2024機(jī)器視覺產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀及未來發(fā)展趨勢分析報(bào)告

• 黃文玉 2023年12月25日 來源：互聯(lián)網(wǎng) GGII 1464 97
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機(jī)器視覺是一項(xiàng)綜合技術(shù)，包括圖像處理、機(jī)械工程技術(shù)、控制、電光源照明、光學(xué)成像、傳感器、模擬與數(shù)字視頻技術(shù)、計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)(圖像增強(qiáng)和分析算法、圖像卡、 I/O卡等)。

機(jī)器視覺行業(yè)概況

機(jī)器視覺是人工智能正在快速發(fā)展的一個分支。簡單說來，機(jī)器視覺就是用機(jī)器代替人眼來做測量和判斷。機(jī)器視覺系統(tǒng)是通過機(jī)器視覺產(chǎn)品(即圖像攝取裝置，分CMOS和CCD兩種)將被攝取目標(biāo)轉(zhuǎn)換成圖像信號，傳送給專用的圖像處理系統(tǒng)，得到被攝目標(biāo)的形態(tài)信息，根據(jù)像素分布和亮度、顏色等信息，轉(zhuǎn)變成數(shù)字化信號;圖像系統(tǒng)對這些信號進(jìn)行各種運(yùn)算來抽取目標(biāo)的特征，進(jìn)而根據(jù)判別的結(jié)果來控制現(xiàn)場的設(shè)備動作。

機(jī)器視覺是一項(xiàng)綜合技術(shù)，包括圖像處理、機(jī)械工程技術(shù)、控制、電光源照明、光學(xué)成像、傳感器、模擬與數(shù)字視頻技術(shù)、計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)(圖像增強(qiáng)和分析算法、圖像卡、 I/O卡等)。一個典型的機(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。

機(jī)器視覺系統(tǒng)最基本的特點(diǎn)就是提高生產(chǎn)的靈活性和自動化程度。在一些不適于人工作業(yè)的危險(xiǎn)工作環(huán)境或者人工視覺難以滿足要求的場合，常用機(jī)器視覺來替代人工視覺。同時，在大批量重復(fù)性工業(yè)生產(chǎn)過程中，用機(jī)器視覺檢測方法可以大大提高生產(chǎn)的效率和自動化程度。

機(jī)器視覺檢測系統(tǒng)采用CCD照相機(jī)將被檢測的目標(biāo)轉(zhuǎn)換成圖像信號，傳送給專用的圖像處理系統(tǒng)，根據(jù)像素分布和亮度、顏色等信息，轉(zhuǎn)變成數(shù)字化信號，圖像處理系統(tǒng)對這些信號進(jìn)行各種運(yùn)算來抽取目標(biāo)的特征，如面積、數(shù)量、位置、長度，再根據(jù)預(yù)設(shè)的允許度和其他條件輸出結(jié)果，包括尺寸、角度、個數(shù)、合格 / 不合格、有 / 無等，實(shí)現(xiàn)自動識別功能。

機(jī)器視覺產(chǎn)業(yè)鏈主要由上游原材料零部件、中游裝備制造以及下游終端應(yīng)用行業(yè)構(gòu)成。從深度來看，機(jī)器視覺的應(yīng)用覆蓋產(chǎn)業(yè)鏈的多個環(huán)節(jié)。以手機(jī)的制造為例，機(jī)器視覺可應(yīng)用在結(jié)構(gòu)件生產(chǎn)、模組生產(chǎn)、成品組裝、錫膏和膠體的全制造環(huán)節(jié)，例如IPhone生產(chǎn)全過程就需要70套以上的機(jī)器視覺系統(tǒng)。從廣度上看，機(jī)器視覺的下游行業(yè)眾多，包括汽車、3C電子、半導(dǎo)體、食品飲料、光伏、物流、醫(yī)藥、印刷、玻璃、金屬、木材等。

機(jī)器視覺產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀分析

從全球市場來看，2015-2021年期間，全球機(jī)器視覺市場規(guī)模連年增長。根據(jù)GGII數(shù)據(jù)顯示，2021年全球機(jī)器視覺市場規(guī)模已達(dá)到804億元，同比增長12.15%，相較2015年全球機(jī)器視覺市場規(guī)模增長了426.12億元。

如今，中國正成為世界機(jī)器視覺發(fā)展最活躍的地區(qū)之一，應(yīng)用范圍涵蓋了工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥、軍事、航天、氣象、天文、公安、交通、安全、科研等國民經(jīng)濟(jì)的各個行業(yè)。其重要原因是中國已經(jīng)成為全球制造業(yè)的加工中心，高要求的零部件加工及其相應(yīng)的先進(jìn)生產(chǎn)線，使許多具有國際先進(jìn)水平的機(jī)器視覺系統(tǒng)和應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)也進(jìn)入了中國。

機(jī)器視覺雖然只有幾十年發(fā)展時間，但隨著全球新一輪科技革命與產(chǎn)業(yè)變革浪潮的興起，機(jī)器視覺行業(yè)順勢迎來快速發(fā)展。機(jī)器視覺的應(yīng)用已經(jīng)從最初的汽車制造領(lǐng)域，擴(kuò)展至如今消費(fèi)電子、制藥、食品包裝等多個領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)廣泛應(yīng)用。從產(chǎn)業(yè)發(fā)展生命周期來看，國際機(jī)器視覺產(chǎn)業(yè)已經(jīng)處于成熟期，預(yù)期未來幾年內(nèi)，歐美日機(jī)器視覺技術(shù)仍將不斷有創(chuàng)新，國際機(jī)器視覺市場有望保持現(xiàn)有市場規(guī)模，并繼續(xù)增長。國內(nèi)機(jī)器視覺產(chǎn)業(yè)目前還處于成長期，從近幾年的情況來看，我國機(jī)器視覺產(chǎn)業(yè)已積累足夠技術(shù)、市場、行業(yè)經(jīng)驗(yàn)，已步入快速發(fā)展階段。

