超高清数字全景摄像机创业计划书.doc

超高清数字全景摄像机创业计划书一、业务描述近年来，在安防监控领域，大量的摄像机被安装在政府机关、工厂、银行、宾馆、监狱、港口码头、城市主干道乃至居民小区、楼道等各种地点。在视频会议领域、远程教育领域、机器人导航、军事侦查、倒车影像等其他领域也有不断扩大的应用。高速增长的市场规模和应用前景将为国民经济和社会发展作出积极的贡献。随着摄像机的大规模普及应用，传统摄像机的不足已经日益显现，主要包括下面几个方面：l 模拟摄像机视频信号清晰度低，无法满足当前安防监控的实际要求。目前，公安部对于安防监控摄像机的视频清晰度已经提出了各种明确要求，例如在一定距离内要能够看清人脸等，但传统的模拟摄像机即使采用D1格式的视频，每帧画面的分辨率也才30多万像素，无法满足清晰度的要求；l 传统摄像机拍摄视角范围有限，只能捕获摄像机前方某一固定角度空间内的场景，无法顾及周围360度范围内发生的所有事件，限制了其进一步的应用推广；l 模拟摄像机输出为模拟信号，不能直接利用当前比较完善的数字化网络和数字化处理设备来传输和处理视频信号；l 智能化程度不高，不能根据对象行为特征有效地实施目标监测、视频跟踪，识别和自动报警。针对上述传统摄像机的不足，近年来国内外公司开始研发数字高清全景摄像机，该摄像机不仅能够同时监控360度范围内的所有目标，真正消除监控死角与盲区，而且在保证帧率不小于25帧/秒的情况下，每帧图像的分辨率高达300万像素，是普通摄像机清晰度的10倍以上。与传统摄像机相比，数字高清全景摄像机的解决方案可以为客户从几个方面节省投资：l 节省配套设备的成本：传统摄像机由于视场范围小，无法实现360度全景不间断监控，必须依赖安装多路摄像头来达到监控区域覆盖，不但摄像头及其安装成本大大增加，录像、传输、显示等设备的成本也随着摄像头路数的增加而大大增加。数字高清全景摄像机可以节省配套设备成本。l 节省维护成本：数字高清全景摄像机具有360度全时全景监控能力，一个摄像头就可以监控360度全视角范围的场景，与通过机械云台旋转普通摄像机实现全景监控的方式相比，不仅消除了监控的时空盲区，而且解决了旋转云台容易损坏，需要定时维修的问题；l 节省额外的控制器成本：系统具有数字信号处理功能，无需另外配置控制主机，节省了控制器的成本；虽然数字高清全景摄像机可以克服传统监控方式的许多不足，但由于其成像视角范围是普通摄像机的6-12倍（普通摄像机的成像视角范围大约是30-60度之间），即使其像素分辨率高达300万像素，在每个3060度视角范围内，其成像分辨率依然仅相当或略高于普通摄像机，同时，由于全景相机无法变焦，因此其很难对局部感兴趣区域进行高清显示。为了克服上述不足，在实际应用中，通常将数字高清全景摄像机与一个可旋转和变焦的快速球摄像机（以下简称PTZ像机）相结合，由全景摄像机负责360全视角范围的监控，当用户发现感兴趣目标时，则由PTZ像机负责对目标进行跟踪和高清显示，实现监控的点面结合。图1-1所示是本公司研发的一款数字高清全景摄像机和PTZ像机相结合的机型，我们称之为一体机。该机型主要由上下两部分组成，下部是本公司自行研发的一款数字高清全景摄像机，该机型在帧率为25帧/秒时成像分辨率依然可达300万像素，它主要负责360度全视角大范围监控；上端则是采购的一款PTZ像机，负责对局部感兴趣目标的跟踪和高清显示。上述一体机方式虽然可以解决数字高清全景摄像机难以对局部感兴趣区域进行高清显示的问题，但它在实际应用中依然存在许多问题，主要包括：l 成本较高：需要两台摄像机（一台是全景摄像机，另一台是PTZ摄像机），导致成本较高。l 功耗过大：一体机除了数字高清全景摄像机的功耗外，还要加上PTZ像机的功耗，而在对局部感兴趣区域进行高清显示时，PTZ像机要进行不断的旋转跟踪，这种机械运动功耗很大；l 容易损坏：PTZ像机经常进行旋转这样的机械操作，极易损坏。图1-1 全景摄像机与PTZ摄像机相结合的一体机功能图为了克服上述不足，许多国际大公司和研究机构开始关注超高清数字全景摄像机的研制，用于采集超高清数字全景视频。超高清数字全景视频是指在不影响实时采集（每秒25帧以上）的基础上每帧图像分辨率达到2500万像素以上的数字全景视频，由于超高分辨率的成像特点，其在3060度的局部视角范围，成像分辨率也将高达300400像素以上，因此对局部感兴趣区域就无需采用PTZ摄像机跟踪进行高清显示的方式，而是可以直接对局部区域进行高清放大显示，从而使整个系统的集成性更高，可控性更好，能耗更低。显然，与结合了数字高清全景摄像机和PTZ像机的一体机方案相比，超高清数字全景摄像机除具有其全部优点以外，还可以克服其成本高、功耗大、易损坏等不足。超高清数字全景摄像机的关键技术主要包括超高分辨率数字视频采集技术和全景成像技术两项，而这两项技术均属于当前技术热点与难点，特别是超高分辨率数字视频采集技术，目前已成为国际上相关领域技术制高点争夺热点之一，许多国际知名大公司和研究机构都在进行该技术的研发。超高清数字全景摄像机主要面向高端用户，可在军事侦察、大视场全景视频监控、视频会议等高端领域中应用。