一、行業(yè)介紹

（一）機(jī)器視覺的概念

根據(jù)美國(guó)制造工程師協(xié)會(huì)（SME）機(jī)器視覺分會(huì)和美國(guó)機(jī)器人工業(yè)協(xié)會(huì)（RIA）自動(dòng)化視覺分會(huì)關(guān)于機(jī)器視覺的定義：機(jī)器視覺是通過(guò)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。通俗地說(shuō)，機(jī)器視覺就是用機(jī)器代替人眼，模擬眼睛進(jìn)行圖像采集，經(jīng)過(guò)圖像識(shí)別和處理提取信息，最終通過(guò)執(zhí)行裝置完成操作。

（二）機(jī)器視覺的組成

一個(gè)典型的機(jī)器視覺系統(tǒng)，一般包括：光源、鏡頭、相機(jī)、視覺控制系統(tǒng)（視覺處理分析軟件及視覺控制器硬件）等。其中，光源及光源控制器、鏡頭、相機(jī)等硬件部分負(fù)責(zé)成像功能，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)。完成一個(gè)成功的機(jī)器視覺應(yīng)用，需要綜合考慮上述各組成部件及其配合：以一個(gè)精確的測(cè)量應(yīng)用為例，需要考慮如何正確的選擇光源、鏡頭、相機(jī)來(lái)合理搭配完成圖像采集，如何對(duì)該檢測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行標(biāo)定，應(yīng)該采用何種算法完成檢測(cè)，如何對(duì)這些算法的速度和精度進(jìn)行優(yōu)化，可能影響體系測(cè)量精度的因素有哪些，以及如何逐一克服這些影響因素以獲得最佳的準(zhǔn)確度和精度。

典型機(jī)器視覺系統(tǒng)

1、光源

光源在機(jī)器視覺應(yīng)用中是重要的外部環(huán)境器件，對(duì)圖像采集的精確度與適配度具有重要影響，可以為后續(xù)的圖像識(shí)別、分析與測(cè)量提供基礎(chǔ)的圖像信息。合適的視覺照明方案將被測(cè)物體與環(huán)境背景盡量區(qū)分，同時(shí)清楚的顯示被測(cè)目標(biāo)的關(guān)鍵信息。

機(jī)器視覺光源從照明方式可以分為直接照明光源、散射照明光源、背光照明光源、同軸照明光源和特殊照明光源。直接照明和散射照明又可以細(xì)分為不同角度或形式的照明光源，根據(jù)其性能與特點(diǎn)的不同，可以服務(wù)于不同的機(jī)器視覺應(yīng)用領(lǐng)域及應(yīng)用場(chǎng)景。

機(jī)器視覺中常用的照明光源是熒光燈、石英鹵素?zé)簟?a target="_blank">LED、金屬鹵化物（汞）和氙氣燈。熒光燈、石英鹵素?zé)艉蚅ED是機(jī)器視覺中使用最廣泛的照明類型，特別是對(duì)于中小型檢測(cè)站。金屬鹵化物、氙氣和高壓鈉更典型的用于大規(guī)模應(yīng)用或需要非常明亮光源的區(qū)域。金屬鹵化物也被稱為汞，經(jīng)常用于顯微鏡，其有許多離散的波長(zhǎng)峰，這補(bǔ)充了熒光研究的過(guò)濾器的使用。氙氣燈對(duì)于需要非常亮的頻閃燈的應(yīng)用非常有用。盡管LED發(fā)光二極管照明具有更長(zhǎng)的壽命，但石英鹵素照明可能是特定檢查的選擇，因?yàn)樗峁┝烁蟮膹?qiáng)度。LED光源采用固體半導(dǎo)體芯片為發(fā)光材料，能量轉(zhuǎn)換效率高，由于多年技術(shù)完善改進(jìn)，其響應(yīng)速度快、使用壽命長(zhǎng)、顏色多樣且性價(jià)比高，因此LED光源在機(jī)器視覺等工業(yè)領(lǐng)域有更廣泛的應(yīng)用。

2、相機(jī)

相機(jī)作為機(jī)器視覺系統(tǒng)的關(guān)鍵組件，其最本質(zhì)的功能就是將光信號(hào)轉(zhuǎn)變成有序的電信號(hào)。選擇合適的相機(jī)也是機(jī)器視覺系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的重要環(huán)節(jié)，相機(jī)的選擇不僅直接決定所采集到的圖像分辨率、圖像質(zhì)量等，同時(shí)也與整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行模式直接相關(guān)。

相機(jī)主要的圖像傳感器，根據(jù)芯片可以劃分為CCD和CMOS圖像傳感器。兩者都是使用光敏二極管進(jìn)行光電轉(zhuǎn)化，但在工作原理和產(chǎn)品特性上都存在較大區(qū)別。

