一、系統(tǒng)概述
隨著技術進步，視頻監(jiān)控系統(tǒng)已經(jīng)在國家公共安全防范的各個領域中開始了廣泛使用，這使得人民的安全環(huán)境在很大程度上得到了提高。現(xiàn)在的視頻監(jiān)控系統(tǒng)主要采用的是可見光攝像機和人工監(jiān)視、錄像相結合的方式進行日常的安全防護。但由于可見光攝像機在惡劣天氣或照度較低的條件下，很難濾除干擾得到有用的視頻圖像，因此使得整個安全防范系統(tǒng)在夜間或惡劣天氣條件下的防范能力大打折扣。而且現(xiàn)在的視頻監(jiān)控系統(tǒng)必須由安保人員對視頻畫面進行24小時不間斷的監(jiān)視、人為對視頻圖像進行分析報警，否則系統(tǒng)就起不到實時報警的功能只能起到事發(fā)后取證的作用。因此整體來說，現(xiàn)在的視頻監(jiān)控系統(tǒng)還處于在半天時、半天候和半自動狀態(tài)。因此如何提高在“夜黑風高”的案件高發(fā)時間段的自動報警防范能力，就成為了國家公共安全防范領域內(nèi)急需解決的重要問題之一。
紅外熱像儀及視頻報警系統(tǒng)，是基于非制冷紅外熱像儀或可見光攝像機等硬件系統(tǒng)，采用紅外/可見光復合成像、視頻圖像處理及自動行為分析報警等相關軟件與之結合，將現(xiàn)有視頻監(jiān)控系統(tǒng)的良好天氣下的人工監(jiān)視、事后取證功能，提升為全天候條件下的免人為看護、電腦自動實時報警功能。系統(tǒng)可在夜間或者惡劣天氣條件下（如大雨、大霧等）工作，不僅能節(jié)省大量的人力，同時可實現(xiàn)全天時全天候實時報警。不僅彌補了現(xiàn)有視頻監(jiān)控系統(tǒng)的不足，而且提升了安防系統(tǒng)的自動識別、自動報警等相關自動化程度，具有非常重要的社會作用，具有廣闊的市場。
1、非制冷紅外熱像儀硬件系統(tǒng)
紅外熱像儀是一種用來探測目標物體的紅外輻射，并通過光電轉換、電信號處理等手段，將目標物體的溫度分布圖像轉換成視頻圖像的高科技產(chǎn)品，其核心器件和技術主要為焦平面探測器、后續(xù)電路、圖像處理軟件等三部分。焦平面探測器用于感知目標物體的溫度分布，并轉換為微弱的電信號；后續(xù)電路將微弱的電信號進行電子學放大和邏輯處理，從而能夠清楚地采集到目標物體溫度分布情況；圖像處理軟件則對上述放大后的輸出電信號進行處理，呈現(xiàn)為目標物體溫度分布的可見光像。根據(jù)紅外熱像儀中的核心部分——探測器的工作方式不同，紅外熱像儀可以分為制冷型紅外熱像儀和非制冷型紅外熱像儀。
2、視頻報警系統(tǒng)
視頻報警系統(tǒng)是以數(shù)字化、網(wǎng)絡化視頻監(jiān)控為基礎，基于計算機視覺技術對監(jiān)控場景的視頻圖像內(nèi)容進行分析，提取場景中的關鍵信息，并形成相應事件和報警的監(jiān)控方式，是新一代基于視頻內(nèi)容分析的監(jiān)控報警系統(tǒng)。它能對視頻圖像中的目標進行自動監(jiān)測、識別、跟蹤和分析，并通過電腦程序的自動篩選，過濾掉大量用戶不關心的視頻監(jiān)控錄像。通過分析、理解視頻畫面中的內(nèi)容，為用戶提供對監(jiān)控和報警有用的關鍵信息。由此可見，視頻報警分析技術改變了傳統(tǒng)視頻監(jiān)控的被動接受感受模式，變被動為主動地對監(jiān)控現(xiàn)場的視頻錄像進行實時地分析。在本項目中，視頻監(jiān)控系統(tǒng)主要具備非法闖入報警功能、逆向行駛（行走）報警功能、遺留物報警功能、徘徊報警功能與紅外與可見光圖像融合、圖像增強、圖像去抖動、目標的鎖定與跟蹤功能。
