近日，安森美宣布，其Hyperlux圖像傳感器系列產(chǎn)品現(xiàn)已引入NVIDIA DRIVE平臺(tái)，可大大增強(qiáng)自動(dòng)駕駛汽車的視覺能力并提高安全性。借助這種技術(shù)組合，自動(dòng)駕駛系統(tǒng)可以充分發(fā)揮Hyperlux傳感器的優(yōu)勢(shì)，能夠在任何光照條件下捕獲到更多細(xì)節(jié)。

 

 

過去早期無人駕駛車輛主要使用激光雷達(dá)傳感器，但近年來計(jì)算機(jī)視覺發(fā)展迅速，低成本的視覺傳感系統(tǒng)在無人駕駛領(lǐng)域也得到廣泛應(yīng)用，而視覺SLAM技術(shù)更是將研究推向了一個(gè)新的高度，成為無人駕駛領(lǐng)域重要的研究方向。

 

此外，早前MetaAI在官網(wǎng)發(fā)布了基礎(chǔ)模型SegmentAnything Model（SAM）并開源，其本質(zhì)是用GPT的方式（基于Transform 模型架構(gòu)）讓計(jì)算機(jī)具備理解了圖像里面的一個(gè)個(gè)“對(duì)象”的通用能力。

 

SAM模型建立了一個(gè)可以接受文本提示、基于海量數(shù)據(jù)訓(xùn)練而獲得泛化能力的圖像分割大模型。

 

圖像分割是機(jī)器視覺中的一項(xiàng)重要任務(wù)，其有助于識(shí)別和確認(rèn)圖像中的不同物體，把它們從背景中分離出來，這在自動(dòng)駕駛（檢測(cè)其他汽車、行人和障礙物）、醫(yī)學(xué)成像（提取特定結(jié)構(gòu)或潛在病灶）等應(yīng)用中特別重要。

 

 

機(jī)器視覺（MachineVision）是人工智能正在快速發(fā)展的一個(gè)分支。

 

根據(jù)CBInsight數(shù)據(jù)，當(dāng)前中國(guó)已是繼美國(guó)、日本之后的第三大機(jī)器視覺領(lǐng)域應(yīng)用市場(chǎng)。

 

從市場(chǎng)規(guī)模方面來看，作為新興技術(shù)和產(chǎn)業(yè)，中國(guó)機(jī)器視覺行業(yè)規(guī)模仍較小，但增速遠(yuǎn)快于全球，處于高速成長(zhǎng)的階段。GGII預(yù)計(jì)至2025年機(jī)器視覺市場(chǎng)規(guī)模將超過1200億元，行業(yè)有長(zhǎng)期廣闊的發(fā)展前景。

 

機(jī)器視覺全景結(jié)構(gòu)圖：

 

 

 

01、機(jī)器視覺行業(yè)概覽

 

根據(jù)美國(guó)制造工程師協(xié)會(huì)(SME)機(jī)器視覺分會(huì)對(duì)機(jī)器視覺的定義，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。

 

機(jī)器視覺是由人工智能、計(jì)算機(jī)科學(xué)、圖像處理和模式識(shí)別等諸多領(lǐng)域合作完成的。

 

通過計(jì)算機(jī)、圖像傳感器及其他相關(guān)設(shè)備模擬人類視覺功能的技術(shù)，以賦予機(jī)器“看”和“認(rèn)知”的能力。

 

 

機(jī)器視覺設(shè)備一般包括兩個(gè)部分。1）“視”，即系統(tǒng)的硬件組成部分，主要包括：光源、鏡頭、工業(yè)相機(jī)、圖像采集卡；2）“覺”，即系統(tǒng)的視覺處理軟件。

機(jī)器視覺包括識(shí)別、測(cè)量、定位和檢測(cè)四大功能，其中檢測(cè)技術(shù)難度最高。

機(jī)器視覺工作流程:

 

 

在工業(yè)領(lǐng)域，機(jī)器視覺相對(duì)人眼視覺存在顯著優(yōu)勢(shì)。

機(jī)器視覺擁有精度高、速度快、適應(yīng)性強(qiáng)、可靠性高、效率高等人工視覺無法比擬的優(yōu)勢(shì)。

在我國(guó)人工成本增加、數(shù)字化轉(zhuǎn)型、制造業(yè)效率和質(zhì)量要求提高的大背景下，正在逐步替代人工。

機(jī)器視覺和人眼視覺對(duì)比：

 

 

