機(jī)器視覺應(yīng)用領(lǐng)域廣闊,發(fā)展空間巨大。橫向上,機(jī)器視覺的應(yīng)用將滲透至更多行業(yè)領(lǐng)域;縱向上,機(jī)器視覺在現(xiàn)有領(lǐng)域的深度拓展將帶來新的行業(yè)增長(zhǎng),以手機(jī)的生產(chǎn)制造為例,機(jī)器視覺已經(jīng)幾乎應(yīng)用于零件、模組到整機(jī)等各個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)。

文︱慧小

圖︱網(wǎng)絡(luò)

機(jī)器視覺逐漸滲入社會(huì)生活的方方面面。在人臉識(shí)別、圖片識(shí)別、視頻監(jiān)控、3D應(yīng)用等各領(lǐng)域,幾乎都能看到機(jī)器視覺的身影。對(duì)于工業(yè)領(lǐng)域而言,機(jī)器視覺的應(yīng)用更是大大降低了高危作業(yè)的危險(xiǎn)系數(shù),保障了工業(yè)生產(chǎn)的安全性和高效性。

機(jī)器視覺是人工智能范疇最重要的前沿分支,也是智能制造裝備的關(guān)鍵零部件。它在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛,包括視覺引導(dǎo)與定位、模式有無識(shí)別檢測(cè)、精準(zhǔn)測(cè)量測(cè)距、產(chǎn)品外觀檢測(cè)等。根據(jù)賽迪數(shù)據(jù)顯示,2019年,全球工業(yè)機(jī)器視覺市場(chǎng)規(guī)模達(dá)80億美元,中國(guó)工業(yè)機(jī)器視覺市場(chǎng)規(guī)模約為139億元。隨著工業(yè)數(shù)字化、智能化的逐漸深入,工業(yè)場(chǎng)景對(duì)機(jī)器視覺的需求不斷增加,推動(dòng)了機(jī)器視覺蓬勃發(fā)展。

全產(chǎn)業(yè)鏈齊頭并進(jìn)

機(jī)器視覺是通過光學(xué)的裝置和非接觸的傳感器,自動(dòng)地接收和處理一個(gè)真實(shí)物體的圖像,以獲得所需信息或用于控制機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的裝置。其產(chǎn)業(yè)鏈大致分為上游零部件,中游裝備及下游應(yīng)用。

上游零部件包括光源、工業(yè)鏡頭、工業(yè)相機(jī)、圖像采集卡、軟件及算法平臺(tái),占工業(yè)機(jī)器視覺產(chǎn)品總成本的80%左右,是產(chǎn)業(yè)鏈中絕對(duì)核心的環(huán)節(jié)。中游裝備包含視覺引導(dǎo)裝備、視覺識(shí)別裝備、視覺監(jiān)測(cè)裝備及視覺測(cè)量?jī)x器,能夠幫助企業(yè)提高生產(chǎn)柔性和智能化。下游應(yīng)用涉及的領(lǐng)域較為廣泛,包括電子、汽車、半導(dǎo)體、醫(yī)療設(shè)備等。

從盈利角度來看,工業(yè)領(lǐng)域的盈利略低,機(jī)器視覺企業(yè)想要實(shí)現(xiàn)較高的投資回報(bào)率,則需要擁有向上游核心零部件領(lǐng)域拓展能力。目前,國(guó)內(nèi)機(jī)器視覺企業(yè)正向工業(yè)領(lǐng)域滲透,工業(yè)視覺解決方案供應(yīng)商也在向上游核心零部件領(lǐng)域不斷拓展。

工業(yè)相機(jī)