二、技術先進性分析
以前，紅外探測器由于成本和使用條件等多方面因素，應用于安防工程的成熟案例是少之又少，但隨著紅外成像技術的不斷發(fā)展，非制冷紅外探測器的成本不斷降低，使之應用于安防和監(jiān)控工程成為可能。而可見光攝像機和紅外攝像機復合應用，又可為自動報警設備提供更加信息豐富的圖像，更有利于報警功能的完善。此外，紅外熱成像技術有著自身獨有的優(yōu)勢：
1）被動式的非接觸的檢測與識別，隱蔽性好。
2）不受電磁干擾，能遠距離精確跟蹤熱目標，精確制導。
3）真正做到24小時全天候監(jiān)控。
4）探測能力強，作用距離遠。
5）采用多種顯示方式，幫助人類勘測不能感知的物體能量。
6）直觀地顯示物體表面的溫度場，不受強光的影響，應用廣泛。
視頻報警系統(tǒng)是安防技術發(fā)展的必然，這與它顯著的優(yōu)勢是分不開的：
1）24×7全天候可靠監(jiān)控
視頻報警系統(tǒng)徹底改變了以往完全由安全工作人員對監(jiān)控畫面進行監(jiān)視和分析的模式，它通過嵌入在前端設備中的智能視頻模塊對所監(jiān)控的畫面進行不間斷分析，并采用智能算法與用戶定義的安全模型進行對比，一旦發(fā)現(xiàn)安全威脅立刻向監(jiān)控中心報警。
2）提高報警精確度
視頻報警系統(tǒng)能夠有效提高報警精確度，大大降低誤報和漏報現(xiàn)象，減少無用數(shù)據(jù)量。視頻報警系統(tǒng)的前端設備集成了強大的圖像處理能力，并運行高級智能算法，使用戶可以更加精確地定義安全威脅的特征。
3）提高響應速度
視頻報警系統(tǒng)擁有比普通網(wǎng)絡視頻監(jiān)控系統(tǒng)更加強大的智能特性，它能夠識別可疑活動（例如有人在公共場所遺留了可疑物體，或者有人在敏感區(qū)域徘徊等），在安全威脅發(fā)生之前就能夠提示安全人員關注相關監(jiān)控畫面，使安全部門有足夠的時間為潛在的威脅做好準備工作，還可以使用戶更加確切的定義在特定的安全威脅出現(xiàn)時應當采取的動作，并由監(jiān)控系統(tǒng)本身來確保危機處理步驟能夠按照預定的計劃精確執(zhí)行，有效防止在混亂中由于人為因素而造成的延誤。
4）有效利用和擴展視頻資源的用途
對事件和畫面經(jīng)過了智能分析和過濾，僅保留和記錄了有用的信息，使得對事件的分析更為有效和直接，同時可利用這些視頻資源在非安全領域進行更高層次的分析，如智能視頻系統(tǒng)還可以幫助零售店的老板統(tǒng)計當天光顧的客戶數(shù)量，用以分析銷售情況等。
三、產(chǎn)品使用范圍
隨著人民對安全環(huán)境要求的提高和國內(nèi)反恐局勢的需要，紅外熱像儀和視頻報警系統(tǒng)已開始廣泛應用于軍品和民品兩個領域。
1、軍用領域需求范圍