02、機(jī)器視覺產(chǎn)業(yè)鏈

機(jī)器視覺可分為上游（硬件、算法軟件）、中游（視覺系統(tǒng)、視覺裝備集成）和下游終端應(yīng)用。

上游涉及的行業(yè)范圍較為寬廣，主要包括光源、工業(yè)鏡頭、工業(yè)相機(jī)、圖像采集卡和軟件及算法平臺(tái)等環(huán)節(jié)；中游是機(jī)器視覺產(chǎn)業(yè)鏈最核心的環(huán)節(jié)，由視覺系統(tǒng)和視覺裝備集成構(gòu)成；下游為應(yīng)用領(lǐng)域，廣泛應(yīng)用到電子、半導(dǎo)體、機(jī)器人、汽車、醫(yī)療等各行各業(yè)。

 

資料來源：《中國(guó)工業(yè)機(jī)器視覺產(chǎn)業(yè)發(fā)展白皮書》

 

在一個(gè)典型的機(jī)器視覺系統(tǒng)中，光源及光源控制器、鏡頭、相機(jī)等硬件部分負(fù)責(zé)成像，視覺控制系統(tǒng)負(fù)責(zé)對(duì)成像結(jié)果進(jìn)行處理分析、輸出分析結(jié)果至智能設(shè)備的其他執(zhí)行機(jī)構(gòu)。

機(jī)器視覺應(yīng)用系統(tǒng)包括圖像捕捉、光源系統(tǒng)、圖像數(shù)字化模塊、數(shù)字圖像處理模塊、智能判斷決策模塊和機(jī)械控制執(zhí)行模塊。

 

 

光源及光源控制器

光源控制器與光源二者搭配使用，光源控制器為光源供電，控制光源的照明狀態(tài)（亮/滅）、亮度、頻閃等。

光源的好壞在于對(duì)比度、亮度和對(duì)位置變化的敏感程度，機(jī)器視覺行業(yè)主要采用LED光源產(chǎn)品。

目前沒有通用的機(jī)器視覺照明設(shè)備，針對(duì)每個(gè)特定的應(yīng)用實(shí)例有個(gè)性化的方案，以達(dá)到最佳效果。

 

 

光源行業(yè)高端市場(chǎng)由CCS和AI等外企主導(dǎo)，中低端市場(chǎng)國(guó)產(chǎn)化率超過90%，國(guó)產(chǎn)化程度高，競(jìng)爭(zhēng)比較激烈。

國(guó)內(nèi)廠商中奧普特是市占率最大的企業(yè)，主要參與廠商還包括沃德普和緯朗光電、大族激光、義眾實(shí)業(yè)等。

國(guó)內(nèi)外光源主要企業(yè)：

 

 

工業(yè)鏡頭

鏡頭相當(dāng)于人眼的晶狀體，是機(jī)器視覺采集和傳遞被攝物體信息過程的起點(diǎn)，所使用的的鏡頭為工業(yè)級(jí)鏡頭。需要更小的光學(xué)畸變、足夠高的光學(xué)分辨率、豐富的光譜響應(yīng)選擇等，以滿足不同場(chǎng)合視覺系統(tǒng)的應(yīng)用需求。

市場(chǎng)格局方面來看，外企在高端市場(chǎng)市占率較高國(guó)內(nèi)企業(yè)主推性價(jià)比，目前中低端市場(chǎng)國(guó)產(chǎn)化率近80%。

工業(yè)鏡頭環(huán)節(jié)主要布局廠商有東正光學(xué)、慕騰光、普密斯，以及聯(lián)創(chuàng)電子、聯(lián)合光電、鳳凰光學(xué)和宇瞳光學(xué)等。

 

 

工業(yè)相機(jī)

相機(jī)是機(jī)器視覺中的圖像采集單元，相當(dāng)于人眼的視網(wǎng)膜，將光信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)。

通過鏡頭的光學(xué)聚集于像平面、生成圖像，采集圖像后輸出模擬或數(shù)字信號(hào)，這些信號(hào)在視覺控制系統(tǒng)中重建為灰度或彩色矩陣圖像。

工業(yè)相機(jī)以歐美進(jìn)口為主，國(guó)產(chǎn)品牌從低端市場(chǎng)開始逐步進(jìn)口替代。

目前奧普特、?？禉C(jī)器人（?？低曌庸荆⒋蠛銏D像和華?？萍迹ù笕A股份子公司）均已具備工業(yè)相機(jī)生產(chǎn)能力。

圖像處理軟件及算法平臺(tái)

機(jī)器視覺系統(tǒng)中，軟件以及系統(tǒng)是核心，能為整套方案帶來更高的產(chǎn)品溢價(jià)。

機(jī)器視覺開發(fā)工具主要有兩種類型，一種是包含多種處理算法的工具包，另一種是專門實(shí)現(xiàn)某一類特殊工作的應(yīng)用軟件。

底層算法難度巨大，外企幾乎壟斷底層算法、本土廠商正積極突圍。目前國(guó)內(nèi)僅有少數(shù)企業(yè)具有自研算法庫(kù)。

國(guó)內(nèi)軟件和算法環(huán)節(jié)代表廠商包括凌云光、深科達(dá)、商湯科技、虹軟科技和云從科技等。

圖像采集卡和圖像處理器環(huán)節(jié)廠商包括維視圖像、凌云光、凌華科技、北京君正、富瀚微、高新興等。

 