目前，我们已经与华为签订合作协议，将研制的鱼眼式超高清数字全景摄像机首先应用于华为的至尊会议系统，用于取代该系统目前由日本Sony公司提供的基于3路1080P高清数字摄像机拼接获取宽广视域高清数字视频的方案。采用我们的方案，不仅能从根本上解决拼接裂缝、视频信号同步、调焦等困难，而且可以大大节约成本。综上所述，超高清数字全景摄像机的研制，不仅可以带来良好的经济效益，而且可以打破国外大公司的技术垄断，填补国内技术空白，增强该领域的技术竞争力，促进产业发展，具有巨大的社会效益。二、产品/服务本创业计划的主导目标产品是超高清数字全景摄像机，其主要特点体现在两个方面：一是超高分辨率，二是全景摄像。目前，国内外市场上与本公司主导产品同类的产品主要有：美国Honeywell公司推出的PARASCAN全景摄像机、美国RemoteReality公司的反射式全景成像系统OneShot、德国MOBOTIX公司的Q22鱼眼全景摄像机。此外，国内杭州普维光电技术有限公司与浙江大学联合开发了Puwell折反射全景摄像机，但由于分辨率低，价格昂贵等原因，目前销售情况不佳。与上述同类产品相比，本公司产品的主要特点和优势表现在超高分辨率、不需要PTZ转台、不需要变焦装置即可获得清晰的局部图像等。下面详细描述本公司超高清数字全景摄像机这款产品的主要关键技术，即超高分辨率数字视频采集技术、全景成像技术。2.1 超高分辨率数字视频采集技术超高分辨率数字视频格式是由日本广播技术研究所（NHK）、英国广播公司（BBC）及意大利广播电视公司（RAI）等提出的一种视频格式，其分辨率最高可达现有标准高清视频的16倍，为76804320。同时，超高分辨率视频图像的帧速率可达60帧每秒。这样，在超高分辨率视频中，每幅图像都有高达3200万个像素点，如果以常见的Bayer格式来采集视频图像，每秒60帧计算，就意味着每秒需要采集1800MB大小的图像数据。可见，在超高分辨率数字视频中，面向如此大的视频图像数据采集速度需求，在传统的CMOS/CCD图像传感器数据接口及采集方式是远远不够的。为了解决这个问题，本公司攻克并开发研制了基于FPGA的高速串行像素接口（HiSPi）电路模块，用于实现超高分辨率的视频图像数据采集。超高分辨率图像传感器，是超高分辨率数字视频技术的重要组成部分。然而，图像传感器是非标准化的，根据用于将可见光转换成电信号的基本技术，图像传感器可分为两大类，即是CCD（电荷耦合器件）传感器和CMOS（互补金属氧化物半导体）传感器。目前，国际上著名的图像传感器制造商，主要有Aptina、OmniVision Technologies、索尼、三星、松下、东芝等。国际上现有的图像传感器大多数为并行LVDS接口，随着图像传感器分辨率和帧速率提高到一个新水平，特别是随着超高分辨率视频技术的出现，以前的主流CMOS并行接口已不能满足超高分辨率视频技术对更高带宽的需要。因此，伴随着兆像素传感器的问世，对更高帧速率和图像分辨率的需求激增，需要使用不同的接口来克服并行LVDS的局限性。例如，索尼和松下使用并行的子LVDS接口，OmniVision使用MIPI或串行LVDS。此外，为支持更高带宽的需要，Aptina Imaging推出了称为HiSPi（高速串行像素接口）的高速串行接口。HiSPi接口可以工作在1-4个串行数据通道，加上1个时钟通道。每个信号是子LVDS差分信号，以0.9V的共模电压为中心，每个通道可以运行在高达700Mbps。可见，面向超高分辨率视频对图像数据传输速度的需要，必须使用高速串行像素接口HiSPi才能达到相应的视频图像带宽要求。然而，大多数ISP（图像信号处理）器件仅支持传统的CMOS并行传感器接口，缺乏对高速串行接口的支持。但是，由于传感器已升级到高速串行像素接口，ISP器件需要能够支持高速串行像素接口。同时，ISP还需要能对高速数据进行自动曝光、自动白平衡以及坏点校正等操作。目前，国内外还没有面向超高分辨率视频采集与处理的ISP芯片，我们利用强大的技术实力，已成功攻克了超高分辨率视频采集技术、以及相应的自动曝光、自动白平衡、颜色校正、坏点校正等图像处理关键技术。在本项目支持下，我们将进一步完善该项技术，使之达到产业化要求。2.2 全景成像技术当前的全景成像技术主要有三类：一是采用多摄像头拼接来获取全景的方式，二是基于鱼眼的全景获取方式，三是折反射全景获取方式。其中，第一类方式能够得到较高分辨率的全景视频，但由拼接造成的拼接缝和拼接画面之间的明暗差异较难消除，而第二和第三类方式不仅可避免拼接造成的拼接缝和明暗差异，而且视频处理更为简单。本公司主要采用后两种全景成像方式，针对不同的应用需求，开发相应的超高清数字全景摄像机产品：面向安防监控应用和视频会议应用的鱼眼全景摄像机；针对车载需求的折反射全景摄像机。鱼眼全景成像由于鱼眼镜头的特殊光学结构，其采集图像离中心越远，图像分辨率越低，造成图像在边缘区域损失大量的信息。针对此缺陷，本公司研发一种环眼镜头（Pano-Eye Lens），环眼镜头属于一种改进型的鱼眼镜头，使鱼眼图像分辨率分布更为均匀，图像中心的分辨率与边缘区域的分辨率差别远小于鱼眼镜头，毫无疑问，这种镜头比传统的鱼眼镜头将更适合于全景应用。