在軍事領域，非制冷紅外探測和視頻分析報警技術已經(jīng)廣泛應用到了紅外監(jiān)視、警戒、探測、偵查、跟蹤和瞄準的各個領域，尤其是在導彈紅外尋的器、單兵武器紅外槍瞄、便攜式導彈瞄準具、單兵紅外夜視儀等方面國內(nèi)外已經(jīng)形成了批產(chǎn)。在頭盔夜視儀、監(jiān)視員視覺增強器和大型軍用光電系統(tǒng)中的應用已經(jīng)全面展開。21世紀初，非制冷紅外熱成像和視頻分析報警技術還被應用到無人偵察機和微型航空器照相，或偵查探測的一次性傳感器上。而且由于非制冷紅外熱成像系統(tǒng)的獨特技術優(yōu)勢，隨著其技術的不斷進步，目前的高靈敏度制冷型紅外熱成像設備必將逐漸被非制冷設備所取代。
2、民用領域需求范圍
隨著非制冷紅外技術的發(fā)展，紅外熱像儀在民用領域得到了廣泛的應用，而且正展現(xiàn)出更為廣闊的市場需求，未來市場空間將超過軍用需求。我國紅外熱像儀還處于起步階段，發(fā)展空間巨大,在以下領域將會有廣泛應用：
1) 用于公安系統(tǒng)的刑事偵察、社會治安監(jiān)控、監(jiān)獄的防范；
2) 用于消防系統(tǒng)的火災預警或災害救援；
3) 用于重點要害部門的周界防范；
4) 用于機場等特殊場所的安全防范；
5) 用于邊境的越境防范、緝私；
6) 用于無人飛行器的視頻偵查、分析；
7) 用于金融、商業(yè)系統(tǒng)的安全防范；
8) 用于飛機起降、船舶導航、車輛駕駛等的視覺增強器；
9) 微型飛行器和機器人視覺以及機器人搜索救援；
10) 電力傳輸線、發(fā)電與變電設備、電力設備、化工成套設備等非接觸熱故障診斷；
11) 在醫(yī)療監(jiān)測與疾病方面可用于病情診斷；
12) 在電子組件、印刷電路板發(fā)熱研究和檢測；
四、產(chǎn)品研發(fā)總目標
本套產(chǎn)品的研究總目標是：結合紅外熱成像技術、視頻分析技術和通訊技術研發(fā)生產(chǎn)出集非制冷紅外熱成像儀和視頻報警軟件為一體的多種安全防范系統(tǒng)，本系統(tǒng)可應用在邊防、緝私、消防、電力、反恐、災害救助等軍、民領域，并形成如下產(chǎn)品：
根據(jù)研制總目標，所列產(chǎn)品均可分為視頻輸入設備、視頻處理設備和視頻傳輸設備三部分。由視頻輸入設備采集的實時視頻圖像，通過視頻傳輸設備將視頻圖像傳輸至視頻處理設備中，視頻處理設備按照預置的報警策略或視頻處理方式，對圖像進行分析處理，而達到安防、偵察、視頻診斷等目的。
視頻輸入設備包括非制冷紅外熱成像儀和可見光攝像機，其中可見光攝像機是外購成品，而非制冷紅外熱成像儀由項目組對現(xiàn)有設備進行改造、研發(fā)，以適應不同場合的使用需要；視頻處理設備由項目組自主開發(fā)而成，能夠實現(xiàn)安防報警、火災報警、視頻融合和穩(wěn)像等功能；視頻傳輸設備主要應用成熟的光纖、網(wǎng)絡等設備，在該基礎上進行系統(tǒng)適應性改造。
綜上所述，安全防范系統(tǒng)主要研制內(nèi)容為非制冷紅外熱成像儀和視頻處理設備。
非制冷紅外熱成像儀
非制冷紅外熱成像儀是通過非制冷紅外CCD芯片探測紅外能量，并將其轉換為電信號，進而在顯示器上生成熱圖像的探測設備。紅外熱像儀能夠將探測到的熱量精確量化，使觀測者不僅能夠觀察熱圖像，還能夠對發(fā)熱的故障區(qū)域進行準確識別和嚴格分析。硬件設備應具有不需制冷，功耗小、重量輕、小型化、啟動快、使用方便、靈活、成本低等特點。
