来源:安防知识网、华创证券


换机市场和增量市场双轮驱动,前端摄像机市场规模继续增长。随着安防技术的发展,城镇化及新农村建设进程推进,以及社会整体的安防意识的提升,加上受益于全球安防市场的持续增长,视频监控行业仍将面临较多的发展机遇。前端产品的市场规模继续增长。市场竞争格局已经明晰,主流厂家趋于不再通过剧烈的价格战来进行竞争,价格会相对稳定下来。随着国内城市化的进程,平安城市和智能交通等重点行业市场稳步发展,一方面前端监控摄像机的部署密度增加,另一方面原已部署的大规模标清设备替换也将为监控行业带来新的空间。根据博思数据统计,安防摄像头使用寿命约在3至5年,2015年中国摄像头总出货量已达 3125 万台(估计换机市场为1000万台),高清摄像头的出货占比约为50%。根据2015九部委联合出台的《关于加强公共安全视频监控建设联网应用工作的若干意见》,到2020年新建、改建高清摄像机比例达到100%,保守估计2016年起中国换机市场每年为2000万台。参考国内安防市场的总体增速,估计新增市场增速保持在10%左右,预计2020年总出货量将达5422万台。


图表 30 前端摄像头出货量测算


资料来源:华创证券


智能化前端设备的逐步建设带来单体价值的提升。参考苏州科达招股书上披露的2016年1-9月监控摄像机的均价,约1300元/台,市场上智能化前端摄像机价格约为普通网络摄像机的2-3倍(200万像素、红外150米、网络监控)。假设2020年智能摄像机渗透率为6%(2015年美国智能家居渗透率为5.8%),前端摄像机的市场空间有望达到750亿。


智能分析应用也将推动服务器单体价值的提升。假设按照8个摄像头连接一个服务器的标准,那么后端服务器的出货量将达678万台。参考苏州科达招股书上披露的2016年1-9月平台及服务器的均价,约11000元/台,根据产业链调研反馈,智能分析服务器价格约为普通网络服务器的5-10倍左右。同样假设2020年智能服务器渗透率为6%,后端服务器的市场空间有望超过900亿。


而且智能安防6%的渗透率是我们根据美国智能家居、智能投顾渗透率情况进行的保守估计,安防行业或将成为人工智能产业化第一“着陆场”,至2020年,渗透率可能远超过6%。此外,深度学习等AI技术在安防产业链中的软件、集成及运营等环节均有望取得突破性进展,带动安防产业规模的扩张,安防智能化市场空间可期。



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