光学镜头数字安防领域市场发展分析

光学镜头数字安防领域市场发展分析 一、 光学镜头数字安防领域市场发展 数字安防是指以视频物联为核心，集信息采集、分析及管理等功能为一体的安防及物联业务，其为传统安防业务升级转型而来，依托大数据、云计算、移动互联技术发展，并不断拓宽行业外延。传统安防主要包括视频监控、出入口控制与管理、入侵报警、楼宇对讲等细分行业，在人工智能等新一代信息技术快速发展的背景下，安防行业已由视频监控逐步升级到视频物联，行业经营范围进一步扩大。以海康威视、大华股份为代表的安防企业持续推进视频物联业务转型，将云计算、AI、大数据等新兴技术与传统安防产品结合，不断推出应用于智慧金融、智慧园区、智慧社区、智慧制造、智慧物流等各场景的解决方案，安防行业从单一的安全领域向多元化行业应用方向发展，旨在提升生产效率、提高生活智能化程度，为更多的行业和人群提供可视化、智能化解决方案。 视频以其直观准确及时和丰富的信息内容而广泛应用于许多场合，扮演越来越重要的角色，视频物联是物联网未来最重要的数据入口之一，下游需求扩张，且新需求源源不断地涌现。 1、光学镜头新装市场需求持续增长 近年来，人工智能、大数据、物联网、生物特征识别等新一代信息技术与安防行业快速融合应用，有效支撑了平安城市、、智慧城市建设，为创新社会治理、实现中国之治做出了重大贡献。国家财政公共安全支出每年稳定增长，从2012年公共安全支出7，112亿元至2019年成倍增长至13，902亿元。十四五期间，国家提出建设更高水平的平安中国，各级政府将深入推进新型平安城市、社会治理、智慧城市等重大项目建设，实施城市大脑、平安乡村、智慧社区等重大工程，持续拉动数字安防需求。同时，边防、海防、森林防护、轨道交通安全等国家整体安全防控体系信息化建设推动光学镜头深化应用。随着我国经济社会发展和智慧城市建设步伐的加快，新基建工程项目等内生需求旺盛，数字化转型、智能化提升、融合化创新将步入快车道，与此紧密相关的智慧交通、智慧医疗、智慧制造、智慧能源、智慧环保、智慧社区、智安小区等将成为新的市场热点。 5G物联网AI技术发展为光学镜头应用创造更多可能。相比于4G，5G高带宽、低延时、广连接的特点使得万物互联、海量数据传输成为可能，超高清监控画面中的有效信息数量呈倍速增长，不仅有利于家庭、社区、店铺、农田等泛家庭场景的安防体系建设，也可以满足医疗、港口、矿山等行业借助视频进行远程辅助操作的需要。另一方面，物联网技术的发展带动了终端数量的快速增长，安防企业不断探索挖掘摄像头的新功能和新应用，为用户创造多层安全保障。在大数据、人工智能等新一代技术的驱动下，安防行业市场应用不断外延，园区、工地、校园等细分市场需求不断涌现。 2、光学镜头存量市场更新升级 随着信息技术及电子产业快速发展人民经济水平不断提高，安防系统建设已经由满足基本治安需求层次提升至数字安防层面。安防体系的升级改造成为未来的需求增长点，视频监控、AI识别等前端设备迎来大规模发展空间。以视频监控为例，当前安防行业正处于网络高清阶段尾声和智能阶段的起点，传统安防产品存在解像力低、低照性能差等特点，无法实现高清视频图像采集并支撑智能分析，仅解决了看得见的问题，在看得清和看得懂层面仍有较大差距。根据中安网统计，2018年安防智能渗透率仅为5%，产品3-5年后升级换代需求有望成为存量市场增长动力，带动新一轮镜头产品的升级换代和深化应用。安防行业向超高清、网络化、移动化、智能化、云化的智慧化方向发展，促使光学镜头产品向超高清、低照度、变焦等趋势升级更新。 来自新兴市场增长及存量市场更新换代的需求持续推动光学镜头深化应用。根据TSR2021年镜头市场调研报告显示，2017年全球数字安防镜头市场出货量为18，590万颗，2020年受疫情略有影响但2021年迅速恢复，年出货量增长至43，528万颗。预计未来几年全球数字安防镜头市场仍将保持稳步增长，至2025年出货量将达到55，000万颗，收入增长至约1，748．