折反射全景成像的反射面形状对成像变形以及成像的垂直视域范围影响巨大，本项目将针对车载需求，研究开发成像变形小，垂直视域范围大的反射面型。针对上述研发目标，本公司利用光路跟踪原理对折反射成像模型进行分析，对反射曲面及其参数进行了分析推导，求出了最佳反射曲面并进行了实验验证。由于环眼图像和折反射都存在着一定程度的扭曲变形，需要对其进行校正后才能生成符合人眼视觉习惯的透视投影图像，而矫正算法不仅会影响矫正后图像的成像质量，而且其算法是否能达到实时，对全景摄像机的实时采集有很大影响。介于此，本项目组研究实现了既能保证矫正质量，又能达到实时性要求的快速矫正算法。对于环眼镜头，本公司设计实现了针对这种特殊成像模型的矫正算法。对于折反射全景图像，设计实现了同心圆环近似快速展开算法，并根据算法硬件实现的特点，设计实现了特别适合硬件实现的折反射全景的八向对称重用快速展开算法。采用上述算法，不但在速度上可以实现实时，而且矫正后的图像视觉效果很好。2.2.1 环眼全景成像技术环眼镜头是一种短焦距大视场的摄像机镜头，本公司采用吸顶式安装，利用环眼镜头拍摄镜头下方的半球形场景画面，可以实现水平180度，垂直方向超过90度的宽广视野。如图2所示。图2 环眼全景视频采集装置和单张原始图像由于环眼镜头的特殊光学结构，造成了其采集的图像离中心越远，图像分辨率越低，如表1所示。这样会造成图像在边缘区域损失大量的信息。针对鱼眼镜头的这个缺陷，本公司研发了一种环眼镜头，其基本原理是在图像采集的时候，离中心越远，分辨率越高，使得整幅图像的分辨率分布较为均匀。表1显示了传统鱼眼镜头和环眼镜头的对比，在两块边缘区域的分辨率分析中可以看出，我们的镜头对图像质量有很大的提升。表1 传统鱼眼镜头和本公司研制的环眼镜头的比较传统鱼眼镜头环眼镜头蓝色区域15609像素24325像素(增加56%)红色区域55770像素93215像素(增加67%)2.2.2 抗震型车载式折反射全景视频获取技术车载视频监控系统适合配置在巡警、交警、刑事侦察、缉毒、反恐、大型集会活动等应用场合。车载视频监控系统具有许多固定装置的监控系统所无法取代的优越性，比如，对无法预测的恐怖事件的快速应急响应，对集会和大型活动的快速布防，交通事故的处理，在刑事侦察、缉毒、反恐等方面的特殊应用，传统摄像头的视角有限，作为车载摄像机只能看到前方很小一部分的场景，即使配置云台及变焦镜头，一次也只能观察一个方向，无法实现大面积全方位的监控。该系统为车载用户提供智能化实时360度全景视频监控功能，以便统观全局，高屋建瓴，监测跟踪全景范围内所有可疑目标，做出正确反应和决策。具体的，凸曲面反射镜面型及系统结构、尺寸的设计直接决定着视频采集系统的垂直视野和成像效果。我们自主设计实现的抛物面型反射曲面可以实现垂直方向上120度的宽广视野，同时保持较小的图像变形。另外，在保证成像效果的前提下，合理地设计系统的结构和尺寸，如图3所示，使得整个系统坚固结实，轻便小巧，易于安装，抗震性能好，特别适于车载需求。图3 基于抛物面的折反射全景成像采集平台和单张原始图像2.2.3 基于DSP+FPGA异构双核的超高清视频系统高速处理平台由于折反射全景摄像机和环眼全景摄像机的拍摄范围是6-10台普通摄像机才能达到的，因此，在同样分辨率的情况下，在局部场景方向上，全景摄像机的图像分辨率会不可避免地小于传统摄像机，因此，要增强全景摄像机的推广价值，迫切需要研制数字超高清视频处理平台。针对全景摄像机的这一需求，我们开发了基于DSP+FPGA异构双核的超高清视频系统高速处理平台（如图4所示）。并在此平台上集成了全景视频的采集、传输、校正变换、视频合成、压缩编码等全景视频系统所需的全部功能，大大降低了系统的成本，并且使系统更加小巧，更易安装。图4 基于DSP+FPGA异构双核的超高清视频系统高速处理平台本项目组研制的超高清视频处理平台，另外一个技术特点是可以支持多分辨率采集和多码流数据传输。例如，局部放大功能，可同时提供给用户全景视频图像和多路放大的局部感兴趣区域图像，即在实时监控的情况下采用超高分辨率视频数据的采集、压缩和传输，而对于用户感兴趣的区域，例如图5中红色框和蓝色框所示。具体的，用户在控制端操作放大区域或者感兴趣的位置，嵌入式数字高清视频处理平台接收到用户的控制信号后，在选择的特定区域采取更高分辨率的数据采集和压缩，以不同于整个全景数据的码流传送回控制端，实现局部放大的功能。通过这个技术手段，我们的视频图像数据处理平台真正实现了高清数据的采集，在安防领域的应用有重要的意义。 图5 多分辨率数据采集方案可同时提供全景视频及多个放大的局部视频2.2.4 环眼图像实时校正算法我们自主独创的环眼图像实时校正算法，可以生成超高分辨率的全景视频，如图6所示。a. 原始采集的环眼图像 b. 校正后的图像图6 环眼原始图像经过校正后得到的图像2.2.5 高效的折反射全景实时柱面展开算法独创的折反射全景实时柱面展开算法，在超高成像分辨率的情况下，运算速度仍然可以达到实时，且图像展开效果好。由于原始采集的折反射全向图存在严重的同心圆环状变形，如图3所示，通常需要对全向图进行畸变校正，将其展开为适合于人眼观察的柱面全景图像。