非制冷紅外CCD芯片在國內(nèi)還未有能夠成熟使用與安防等系統(tǒng)的芯片，所以對于非制冷紅外熱成像儀主要研究其后處理電路、系列鏡頭、環(huán)境適應性和測試方法。針對研究內(nèi)容，擬形成三種六型非制冷紅外熱成像儀。
視頻處理設備
視頻處理設備通過應用各種視頻處理算法，實現(xiàn)各種安防報警，一旦偵測到違反相關設定的安全問題，就會通過屏幕和聲音報警，同時將報警信息進行記錄以供日后查詢。其主要功能包括非法闖入報警功能、逆向行駛（行走）報警功能、遺留物報警功能、徘徊報警功能、紅外與可見光圖像融合、圖像增強、圖像去抖動和目標的鎖定與跟蹤功能。設備構架可分為基本PC平臺軟件和嵌入式平臺系統(tǒng)兩種方式。
基本PC平臺軟件是可以運行于PC機或服務器的軟件產(chǎn)品，所以又分為單機版視頻處理軟件和網(wǎng)絡版視頻處理軟件（服務器和客戶端）。單機版視頻處理軟件適用于單一設備的視頻處理或單一地點的視頻監(jiān)控，網(wǎng)絡版視頻處理軟件適用于多點、多區(qū)域視頻監(jiān)控。該系統(tǒng)構架具有開發(fā)速度快、平臺應用廣、通用性好、易于安裝的特點，但若想達到實時處理的目標，則存在對運行軟件的服務器或PC機配置要求較高，且整體系統(tǒng)資源利用率不高的缺點。而且對于市場銷售來說，該構架不利于知識產(chǎn)權保護，遭受侵權的可能性較大。
嵌入式平臺系統(tǒng)是在嵌入式平臺上運行視頻處理算法，對多路視頻圖像實時進行視頻分析和報警工作，并最終將處理好的報警信息傳輸至客戶端軟件的系統(tǒng)平臺。客戶端軟件運行于PC機上，實時顯示各路圖像，當嵌入式報警裝置發(fā)送報警信號后，按照預設模式，顯示報警信息，對報警信息進行記錄、報警視頻進行存儲，實現(xiàn)人機交互。該系統(tǒng)構架可分為小型嵌入式視頻處理系統(tǒng)和網(wǎng)絡嵌入式視頻處理系統(tǒng)。小型嵌入式視頻處理系統(tǒng)適用于便攜偵察、單路處理、機器人視覺等多種用途。網(wǎng)絡嵌入式視頻處理系統(tǒng)適用于實時多點、多區(qū)域視頻監(jiān)控。該系統(tǒng)構架具有速度快、視頻處理實時性好、系統(tǒng)資源利用率高、系統(tǒng)可靠性高的優(yōu)點，但也存在開發(fā)周期長、開發(fā)難度大、前期投入高的缺點。在今后的市場銷售中，此構架更利于知識產(chǎn)權的保護，防止第三方侵權。
根據(jù)以上分析，視頻處理設備主要研究單機版視頻處理軟件、網(wǎng)絡版視頻處理軟件、小型嵌入式視頻處理系統(tǒng)和網(wǎng)絡嵌入式視頻處理系統(tǒng)四項內(nèi)容。
五、市場需求和經(jīng)濟效益分析
1、市場需求分析
紅外熱像儀和視頻報警系統(tǒng)是針對現(xiàn)今軍、民用領域的相關市場需求而提出的，項目不僅可通過軟硬件結合的方式構成一套完整的全天候全天時全自動的視頻監(jiān)控報警系統(tǒng)，而且可將軟件或硬件子系統(tǒng)單獨使用以滿足甲方個性化的需求。