50百万美元。 随着技术的快速发展，市场对视频、图像采集的要求经历了看得见向看得清的转变，并逐步向看得懂升级，超高清镜头不断普及。随着5G应用的不断普及、人工智能技术发展，人脸识别、车牌识别等人工智能应用对视频清晰度提出了更高要求，国家政策大力推进超高清视频的应用，工业和信息化部印发的《超高清视频产业发展行动计划（2019-2022年）》明确指出安防行业是4K摄像头的主要应用领域，重点推动超高清摄像头的规模应用。政策推动及技术发展需要促使光学镜头不断走向高清化，根据TSR2021年镜头市场调研报告显示，高清镜头目前已成为市场主流，出货量占比达到80%左右，预计未来高清及超高清镜头出货量占比将进一步提升，并逐步淘汰标清产品。 目前在以出货量计算的安防镜头市场中，定焦镜头占主导地位，根据TSR报告统计，安防定焦镜头出货量分别为24，983．40万颗、30，467．50万颗及35，567．40万颗，占安防镜头总出货量的80%左右。安防变焦镜头出货量分别为6，266．60万颗、7，032．50万颗及7，960．10万颗，增长迅速，2018年至2021年复合增长率达18．54%。变焦镜头与定焦镜头相比在视野切换、观测范围覆盖、动态追踪、细节放大等方面具备显著的性能优势，在各个需要视觉成像的领域，进一步提升成像质量和成像效果是长期的趋势和永恒的追求。随着变焦镜头工艺技术不断成熟、成本降低并进一步实现小型轻量化，将呈现出更大倍率的变焦替代更小倍率的变焦；变焦替代部分定焦；相同倍率下由解像力更高、靶面更大的变焦镜头替代原有产品等行业应用及技术升级趋势。因此，随着技术的进步，变焦镜头渗透率将逐步提高。具体来看，对变焦镜头的需求主要体现在：①在智慧城市、、边海防、无人区安全建设等发展背景下，安防对于远距离、大场景的监控需求不断提高，定焦镜头无法满足相应需求，如农村、广场等监控场景复杂，较难通过安装几颗定焦镜头覆盖全部范围，而仅一颗变焦镜头即可实现不同距离的监控，满足监控需求；②随着人脸识别、步态识别、行为监测等人工智能应用的发展，需要对人物从远至近移动时进行实时追踪，镜头必须具备变焦功能才能实现；③对画面清晰度及细节观测的追求：人工智能一般需要画面具备较高的清晰度，而镜头变焦倍率越大，就能将越小的物体放大到一定程度，有利于捕捉更微小的细节，提升识别度，定焦镜头本身无法实现细节放大，若通过算法实现数码变焦则会损失画面清晰度，变焦镜头优势显著。在技术和产品革新趋势的带动下，变焦镜头将广泛应用到各类视频监控、视频物联领域。根据相关行业研报及安防镜头市场主要参与者对市场需求的判断，行业变化趋势给光学镜头提出了更高的要求，变焦镜头是趋势之一，且这一趋势会随着光学镜头厂商在变焦镜头设计与制造技术的提高而愈加明显。根据TSR报告预测，变焦镜头出货量占比预计将从2021年的18．29%提升至2025年的25．15%，呈现增长趋势。除此之外，随着光学镜头在数字安防各个领域的规模应用，具备小型轻量化、低成本、高制造效率的镜头具备更大竞争优势。 二、 光学镜头发展历程 我国大陆光学镜头产业起步较晚，2000年之后才有部分光学企业涉足民用光学镜头市场。2008年之前，国内光学镜头市场基本上被被日本、德国品牌所垄断，安防监控市场、手机市场、医疗影像市场的光学图像设备上基本没有中国大陆自主生产的镜头，中国台湾企业生产的镜头产品也仅出现在少数较为低端的设备上。2008年之后，随着镜头制造工业日益成熟，光学产品成本逐步降低，日本的光学技术逐渐扩散到邻近国家和地区，包括中国台湾、韩国以及中国大陆在光学镜头生产上的规模日益扩大，涌现出像中国台湾大立光、亚洲光学等具有世界先进水平的企业。 三、 光学镜头产业链 光学镜头属于光电产业链的重要部分。其中上游产业链由光学玻璃、光学塑料等光学原材料供应商和镜片、滤光片等光学元件供应商组成。光学镜头及镜头模组是光学成像系统中的核心组成部分，其通过光学折射原理将需拍摄的景物聚焦到图像传感器芯片上，实现光学成像。 