要使折反射全景成像技术应用于视频，算法的运算速度非常重要。图7 折反射全景展开：(a)环状全向图 (b)柱面全景图像2.2.6 智能型超高压缩率的全景视频压缩算法我们知道，视频分辨率越高，压缩后的数据量就越大，网络传输的负担也便越大。为了进一步降低超高清全景视频的网络负担，必须进一步提高超高清全景视频的压缩率。我们结合全景视频的特点，设计与实现了一种智能型超高压缩率的视频压缩算法。我们知道，全景视频的特点是观察范围非常广，当摄像机固定时，这样广的范围内往往只有很小的一部分是变化或移动的。基于全景视频的这一特点，我们把变化的部分提取出来，对变化的和不变化的部分，分别采用不同的压缩率进行压缩。也就是说，不变化的部分压缩得厉害一些，而变化的部分压缩率低一点。由于在全景视频中不变化的部分占绝大多数，因而通过这种方法全景视频的压缩率大大提高了。我们通过实验表明，在一般监控场景中，在相同信噪比的情况下，智能型全景视频压缩算法压缩视频得到的数据量只有标准H.264算法的1/3。有了智能型全景视频压缩算法，超高清全景视频的应用才变得可能。三、市场营销3.1相关产品的市场容量、产品价格及发展趋势分析数字全景视频系统不同于普通的视频系统，其视频的每一帧均是一张全景图像，它在民用和军事领域均具有广阔的市场前景。除了传统的安防监控领域，数字全景视频系统还可以应用于很多其他领域，下面从民用和军用两方面来介绍其潜在的市场空间和发展趋势。l 民用领域(1) 森林防火数字全景视频系统能够大大提高森林防火的效率。现在，在森林中的高处布设摄像机进行火警监控最大的困难在供电。现有的方法一般用太阳能或风力发电，发出的电功率有限。为了全方位监控，按现有的方案需要6-8个摄像机，功耗大，而我们的方案只需要1-2个摄像机，而且功耗低（一个摄像机只需要3瓦的电），并且在全景摄像机内可直接嵌入智能分析算法，对火警进行智能分析与报警。从而极大地改善了现有解决方案的工作效率，有很大的市场潜力。(2) 倒车影像应用倒车，一直是广大司机头疼的问题，倒车时我们通常会参考位于车身两侧的后视镜和车内的央视镜观察车辆两侧和后方的状况，虽然在驾驶时可以保证较高的安全性，但在驻车时仅仅依靠这三个后视镜所提供的信息却并不足够。驻车雷达虽然可以提供前后障碍物的声音提醒，但对于车辆两侧出现的障碍物却无法进行检测。因而，从原来的超声波探头，到现在流行的可视倒车雷达，倒车雷达产品已经成为汽车的必备安全装备之一。倒车雷达基本要求就是需要通过单个摄像头看到尽可能宽的视角，并且成像尽可能清晰。我们开发的环眼全景摄像机正好可以满足这个需求。汽车工业在我国正在飞速发展，可以预期的市场容量将会非常巨大。图12 全景泊车系统然而，基于单个后视摄像头的可视倒车雷达只能看到车身正后方，无法同时看清车身四周状况，存在视角盲区，因此有了车身周围360度全景影像倒车需求，即全景泊车辅助系统。该系统可更加直观和安全可靠的辅助倒车，因此必然成为泊车系统的趋势。目前，仅宝马X6、英菲尼迪EX35等极少数豪华车型都引入了全景泊车系统。全景泊车系统在汽车周围架设能覆盖车辆周边所有视场范围的4到8个广角摄像头，对同一时刻采集到的多路视频影像处理成一幅车辆周边360度的车身俯视图，最后在中控台的屏幕上显示，如图12所示，让驾驶员清楚查看车辆周边是否存在障碍物并了解障碍物的相对方位与距离，帮助驾驶员轻松停泊车辆。这也是倒车影像应用的发展趋势，关键是如何控制这种系统的成本问题，让这种方便的系统平民化，普遍化。而折反射全景摄像机可以以比较低廉的价格实现上述功能。（3）视频会议应用视频会议系统，又称会议电视系统，是指两个或两个以上不同地方的个人或群体，通过传输线路及多媒体设备，将声音、影像及文件资料互传，实现即时且互动的沟通，以实现会议目的的系统设备。视频会议的使用有点像电话，除了能看到与你通话的人并进行语言交流外，还能看到他们的表情和动作，使处于不同地方的人就像在同一房间内沟通。很多会议会场的宽度都不是一个普通摄像机的视角可以全包括在内的。其它工程解决方案，多是用多个屏幕显示不同摄像机的图像，或者先把多个摄像机图像先拼接成一幅图片，再在一个屏幕上显示。无论哪种方式，都会带来不令客户满意的产品体验。对于全景摄像机，只需要一个摄像头就可以带来一个会场的可视化，高清摄像头又给这种显示方式带来清晰度的提升，而且对于视频会议的工程成本有很大节省的空间。（4）教育录播系统应用传统的电视教育，网络教育是一个单向的过程。只有老师通过电视信号，网络视频给学生授课，没有学生的反馈，老师就没有办法针对某些学生有问题的地方再详细解说，学生也没有这么强的参与感。近些年来，针对网络的互动教育开始发展了起来，这是一种双向的远程教育模式，老师在授课的同时，也可以实时得到学生的回馈信息，根据这些信息，老师可以调整授课速度和针对性。和视频会议的原理类似，老师需要得到学生的同步视频反馈，这就需要得到教室学生的全景场景。另外，教育录播系统由于可以解决教育资源的不平衡性，因而在全国中小学发展迅速。在教育录播系统中也需要实时采集教室全景画面，这都离不开全景摄像机。全景摄像机将在远程教育系统中发挥重要作用。