 

機(jī)器視覺設(shè)備和集成

視覺裝備是在視覺系統(tǒng)基礎(chǔ)上添加自動(dòng)化裝備構(gòu)成。

除了自主研發(fā)、生產(chǎn)并銷售標(biāo)準(zhǔn)化的機(jī)器視覺核心部件，機(jī)器視覺廠商也深度結(jié)合下游實(shí)際場(chǎng)景，以整體解決方案的模式提供成套系統(tǒng)。

國(guó)內(nèi)廠商在集成端發(fā)展迅速，尤其是在一些外資還沒有布局的領(lǐng)域、或者非標(biāo)自動(dòng)化領(lǐng)域如3C等。

當(dāng)前國(guó)內(nèi)集成廠商單純進(jìn)行二次開發(fā)利潤(rùn)空間較小，在某一行業(yè)下游完成良好布局之后，有望嘗試逐步向上游底層開發(fā)延伸，進(jìn)行核心軟硬件的進(jìn)口替代。

國(guó)內(nèi)機(jī)器視覺設(shè)備環(huán)節(jié)主流供應(yīng)商包括天準(zhǔn)科技、凌云光、奧普特、矩子科技、美亞光電、精測(cè)電子、賽騰股份、奧比中光、勁拓股份、先導(dǎo)智能、康鴻智能等。

系統(tǒng)集成商主要布局者有凌云光、精測(cè)電子、依圖科技、智泰科技、維視圖像、格林深瞳等。

 

 

從機(jī)器視覺全球整體市場(chǎng)格局來看，國(guó)產(chǎn)品牌在中低端市場(chǎng)具有競(jìng)爭(zhēng)力，高端市場(chǎng)仍由海外品牌主導(dǎo)。

基恩士、康耐視兩大巨頭壟斷全球多數(shù)市場(chǎng)份額，合計(jì)全球市占率超50%。

且兩大國(guó)際巨頭都有較強(qiáng)的盈利能力，因此也反映了機(jī)器視覺得具有較高的行業(yè)壁壘，這主要源于機(jī)器視覺行業(yè)具有“技術(shù)密集”與“工藝密集”這兩大特性。

我國(guó)自1998年開始引入機(jī)器視覺系統(tǒng)以來，參與機(jī)器視覺產(chǎn)業(yè)發(fā)展的企業(yè)逐年增長(zhǎng)。

根據(jù)企查查數(shù)據(jù)，2010年至2019年每年新增行業(yè)內(nèi)相關(guān)企業(yè)呈現(xiàn)逐年增長(zhǎng)的趨勢(shì)，到達(dá)2019年時(shí)，當(dāng)年新增機(jī)器視覺企業(yè)數(shù)已達(dá)819個(gè)，達(dá)到近年來新增值的頂峰。

2020年以來，受疫情影響以及行業(yè)內(nèi)集中度的提升，每年新增企業(yè)數(shù)逐漸放緩，2021年共計(jì)新增278家機(jī)器視覺相關(guān)企業(yè)，市場(chǎng)格局仍較為分散。

機(jī)器視覺產(chǎn)業(yè)鏈及部分代表廠商：

 

資料來源：長(zhǎng)城證券

 

機(jī)器視覺是智能制造裝備的關(guān)鍵零部件，當(dāng)前90%制造業(yè)企業(yè)有自動(dòng)生產(chǎn)線，但僅40%實(shí)現(xiàn)數(shù)字化管理，5%打通工廠數(shù)據(jù)，1%使用智能化技術(shù)，多數(shù)場(chǎng)景下仍靠人工或簡(jiǎn)單設(shè)備進(jìn)行識(shí)別、檢測(cè)。

根據(jù)康耐視數(shù)據(jù)，估計(jì)在全球3.6億制造業(yè)工人中，視覺質(zhì)檢人員約3,500萬人，全球每年僅因視覺檢測(cè)而產(chǎn)生的人工成本就超過3,000億美元。

而人工成本的節(jié)約只是機(jī)器視覺為下游帶來價(jià)值增值的其中一環(huán)，若考慮產(chǎn)品質(zhì)量和一致性的提升、數(shù)字化生產(chǎn)，以及機(jī)器視覺在高精度、復(fù)雜場(chǎng)景下的增量應(yīng)用。

總體來看，中國(guó)工業(yè)增加值占全球比例正不斷提升，未來在自動(dòng)駕駛、醫(yī)療成像、工業(yè)機(jī)器人等各類高速成長(zhǎng)的行業(yè)帶動(dòng)下，有望提振機(jī)器視覺行業(yè)需求，行業(yè)市場(chǎng)前景廣闊。