作为产业链中游，光学镜头是光电技术结合最紧密的部分，是制造各种光电产品、光学仪器的核心，需要根据下游不同应用领域的差异化需求进行研发、设计和生产，具备较高的技术门槛。下游为光电技术与视频监控、人工智能、智能制造、物联网、工业检测、智能车载、激光显示等领域结合而成的各类产品，应用领域广泛。 随着光电子技术以及移动互联网、物联网、人工智能等技术快速发展，作为重要信息输入端口的光学镜头，应用范围从传统的相机、光学显微镜、望远镜等领域向视频监控、智能手机等领域充分渗透，并不断拓展到机器视觉、自动驾驶、人工智能、生物识别、物联网等热门应用领域。光学镜头设计及精密制造技术、光学材料开发及光学元件加工技术的不断进步使光学镜头在功能和性能方面得到快速发展，成为智慧城市、智慧交通、智能制造、航空航天、空间探测、遥感观测、半导体制造、生物医疗等关键领域发展的重要支撑。 四、 光学镜头类别 光学镜头具备多维分类方式，按照焦距是否可变划分为变焦镜头和定焦镜头，按照镜片材质不同可划分为玻璃镜头、塑料镜头、玻塑混合镜头，不同类别镜头具备不同特点。 光学镜头的焦距决定了其拍摄范围，光学镜头根据焦距是否可变划分为变焦镜头和定焦镜头，定焦镜头焦距唯一，为固定值，变焦镜头焦距可变，为一段范围，其中变焦倍率为其最长焦距与最短焦距的比值，代表焦距变化范围的大小。 定焦镜头及不同倍率的变焦镜头因具备不同的优缺点而拥有不同的应用场景。相较定焦镜头，变焦镜头的焦距为一段区间，一颗镜头即能覆盖多颗不同焦距定焦镜头的拍摄范围，实现不同距离及视场角的自由切换，尤其在拍摄对象为动态或被摄物体位于较远距离时，镜头可以在不损失画面清晰度的前提下通过光学变焦实现对拍摄对象的快速跟踪及高清画面的捕捉，具备较大优势及应用前景。 但由于变焦镜头结构复杂，相对运动的光学元件较多，通常由多枚光学镜片组合，依靠机械结构保证光学镜片位置，通过电路控制实现光学镜片的移动，以满足不同距离下的成像需求，融合光学、机械、电子等多学科技术，设计过程需考虑镜片移动过程中各个焦距的性能情况，并保证各焦距下的成像质量、解像力、畸变等多项参数的一致性，技术门槛极高，且变焦倍率越大，技术难度越高。因其极高的设计及加工难度，变焦镜头早期停留在理论研究及小范围应用阶段。 21世纪以来，随着光学设计技术、光学冷加工技术、精密机械加工技术的发展，变焦镜头进入快速发展时期，几乎所有之前定焦镜头出现的领域，都有变焦镜头替代的身影，包括相机镜头、电影镜头、安防镜头、手机镜头、无人机镜头、视讯会议镜头等。 尽管如此，变焦镜头若要与定焦镜头的解像力、成像质量等规格指标达到相同水平仍具备极高技术难度，即使在每个焦距下均实现与定焦镜头相同的成像质量，也会因其需要更多的镜片实现变焦功能而致使镜头整体体积庞大、重量较重。因其设计难度、体积重量、制造成本等因素，变焦镜头在下游终端的应用仍具有较大突破空间。 在对成像画质要求极为严苛的领域，如半导体检测、电影拍摄、医疗检测等，或对体积、重量及规模制造要求较高的领域如无人机、车载、手机、智能家居、AR/VR镜头等，目前仍更多使用定焦镜头。未来随着多组元联动式变焦光学系统设计、玻塑混合光学系统设计等技术的进一步发展，在保证成像质量的情况下，变焦镜头体积进一步缩小、成本进一步降低，预计会带来更大的市场空间。 光学镜头根据使用的镜片材质不同可分为玻璃镜头、塑料镜头、玻璃塑料混合镜头（简称玻塑混合镜头）。由于不同材质镜片在材料特性、加工工艺、透光率等方面存在较大差异，因此最终的适用范围也不同：塑料镜片具有重量轻、体积小、可塑性强且量产能力高等特点，广泛应用于对体积要求严苛并追求大规模量产的镜头设计、生产中，如智能手机镜头；玻璃镜片透光率高、耐热性好，但对模造技术、镀膜工艺、精密加工等方面具有较高的要求，量产能力低，应用于对光学性能或使用环境要求较高的领域，如单反相机、安防视频监控、机器视觉等；玻塑混合镜头结合