l 军用领域在军用领域，数字全景视频系统主要应用在军事装备的侦察系统、火控系统等方面。例如：以色列陆军已把这种技术用于制造新型360度全景潜望镜，如图13所示,该360度潜望镜被安装在“梅卡瓦”系列主战坦克炮塔后部的一个立柱上，从而使“梅卡瓦”坦克指战员不需要旋转潜望镜，便能检测坦克周围的可疑情况与敌方目标，以提供实时预警。美国海军则已利用该技术来制造可用于海军舰艇的新型光电桅杆，如图14所示。图13 安装在“梅卡瓦”坦克上的360度全景潜望镜图14 美国海军新型光电桅杆总的来说，我国视频监控行业发展迅猛，两会透露2011安防市场将达2450亿，而且专家估计，在未来若干年里将继续保持20左右的增长速度。需要实施视频监控的范围也越来越广阔，已经由传统的安防监控向管理监控和生产经营监控发展。市场范围也由主要集中于政府部门和交通、银行三大行业逐步向各行业渗透，特别是随着个人用户对家庭安全的需求日益增长，采用监控系统来保障住宅安全的意识明显加强，视频监控个人应用市场也呈乐观态势。目前，全景视频监控产品已开始抢占传统视频监控产品的市场，在广州、长沙等大中城市的电子警察中很多已开始应用这类产品，但目前该类产品均为国外品牌，还没有国内的相关产品出现参与竞争。根据对市场的分析，数字全景视频系统的主要潜在用户群如表3-1所示。表3-1 数字全景摄像机的主要潜在用户群产品类别用户群室内型环眼数字全景摄像机工厂生产车间、仓库、宾馆、银行、政府部门办公楼安防系统；远程会议系统；远程教育系统室外型环眼数字全景摄像机电子警察，小区安防，倒车系统等车载型折反射数字全景摄像机公安交通指挥控制车、武警消防指挥车的侦察系统等军用型折反射数字全景摄像机陆军装甲车潜望系统、海军舰艇潜望系统针对主要潜在用户群，未来五年本项目的有效市场容量保守估计每年超过10亿元，具体计算如表3-2。表3-2 市场需求用户数预测表产品种类型号产品用户数有效需求数环眼数字全景摄像机室内型50100万50万室外型50100万50万折反射数字全景摄像机车载型23万2万军用型12万1万3.2本公司产品的竞争优势、市场定位、营销策略及市场预测本公司研发的超高清数字全景摄像机领军国内视频监控市场产品，竞争优势明显。首先本公司拥有强大的研发团队和技术力量,核心技术人员稳定，先后参与多个民用和军用项目，技术积累和工程经验都会强于刚起步的其它相关公司。其次,我国,而目前实力较强的市场竞争者和潜在市场进入者数量较少,保证了这一行业合理的盈利空间。3.2.1 产品的竞争优势具体的说，本公司研发的超高清数字全景摄像机有以下几个优势：（1）科技性能和稳定性的优势超高清数字全景视频技术属于国内空白、国际领先的技术，目前，许多国际知名大公司和研究机构都在进行相关技术的研发。超高清数字全景摄像机从数据采集到图像校正，实时传输流畅的高达2500万像素的全景视频数据，局部需要放大的区域分辨率可以高达400万像素。并且提供固定式环眼和车载式折反射两种工程方案，满足多种市场需求。超高清数字全景摄像机产品定位于高端应用，其超高清的成像分辨率使其可以对局部感兴趣区域进行电子变焦，高清显示该区域。而传统监控方式对局部感兴趣区域的高清显示是利用PTZ像机来实现的，其原理是利用云台机械旋转来跟踪锁定局部感兴趣区域从而变焦高清显示，这种机械方式易出现故障，与之相对，超高清数字全景摄像机采用的电子变焦方式则无需机械运动，这不仅大大减低了故障率，而且功耗也可以大大减小。另外，监控系统的稳定性也是必须要考虑的因素，其质量与使用年限也密切相关。应用在城市安防项目中的摄像机一般实际使用时间长达五年甚至更多，这就要求摄像机具备出色的稳定性和可靠性，以保证在自然环境中，即使在恶劣的天气状况下也能保证全天候不间断地工作。这与摄像机的物理架构设计是否合理，做工用料是否考究密切相关。摄像机的故障会导致过高的维修费用，由此带来的维修成本和后期维护成本也将是一笔不小的开销，而通常这笔开销在项目招投标期间和系统使用初期是很容易被忽略的。我们的超高清数字全景摄像机产品定位于专业级应用，已经充分考虑和实验了各种极端使用条件，从而能在各种应用场所正常工作。比如室外机型都满足防尘防水的IP66标准；一般工作温度都在-4065度，适应极端温度环境。这些设计都使本项目组的产品在市场上充满了竞争力。（2）价格优势在性能和稳定性处于领先水平的同时，由于我们的超高清数字全景摄像机软硬件都有完全的自主知识产权，在成本上，也可以体现出本项目的优势。具体来说，环眼和折反射两种全景摄像设备的造价如下表所示：表3-3 环眼超高清数字全景摄像机生产的单套成本表模块成本价格环眼镜头200元结构件100元嵌入式高速视频处理平台600元合 计900元表3-4 折反射超高清数字全景摄像机生产的单套主要成本表模块成本价格反射面300元结构件100元嵌入式高速视频处理平台600元合 计1000元另外，不只是单个摄像机的成本影响到用户的采购。为了实现整个场景的监控，从不同角度安装多个摄像机，这对用户而言是一笔不小的预算，因此也不经济。对于全景摄像头，往往是一个镜头管理一片区域，因为环眼摄像机或者折反射摄像机就只有一个镜头，它所拍摄的不是单独对准某一个物体。