工業(yè)相機(jī)的本質(zhì)是將光信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào),與普通相機(jī)相比,具有更高的傳輸能力、抗干擾能力以及穩(wěn)定的成像能力。根據(jù)芯片類型劃分,工業(yè)相機(jī)內(nèi)圖像傳感器可分為CCD與CMOS兩類。目前,國(guó)外品牌在市場(chǎng)份額中占有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)(如德國(guó)Basler、加拿大DALSA、瑞士Baumer等),中國(guó)品牌起步晚,起點(diǎn)低,正逐步滲透高端市場(chǎng)。近些年我國(guó)也逐步發(fā)展出一批自主研發(fā)工業(yè)相機(jī)的國(guó)產(chǎn)品牌,如大恒圖像、華�？萍�、海康機(jī)器人等。

鏡頭

鏡頭是機(jī)器視覺系統(tǒng)中最關(guān)鍵的成像部件,它對(duì)成像質(zhì)量?jī)?yōu)劣、算法實(shí)現(xiàn)效果有關(guān)鍵性的影響。光學(xué)鏡頭行業(yè)生產(chǎn)要求高、工藝復(fù)雜,需要多年的技術(shù)、生產(chǎn)工藝積累,所以國(guó)外老牌鏡頭廠商的優(yōu)勢(shì)相對(duì)明顯,品牌的影響力也比較大。國(guó)外知名廠商包括德國(guó)施耐德、德國(guó)卡爾蔡司、美國(guó)Navitar等,而國(guó)內(nèi)的工業(yè)鏡頭廠商大多體量較小,走高性價(jià)比路線。

光源

光源是影響視覺系統(tǒng)成像質(zhì)量的關(guān)鍵因素之一,為機(jī)器視覺應(yīng)用場(chǎng)景提供照明系統(tǒng)。在一個(gè)成功的工業(yè)機(jī)器視覺應(yīng)用中,光源需要突出目標(biāo)的特征,增加對(duì)比度,同時(shí)需要保證亮度和穩(wěn)定性,使物體位置變化不影響成像質(zhì)量。目前,光源正向著高端化的方向發(fā)展,而國(guó)內(nèi)外的視覺照明技術(shù)已經(jīng)相對(duì)成熟。早期市場(chǎng)大部分由海外企業(yè)占據(jù),近年來中國(guó)廠家逐步崛起,有部分專業(yè)的機(jī)器視覺光源制造商出現(xiàn),如奧普特、沃德普、緯朗光電等。

算法軟件及開發(fā)工具

對(duì)獲得的視覺信號(hào)進(jìn)行處理是機(jī)器視覺系統(tǒng)的關(guān)鍵所在,機(jī)器視覺軟件類似“大腦”,通過圖像處理算法完成對(duì)被測(cè)物的識(shí)別、定位、測(cè)量、檢測(cè)等功能,從而為進(jìn)一步?jīng)Q策提供所需信息。機(jī)器視覺圖像處理軟件一般分為兩類,一類是底層算法,主要使用者為集成商與設(shè)備上;另一類是二次開發(fā)的軟件包,主要供最終用戶使用。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展,算法及軟件也在不斷朝著集成化和高效化的方向發(fā)展。目前,圖像處理軟件仍以美、德等國(guó)主導(dǎo),國(guó)內(nèi)公司基本是基于開源軟件OpenCV或者第三方商業(yè)算法庫進(jìn)行二次開發(fā)。

(資料來源:賽迪顧問 2020,11)

機(jī)器視覺市場(chǎng)藍(lán)海

機(jī)器視覺廣泛應(yīng)用于電子及半導(dǎo)體、汽車制造、食品包裝、制藥等領(lǐng)域。其中,消費(fèi)電子、汽車和半導(dǎo)體是當(dāng)前機(jī)器視覺最主要的發(fā)展方向。當(dāng)前,消費(fèi)電子仍是工業(yè)機(jī)器視覺的主要應(yīng)用行業(yè),汽車制造成為工業(yè)機(jī)器視覺應(yīng)用的重要增長(zhǎng)點(diǎn),而半導(dǎo)體行業(yè)中的工業(yè)機(jī)器視覺應(yīng)用較為成熟。