在布匹的生產(chǎn)過程中，像布匹質(zhì)量檢測這種有高度重復(fù)性和智能性的工作只能靠人工檢測來完成，在現(xiàn)代化流水線后面常?？煽吹胶芏嗟臋z測工人來執(zhí)行這道工序，給企業(yè)增加巨大的人工成本和管理成本的同時，卻仍然不能保證100 %的檢驗(yàn)合格率(即“零缺陷”)。對布匹質(zhì)量的檢測是重復(fù)性勞動，容易出錯且效率低。流水線進(jìn)行自動化的改造，使布匹生產(chǎn)流水線變成快速、實(shí)時、準(zhǔn)確、高效的流水線。在流水線上，所有布匹的顏色、及數(shù)量都要進(jìn)行自動確認(rèn)(以下簡稱“布匹檢測”)。采用機(jī)器視覺的自動識別技術(shù)完成以前由人工來完成的工作。在大批量的布匹檢測中，用人工檢查產(chǎn)品質(zhì)量效率低且精度不高，用機(jī)器視覺檢測方法可以大大提高生產(chǎn)效率和生產(chǎn)的自動化程度。

根據(jù)中研普華產(chǎn)業(yè)研究院發(fā)布的《2024-2029年機(jī)器視覺產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀及未來發(fā)展趨勢分析報(bào)告》顯示：

據(jù)統(tǒng)計(jì)，2021年全國機(jī)器視覺市場中，國產(chǎn)品牌機(jī)器視覺企業(yè)所占市場份額為58.43%，外資品牌機(jī)器視覺企業(yè)所占市場份額為41.57%。在國產(chǎn)替代進(jìn)程快速推進(jìn)下，未來我國國產(chǎn)品牌機(jī)器視覺企業(yè)的市場份額將不斷提升。從企業(yè)格局情況來看，當(dāng)前整體市場(內(nèi)外資)競爭格局競爭形勢激烈，處于領(lǐng)先地位的國產(chǎn)品牌主要有海康機(jī)器人、凌云光、大恒圖像、OPT、華?？萍?同時占有優(yōu)勢地位的外資企業(yè)主要由基恩士、康耐視、Basler。

根據(jù)GGII數(shù)據(jù)顯示，2021年中國機(jī)器視覺市場規(guī)模達(dá)到138.16億元(該數(shù)據(jù)未包含自動化集成設(shè)備規(guī)模)，同比增長46.79%，相較2016年全國機(jī)器視覺市場規(guī)模增加了91.296億元。其中，2D視覺市場規(guī)模由2016年的45.72億元上漲至2021年的126.65億元;3D視覺市場規(guī)模由2016年的1.15億元上漲至2021年的11.51億元。

當(dāng)前機(jī)器視覺既是國家重點(diǎn)戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)，也是蓬勃發(fā)展的朝陽產(chǎn)業(yè)。近年來我國進(jìn)入機(jī)器視覺行業(yè)的企業(yè)數(shù)量逐漸增多，社會熱度逐漸提升。根據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，2015-2021年期間中國機(jī)器視覺領(lǐng)域的融資案例數(shù)量和融資金額總體呈上升趨勢，其中全國機(jī)器視覺行業(yè)投資事件由42起增加至91起，投資金額由10.49億元增加至193.4億元。

機(jī)器視覺行業(yè)未來趨勢預(yù)測

智能相機(jī)的發(fā)展預(yù)示了集成產(chǎn)品增多的趨勢，智能相機(jī)是在一個單獨(dú)的盒內(nèi)集成了處理器、鏡頭、光源、輸入/輸出裝置及以太網(wǎng)，電話和 PDA 推動了更快、更便宜的精簡指令集計(jì)算機(jī)(RISC)的發(fā)展，這使智能相機(jī)和嵌入式處理器的出現(xiàn)成為可能。同樣，現(xiàn)場可編程門列陣(FPGA)技術(shù)的進(jìn)步為智能相機(jī)增添了計(jì)算功能，并為PC 機(jī)嵌入了處理器和高性能楨采集器，智能相機(jī)結(jié)合處理大多數(shù)計(jì)算任務(wù)的FPGA，DSP和微處理器則會更具有智能性。

由于機(jī)器視覺系統(tǒng)可以快速獲取大量信息，而且易于自動處理，也易于同設(shè)計(jì)信息以及加工控制信息集成，因此，在現(xiàn)代自動化生產(chǎn)過程中，人們將機(jī)器視覺系統(tǒng)廣泛地用于工況監(jiān)視、成品檢驗(yàn)和質(zhì)量控制等領(lǐng)域。但是機(jī)器視覺技術(shù)比較復(fù)雜，最大的困難在于人的視覺機(jī)制尚不清楚。人可以用內(nèi)省法描述對某一問題的解題過程，從而用計(jì)算機(jī)加以模擬。但盡管每一個正常人都是“視覺專家”，卻不可能用內(nèi)省法來描述自己的視覺過程。因此建立機(jī)器視覺系統(tǒng)是十分困難的任務(wù)?？梢灶A(yù)計(jì)的是，隨著機(jī)器視覺技術(shù)自身的成熟和發(fā)展，它將在現(xiàn)代和未來制造企業(yè)中得到越來越廣泛的應(yīng)用。

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