紅外熱像儀具有很高的軍事應用價值和民用價值。在軍事上，紅外熱像儀可應用于軍事夜視偵查、武器瞄具、夜視導引、紅外搜索和跟蹤、衛(wèi)星遙感等多個領域。在現(xiàn)代戰(zhàn)爭條件下，紅外熱像儀已在衛(wèi)星、導彈、飛機等軍事武器上獲得了廣泛的應用；在民用方面，紅外熱像儀可以用于材料缺陷的檢測與評價、建筑節(jié)能評價、設備狀態(tài)熱診斷、生產(chǎn)過程監(jiān)控、自動測試、減災防災等諸多方面。同時，隨著非制冷紅外熱成像技術的發(fā)展，尤其是隨著產(chǎn)業(yè)化過程中生產(chǎn)成本的大幅度降低，紅外熱像儀已在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)療、消防、考古、交通、地質(zhì)、公安偵察等民用部門得到了非常廣泛的應用。
視頻報警系統(tǒng)有別于一般的網(wǎng)絡化視頻監(jiān)控，它是一種更高端的視頻監(jiān)控應用。智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)能夠自動識別不同的物體，發(fā)現(xiàn)監(jiān)控畫面中的異常情況，并能夠以最快和最佳的方式發(fā)出警報和提供有用信息，從而能夠更加有效地協(xié)助安全人員處理危機，并最大限度地降低誤報和漏報現(xiàn)象。在世界反恐斗爭日趨嚴峻的今天，智能視頻監(jiān)控顯然能夠成為應對恐怖主義襲擊和處理突發(fā)事件的有力輔助工具。此外，其還可以應用在交通管理、客戶行為分析、客戶服務等多種非安全相關的場景，以提高用戶的投資回報。
2、經(jīng)濟效益分析
近幾年紅外熱像儀將裝備到各種現(xiàn)代化武器中，目前全球軍隊數(shù)量約為2000萬人，如果10%的軍隊按每個士兵配備1具紅外熱像儀，每具紅外熱像儀按2000美元 （目前售價約為1萬美元）計算，全球軍用紅外熱像儀市場需求總量可達40億美元。在發(fā)達國家，紅外熱像儀已廣泛配置于陸軍、空軍、海軍等各個軍種中，海灣戰(zhàn)爭中平均每個美國士兵配備1.7具紅外熱像儀。與發(fā)達國家相比，目前我國軍隊中對紅外熱像儀的應用相對較少，按照我國政府發(fā)布的《2006年中國的國防》白皮書，我國軍隊的人員數(shù)量為230萬人，如果未來我軍10%的部隊裝備紅外熱像儀，則我國軍用紅外熱像儀市場容量就可達到23萬套，以每套10萬元（目前大部分軍用紅外熱像儀實際售價遠超過10萬元）來計算，其市場遠景需求量可達230億元。
消防領域是世界上發(fā)達國家紅外熱像儀最大的民用市場，由于紅外成像的透煙霧及測溫特性，因此，紅外熱像儀可應用于消防的火場救生和檢測設備。據(jù)統(tǒng)計，目前全球有大約500萬消防人員，如果每輛消防車輛配備一臺熱像儀，市場總量將達到200，000臺。我國消防車中還鮮有配備紅外熱像儀，據(jù)我國公安部消防局裝備處的統(tǒng)計資料，目前我國消防車保有量約為2.3萬輛，按照公安部、國家發(fā)展和改革委員會、建設部修訂的《城市消防站建設標準》要求，到2008年底，每個消防站的消防車配置已由過去的3.2輛增加到5輛，消防站將新增500個，全國消防車總量因此將增加近8000輛。隨著我國經(jīng)濟社會的發(fā)展，消防車配備紅外熱像儀將成為一個趨勢，如果每臺消防車配備一臺紅外熱像儀，我國消防行業(yè)的紅外熱像儀的市場將達到3萬臺左右，平均每臺按10萬元計算（目前售價約為15萬元），市場需求總量達到30億元。