根據(jù)前瞻產(chǎn)業(yè)研究院統(tǒng)計(jì)結(jié)果,電子及半導(dǎo)體設(shè)備占比約為46．6%,汽車制造是機(jī)器視覺應(yīng)用的第二大場(chǎng)景,約占15．3%左右;制藥業(yè)約占下游應(yīng)用的7．2%,主要應(yīng)用為藥品質(zhì)量的檢測(cè)。隨著2D視覺向3D視覺邁進(jìn),新興領(lǐng)域不斷拓展,如機(jī)械臂引導(dǎo)、AGV導(dǎo)航等,同時(shí)其在物流、醫(yī)療、安防等領(lǐng)域的應(yīng)用場(chǎng)景也在不斷豐富。

(圖片來源:前瞻研究院、智研咨詢、天風(fēng)證券研究所)

中國(guó)機(jī)器視覺發(fā)展前景廣闊

近年來,國(guó)家政府先后出臺(tái)了多項(xiàng)政策推動(dòng)數(shù)字化,人工智能等高科技產(chǎn)業(yè)發(fā)展。地方政府也根據(jù)自身產(chǎn)業(yè)特點(diǎn)推行了相關(guān)方案,加速“中國(guó)制造”向“中國(guó)智造”的轉(zhuǎn)變。這一系列的政策直接或間接的支持了以機(jī)器視覺為代表的智能制造細(xì)分領(lǐng)域,主要的發(fā)展規(guī)劃及產(chǎn)業(yè)政策包括《國(guó)家智能制造標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)指南》、《“十三五”先進(jìn)制造技術(shù)領(lǐng)域科技創(chuàng)新專項(xiàng)規(guī)劃》、《裝備制造業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化和質(zhì)量提升規(guī)劃》、《“十三五”國(guó)家科技創(chuàng)新規(guī)劃》等。

隨著我國(guó)配套基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)不斷完善,制造業(yè)總體規(guī)模持續(xù)擴(kuò)大,各個(gè)行業(yè)對(duì)自動(dòng)化和智能化生產(chǎn)的需求日益增多。依托于機(jī)器視覺技術(shù)的定位、識(shí)別、監(jiān)測(cè)、測(cè)量功能,可以極大的降低人眼工作的限制,盡早實(shí)現(xiàn)要素驅(qū)動(dòng)和產(chǎn)業(yè)升級(jí)。

機(jī)器視覺應(yīng)用領(lǐng)域廣闊,發(fā)展空間巨大。橫向上,機(jī)器視覺的應(yīng)用將滲透至更多行業(yè)領(lǐng)域;縱向上,機(jī)器視覺在現(xiàn)有領(lǐng)域的深度拓展將帶來新的行業(yè)增長(zhǎng),以手機(jī)的生產(chǎn)制造為例,機(jī)器視覺已經(jīng)幾乎應(yīng)用于零件、模組到整機(jī)等各個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)。

當(dāng)前,國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)形勢(shì)嚴(yán)峻,全球機(jī)器視覺行業(yè)呈現(xiàn)兩強(qiáng)對(duì)峙的狀態(tài),而中國(guó)正成為世界機(jī)器視覺產(chǎn)業(yè)發(fā)展最活躍的地區(qū)之一。未來,得益于經(jīng)濟(jì)持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型升級(jí)、制造業(yè)自動(dòng)化及智能化進(jìn)程加速、行業(yè)內(nèi)企業(yè)自主研發(fā)能力增強(qiáng)、機(jī)器視覺產(chǎn)品應(yīng)用領(lǐng)域的拓寬等因素,中國(guó)的機(jī)器視覺行業(yè)規(guī)模將進(jìn)一步增長(zhǎng),機(jī)器視覺行業(yè)將是藍(lán)海。

參考資料

賽迪2021機(jī)器視覺白皮書

2021中國(guó)機(jī)器視覺市場(chǎng)研究報(bào)告_前瞻產(chǎn)業(yè)研究院

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