由于没有机械移动部件，全景摄像机不会发生任何磨损，这不仅提高了监控的图像质量，也延长了产品寿命。（3）能耗优势节能减排是实现科学发展，构建资源节约型和环境友好型社会的重要举措，是国家“十一五”规划确定的两个约束性指标之一，也是国家“十二五”规划的重中之重。所以在用户采购相关产品的时候，能耗过大费支出不小的摄像机也会失去竞争力。以目前城市安防项目中使用的监控摄像机为例，大功率高耗能的设备时常可见。而如果每台摄像机的功率降低10w，按照一个省会级城市需要安装15万只摄像机计算，一年可以节约用电量超过1314万度，一年可节省的电费将超过1000万元。本项目研发的超高清数字全景摄像机采用PoE供电。PoE供电技术是通过以太网架构，在传输数据信号的同时还为网络终端提供直流供电的技术。在网络监控系统中使用PoE供电技术，网络监控摄像机不仅无需使用额外的电源，而且还可以把摄像机通过UPS集中进行供电和管理，这样一方面可以节省大量的使用成本，另一方面还可以通过中央控制软件CMS软件对前端设备进行远程复位等管理和操作，更进一步说，也可以节省电源布线的开支。更重要的是，全景摄像机可以一台代替多台摄像机，而且没有与高速球相似的机械运动装置，极大的减低了能耗。3.2.2 产品的市场定位现在的摄像机市场，主要分为传统模拟摄像机市场和数字摄像机市场，数字摄像机又可以根据功能细分为云台式数字摄像机、顶挂式数字摄像机等等。根据前面所描述的，在技术上来说，高于2500万像素的摄像机都可以称为超高清摄像机。当然，除此之外，视频的流畅度也是衡量摄像机的一个重要标准。无论如何，如果是超高清摄像机，价格上必然会比市场上的普通摄像机高出许多。这也成为划分市场的一个关键指标，超高清摄像机一般针对的是高端市场，而普通摄像机针对的是普通市场。本公司研制的超高清数字全景摄像机，不但可以达到2500万像素的分辨率，而且其全景的图像采集方案给很多客户带来的不止是品质上的提升，还有效率上的跃变。所以，我们的市场定位主要有两类，一类是数字摄像机安防监控的高端市场。另一类是超高清数字全景摄像机在和其它领域相结合的市场，比如说视频会议、互动式教学、基于视频的工业控制等等。对于第一类市场，我们想要争取的客户主要是银行、教育机构、政府以及安保公司。目前，这些客户使用的产品主要分为两类，一种是使用传统模拟摄像机的用户，这类用户对于更换我们产品的兴趣较大，毕竟效果的差别太大。另一种是已经使用了数字摄像机和控制平台的用户。关键的问题在于，我们如何说服这些客户，在不需要增加多大投入的情况下，购买安装我们的产品。我们的核心产品超高清数字全景摄像机，其中，“数字”在现有摄像机市场上并没有什么新意，而“超高清”和“全景”是技术先进的代名词。当然，也有部分竞争对手也会提出类似的名字，那么，客户就会想问，有多高清，全景是多大的景象。我们实时压缩的2500万像素的图像品质和几乎10倍宽于普通数字摄像机的视野是我们对自己开发的产品信心所在，也是说服用户购买我们产品的基本依据。许多数字摄像机相关公司，其产品的策略多为：“多个产品，单一市场”。比如有很多只针对安保行业摄像机的公司，根据性能不同，推出很多不同种类的摄像机去满足这个各个不同的市场需求。本公司开发的产品，基本市场策略是：“多个产品，多个市场”。无论是民用还是军用，无论是安防还是互动式教育，都可以用到我们开发的产品。这个市场定位并没有模糊我们产品的焦点，而是我们已经针对各个行业做了深入的研究，并且开发了多个针对不同行业的产品类型。并且，我们自主开发的数据采集平台完全拥有自主知识产权，最核心的开发技术完全掌握在自己手中，我们有能力根据不同的行业需求，不同的市场需求，开发出符合其应用目标的产品。 对于第二类市场，从科技与经济结合的内在要求来看，单项技术的研发，由于缺乏与其它相关技术的衔接，很难形成有市场竞争力的产品或新兴产业。同样的道理，如果超高清数字全景摄像机也像传统摄像机一样，只关注与安防监视的市场，不和其他技术衔接起来，那么就有可能在不久的未来被残酷的市场给淘汰掉。所以，本公司的技术创新正在由单纯的视频图像采集和分析技术创新向整合科技、机械、制造等其他领域，使技术成果变为更广泛的生产力方向发展。前面已经提到了利用全景摄像机的优势，可以应用在互动式远程教育、视频会议等需要对大型场景的视频图像采集的工程上。未来本公司还将进一步拓展产品的应用空间，把数字全景高清摄像机作为辅助工具，为其他领域的应用服务。例如，我们研发的产品之中就有和机械工业相结合的应用：基于全景的智能吊具抓箱作业系统。长期以来，实现集装箱的自动定位一直是港口发展的迫切目标。提高起重机的装卸效率、降低沉重吊具的油耗、降低驾驶员的劳动强度，是集装箱定位技术发展的内在原因。在此之前，也有相关企业希望通过摄像机视频分析的方法来定位集装箱相对于吊具的位置，从而实现自动抓箱。然而，由于集装箱长度较长，一个摄像头无法捕获全部信息，多个摄像头的拼接又会导致各种误差，所以这些实验尝试都没有在工程实践中取得成功。本公司针对正面吊作业环境，使用数字全景摄像机，设计了估算吊具相对于集装箱偏移量的算法，进而引导吊具自动抓取集装箱。