在電力行業(yè)，雖然該行業(yè)是目前我國民用紅外熱像儀應用最多的行業(yè)，但目前僅限于廣東、浙江、江蘇、山東等沿海經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)，而且這些發(fā)達地區(qū)的擁有量也僅為需求量的20%。作為最成熟、最有效的電力在線檢測手段，紅外熱像儀可以大大提高了供電設備運行的可靠性，大大降低了設備的檢修時間，因此，隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展，其他內(nèi)陸省份的電力行業(yè)也將使用紅外熱像儀，這為紅外熱像儀行業(yè)的發(fā)展提供巨大的發(fā)展空間。據(jù)統(tǒng)計，我國電力行業(yè)紅外熱像儀的總需求量約為 2.5萬臺，以平均每臺售價8萬元（目前售價約為10萬元）計算，市場需求總額約為20億元。
在建筑行業(yè)，2006年11月1日，中國工程建設標準化協(xié)會批準實施《紅外熱像法檢測建筑外墻飾面層脫粘結缺陷技術規(guī)程》，對紅外熱像儀在建筑行業(yè)的應用進行了規(guī)范。目前，我國建筑企業(yè)約為10萬家，如果每家配備1臺紅外熱像儀，則市場需求總量可達10萬臺，以平均每臺售價10萬元計算，市場需求額可達 100億元。
此外截止2006年末，我國制造業(yè)共有132萬家企業(yè)。這些制造業(yè)如果利用紅外熱像儀做制程控制，則能大大提高企業(yè)的產(chǎn)品品質(zhì)，如制造業(yè)中10%的大型企業(yè)配備紅外熱像儀，按每家企業(yè)配備一臺紅外熱像儀來計算，則市場需求總量達到13.2萬臺，以每臺售價10萬元計算（目前售價為15萬元）市場需求額可達132億元。
由于紅外熱成像儀的成本一直居高不下，其在國內(nèi)安防領域的使用也只是從近2年的“平安城市”項目才開始的，但隨著紅外熱成像儀的成本降低和國內(nèi)甲方對安防系統(tǒng)性能需求的提高，其在國內(nèi)的安防領域的需求量呈快速增長趨勢。雖然國內(nèi)紅外熱成像儀專業(yè)廠商的出現(xiàn)到今年已經(jīng)有4-5年左右，但諸如浙江大立、武漢高德等著名紅外熱像儀廠商，將主要的產(chǎn)品研發(fā)和銷售精力均放在了醫(yī)療測試和工業(yè)檢測設備上，對安防用攝像機的重視程度不夠。這就使得國內(nèi)的紅外熱成像儀廠商在安防領域內(nèi)的產(chǎn)品總體技術水平不高，產(chǎn)品單一，并且在安防行業(yè)內(nèi)沒有形成壟斷型企業(yè)或龍頭企業(yè)。
視頻報警系統(tǒng)進入中國最早在2005年底，當時隨著奧運安防工程的進行國外的一些安防公司將視頻報警系統(tǒng)引入中國，并開始了大范圍的推廣活動，希望可以借助奧運工程迅速占領市場，但由于其在國內(nèi)處于新生事物的階段，甲方對其功能普遍不了解，而且對其必要性也沒有形成統(tǒng)一的認識，因此成功案例很少。但隨著時間的推移，現(xiàn)在軍隊、武警和公安系統(tǒng)已經(jīng)對視頻報警系統(tǒng)形成了正確的認知，而且隨著國內(nèi)恐怖活動的增多，許多領域已經(jīng)對其提出比較明確的使用意向，預計在 2009-2010年其在國內(nèi)的銷售額必將呈現(xiàn)爆發(fā)式增長