这个设计的成功，使得港口的单个抓箱设备的油耗一年就可以节省15万元左右，一个中型港口一年可以节省200万元的油耗，对于我国现在应对世界能源危机有着积极地作用。当然，这个只是我们研发的众多产品中的一个例子，未来我们的技术发展还会沿着这个方向不断深化前进，开拓更多相关市场。除了技术开发上的优势，前面所列出的对产品成本的控制，又可以把我们的价格优势体现在产品当中。总的来说，本公司自主开发的超高清数字全景摄像机，无论是在性能上还是价格上在整个摄像机市场上都有非常大的优势。这也是我们因为掌握了自主知识产权所带来的好处。尽管我们的产品存在品牌知名度不足等问题，我们正努力明确我们的产品在市场上的高端定位，以克服我们的弱点。3.2.3 产品的营销策略（1）总体战略实行“提供高品质产品，实现低交付成本 ”市场竞争战略；建立有效的销售渠道和强大的销售队伍；建立良好的战略合作伙伴关系，充分利用合作伙伴的市场资源进行相关产品的销售。（2）营销策略第一步：立足本省，将公司研发的超高清数字摄像机等产品在本省交通、金融、文博等行业以及公安、武警等政府部门进行推广，并挖掘客户对相关产品的需求。第二步：巩固公司在本省市场的领导地位，以超高清数字摄像机为拳头产品，开拓全国与海外市场。（3）营销手段加强扩大产品知名度和影响力的宣传工作，在全国性的专业报刊、杂志上刊登广告、开办相关栏目。 建立产品宣传网站。通过网页宣传、推广公司的产品及服务，并为客户提供网上咨询、网上培训。建立产品演示中心。在公司内设立产品演示厅，以便直观、形象地向客户展示公司的产品及其使用功能。建立用户培训基地。定期为公司产品的用户举办技术培训，使他们清楚了解产品的特点、性能及优越性，建立起长期的合作关系。与重点行业保持联系，建立一个对市场、对竞争对手反应灵敏、快捷的信息网络体系。（4）销售队伍的组建公司将逐步建立起一支由市场部、合作伙伴、市场兼职人员组成的多层次、网络状的销售队伍，采取“先入为主”的策略尽快占领全国市场。（5）品牌战略实施品牌战略，加大宣传工作和品牌经营力度，扩大产品的知名度和美誉度，使之成为国内监控领域的著名品牌。3.2.4 产品的市场预测业内人士分析，安防行业在“十二五”期间将进入需求爆发期，“十二五”期间安防市场较“十一五”增长3倍以上；绝大多数模拟摄像机面临更新换代的工作，安防监视器的数字化进程正在加快，传统摄像机的更新换代工作会在这10年内完成；随着越来越多的客户要求“看得更多、看得更清”，全景监控的市场需求量将迅速增长，必将占领监控行业市场一定的比重；随着全景理念逐渐深入人们生活，全景摄像机的潜在应用领域将非常广泛。这些都无疑为本项目的超高清数字全景摄像机提供了巨大的市场空间，应该说这个领域正面临这20年以来最好的发展机遇。项目申请人也根据市场情况和产品特点，制定了十年之内产值突破百亿的未来发展目标。2010年，随着我国安防产业步入快速发展轨道，在国内，无论是经济发达的沿海城市还是有待开发的西部大中城市，监控报警系统可谓“星罗棋布”，每一个城市中的每一栋建筑、每一个小区，甚至每一个广场和每一个路口，都可见监控器材的“身影”。到2020年，按照现在的发展速度，安防领域市场最保守的估计也会达到12000亿。传统模拟摄像机的市场正在逐渐被数字摄像机取代，模拟摄像机正在悄然退出历史舞台，数字摄像机的市场空间将呈爆炸式增长。随着摄像机从模拟走向网络，“高清”日渐成为市场关注的热点，它的出现让人们可以看得更清楚，获得更多的细节。但是，客户在从之前“只能看见人脸”到现在“能看清人脸”的同时，又提出了另一方面的要求，那就是看得更广，即在同一个场景中能看到更多的东西。对此，原来是从不同角度安装多个摄像机，这对用户而言是一笔不小的预算，因此也不经济。同时由多个摄像机捕获的视频画面，由于各画面间关联性较差，给操作者对监控范围内的某一运动物体的连续监控带来了一定的难度。因此这个时候就需要全景摄像机。全景摄像机起步比较晚，并且是这两年才开始推广的，主要受限于其技术和价格的限制。本项目在技术上和价格上都有明显优势，必将被市场接受，因此其市场的爆炸增长可以预见。据分析预测，超高清数字全景摄像机的市场需求主要在于以下几个方面：（1）需要监控整个场所全范围局势的情况，如大范围的公共场所、交通枢钮、交通路口、机场候机楼、大型商厦、监狱的审讯室、加油站、电影院、军事侦察等。（2）在注重全面又注重细节的监控场所，如银行、超市、商场。在这些容易发生抢劫、偷窃安全事件的场所，不仅要求监控范围无死角，且要求看清目标事件特征，如嫌疑人的面孔。（3）在远程视频应用方面，如远程教育、视频会议应用，在这些应用中，全景摄像机有着视野大的优势，而传统摄像机即使安装多个也达不到直观的效果。（4）其他机器视觉应用领域，如智能吊具抓箱作业系统、机器人导航领域等，单个全景摄像机进行作业比多个摄像机进行配合作业存在统一无需配准的优点，这与机器视觉领域的高精度要求是一致的，且价格上具有绝对优势。另外，随着全景理念逐渐被接受，更多全景潜在的应用正逐步浮现。如在车身安装具有广角视野的全景摄像头，为用户倒车提供实时参考影像；私人住宅室内外的全景监控等等。超高清数字全景摄像已经悄无声息的占领着监控行业一定的比重。随着超高清数字视频监控市场的迅速发展，以及从节能高效的理念出发，超高清数字全景摄像机将是目前最为理想的产品。四、风险分析4.1 技术风险本项目的核心技术主要有全景成像设备的研发，超高清数字视频处理平台的研发，以及图像矫正算法的设计实现。目前我们已经设计实现了所需的全景成像设备原型系统，包括环眼式全景采集平台和抗震型车载式折反射全景采集平台；开发实现了基于DSP+FPGA异构双核的嵌入式超数字高清视频系统高速处理平台；提出了高效的环眼图像实时校正算法和高效的折反射全景实时柱面展开算法，并验证了算法的有效性。因此，本项目的核心技术已不存在风险。项目的技术风险主要存在于产品的工程化方面，即如何利用现有的核心技术，制造出满足市场需要的，健壮稳定的商业产品，并且产品可通过工业化形式批量生产。我们通过对原型系统进行近4个月的拷机试验已初步规避了这一部分的风险。针对上述产品工程化方面可能存在的风险，我们将主要采取如下对策：l 科学管理，合理安排，采取螺旋递进方式，逐步进行产品的开发。先开发出原型系统，然后进行功能测试，满足要求后，再进行产品的样品试制，对样品进行各项耐环境性检测，达到要求后，再进行小批量的试制，乃至产品的中试。l 强强联合，优势互补，寻找本行业内具有丰富的产品开发、生产的企业进行合作，增强对核心技术进行工程化的能力，将技术风险降到最低。4.2 市场风险本项目的市场风险主要存在于市场价格波动。随着潜在进入者与行业内现有竞争对手两种竞争力量的逐步加剧，各公司会采取“价格战”策略打击竞争对手，因而引起公司产品价格波动，进而影响公司收益。这方面的市场风险对公司的发展不会构成很大威胁，因为本产品初期的利润空间较大，留有较大的降价空间。另外，虽然目前，我们的产品在市场上占有较大优势。但市场会发展与变化，类似的竞争产品随着时间的推移可能会出现。这时，我们可通过产品的更新换代打击潜在竞争对手。针对上述可能存在的市场风险，我们将主要采取如下对策来降低影响：l 进一步提高产品质量，降低产品成本，提高产品综合竞争力，增强产品适应市场变化的能力；l 加快对新产品的开发进度和加强对交通行业信息化领域前沿技术的研究与探索，增强市场应变能力，丰富产品结构；l 建立一套完善的市场信息网络体系，制定合理的销售价格，增强公司盈利能力；l 寻求各地交通管理部门及有关信息技术公司的支持；l 实施品牌战略。4.3 经营管理风险在经营管理方面的风险主要有：l 公司为稳定技术人员和吸引外部优秀人才，必将采取一系列的奖励措施，因此人力成本的投入必然会逐步增加。同时，由于公司处于创业阶段，工作环境、福利待遇在开始时同其他公司相比可能会存在一定差距，从而增加了引进高素质人才的难度。我们可以通过校企合作，利用国防科技大学等科研院所的人才优势规避这方面的风险。l 随着公司规模的急剧膨胀，公司组织结构、管理方法可能不适应不断变化的内外环境。我们可以根据环境变化，适时调整公司结构。针对上述可能存在的经营风险，我们将主要采取如下对策来降低影响：l 推行目标成本管理，加强成本控制；l 采取内部培训、外部培训等多种措施，提高管理团队的整体素质；l 倡导组织创新、思想创新，以适应不断变化的外部环境。4.4 财务风险公司在发展初期，财务风险主要体现为资金短缺风险，即资金不能满足公司快速发展的需要。针对可能存在的财务风险，我们从以下方面尽可能规避这方面风险：1) 我们是在项目产品研发和市场开拓积累到一定程度后再正式启动本项目，从而规避了前期的投入与资金不可预见性。2) 本项目的技术来源全部是自主创新，且技术团队骨干成员均为来自于国防科技大学等技术专家，而且技术专家作为公司原创人员，已达成一致意见，在公司初创时期不拿公司工资，从而极大地降低了公司的人力成本。3) 在具体的项目实施时，公司除牢牢地控制核心技术和项目产品外，其他的项目工作包括工程实施将尽量外包，从而有效地降低了现金流压力，从根本上控制了项目实施的资金风险。五、管理制度5.1 组织结构以创新精神大胆改革原有的管理模式，打破传统的劳动分工理论，再造业务流程，结合开放式知识型企业的特点，建立起跨越职能部门界限和以满足顾客、市场需求为核心的工作团队，力求实现组织结构的扁平化和柔性化。公司组织结构以授权型、扁平化、动态性为主要特征，淡化部门界限，改变传统组织结构的刚性，增强快速反应能力，以实现公司整体最优而不是单个部门或环节最优。公司组织结构图如下：董事会 监事会 总经理市场部研发部软件部行政财务部 为防止出现“内部人控制”现象，公司将进一步完善法人治理结构，拟设立独立董事两名。5.2 管理模式以合作化人性管理思想为指导，以目标管理为基础、以项目管理为核心，同时实施数字化管理、柔性管理、知识管理。l 目标管理：将公司三年发展规划确定的目标层层分解、落实，明确责任，以目标为尺度进行考核。l 数字化管理：利用先进的信息技术建立公司的内部网络，实现资源共享与信息的快速传递。l 柔性管理：提倡“人性为本”，建立柔性组织，实行弹性工作，提供特色柔性产品、服务，增强公司灵活性、适应性和创新性。l 知识管理：知识经济时代，企业竞争优势来自对知识资源的开发和利用。公司将建立基于内