CCD工作原理：CCD是電荷耦合器件的簡(jiǎn)稱，在感光像點(diǎn)接受光照之后，感光元件產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的電流，電流大小與光強(qiáng)對(duì)應(yīng)，因此感光元件直接輸出的電信號(hào)是模擬的。在CCD傳感器中，每一個(gè)感光元件都不對(duì)此作進(jìn)一步的處理，而是將它直接輸出到下一個(gè)寄存器，結(jié)合該元件生成的模擬信號(hào)輸出給第三個(gè)寄存器，以此類推，直到結(jié)合最后一個(gè)寄存器后，才能形成統(tǒng)一的輸出。

由于感光元件生成的電信號(hào)太過(guò)微弱，加上在此過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量電壓損耗而無(wú)法直接進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換工作，因此這些輸出數(shù)據(jù)必須做統(tǒng)一的放大處理。該任務(wù)是由 CCD 傳感器中的放大器專門負(fù)責(zé)，經(jīng)放大器處理之后，每個(gè)像點(diǎn)的電信號(hào)強(qiáng)度都獲得同樣幅度的增大；因信號(hào)只通過(guò)一個(gè)放大器放大，所以產(chǎn)生的噪點(diǎn)較少。且由于CCD本身無(wú)法將模擬信號(hào)直接轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，因此還需要一個(gè)專門的模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片進(jìn)行處理，最終以二進(jìn)制數(shù)字圖像矩陣的形式輸出給專門的DSP處理芯片。

CMOS工作原理：CMOS是互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體的簡(jiǎn)稱，CMOS傳感器中每一個(gè)感光元件都直接整合了放大器和模數(shù)轉(zhuǎn)換邏輯，當(dāng)感光二極管接受光照、產(chǎn)生模擬的電信號(hào)之后，電信號(hào)首先被該感光元件中的放大器放大，然后直接轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的數(shù)字信號(hào)。換句話說(shuō)，在CMOS傳感器中，每一個(gè)感光元件都可產(chǎn)生最終的數(shù)字輸出，所得數(shù)字信號(hào)合并之后被直接送交DSP芯片處理。

但CMOS感光元件中的放大器屬于模擬器件，無(wú)法保證每個(gè)像點(diǎn)的放大率都保持嚴(yán)格一致，致使放大后的圖像數(shù)據(jù)無(wú)法代表拍攝物體的原貌。體現(xiàn)在最終的輸出結(jié)果上，就是圖像中出現(xiàn)大量的噪聲，品質(zhì)明顯低于CCD傳感器，不過(guò)目前這方面的技術(shù)已大幅改善。且由于CCD是信號(hào)統(tǒng)一放大，所以噪聲小，CMOS是各個(gè)感光元器件信號(hào)單獨(dú)放大，導(dǎo)致噪聲較大，但是CMOS傳感器也有分辨率大、成本低，體積小等優(yōu)勢(shì)。

隨著CMOS傳感器在消費(fèi)電子設(shè)備的大量應(yīng)用，CMOS技術(shù)發(fā)展加速，其性能已經(jīng)顯著提高，且制造成本大幅下降。CMOS目前在傳感器的圖像質(zhì)量和分辨率已經(jīng)逐漸不落后于CCD，且其保持了本身的固有優(yōu)勢(shì)，目前在工業(yè)相關(guān)展會(huì)上，很難看到CCD的身影，也側(cè)面說(shuō)明CMOS會(huì)是未來(lái)工業(yè)相機(jī)傳感器的主流。

3、鏡頭

鏡頭是機(jī)器視覺系統(tǒng)中的重要組件，對(duì)成像質(zhì)量起著關(guān)鍵性的作用。鏡頭的基本功能是實(shí)現(xiàn)光束調(diào)制，將目標(biāo)成像在圖像傳感器的光敏面上完成信號(hào)傳遞。它對(duì)成像質(zhì)量的幾個(gè)最主要指標(biāo)均有影響，包括分辨率、對(duì)比度、景深及各種像差。 鏡頭在機(jī)器視覺系統(tǒng)中的主要作用體現(xiàn)在通過(guò)工業(yè)相機(jī)實(shí)現(xiàn)光學(xué)成像，其市場(chǎng)規(guī)模與工業(yè)相機(jī)息息相關(guān)。而工業(yè)相機(jī)是工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)的靈魂之窗，從物件與條碼辨識(shí)、產(chǎn)品檢測(cè)、外觀尺寸量測(cè)到機(jī)械手臂與傳動(dòng)設(shè)備定位，都是工業(yè)相機(jī)技術(shù)可以發(fā)揮的舞臺(tái)，其由于技術(shù)本身存在的優(yōu)越性，在許多領(lǐng)域有很好的發(fā)展前景。

4、視覺控制系統(tǒng)

視覺控制系統(tǒng)是對(duì)通過(guò)光源、鏡頭、相機(jī)獲得的圖像進(jìn)行分析處理，并根據(jù)處理結(jié)果和一定的判決條件實(shí)現(xiàn)機(jī)器視覺功能目標(biāo)的軟件和硬件設(shè)備的總稱，相當(dāng)于人腦的視覺皮層和大腦的其他部分。工業(yè)視覺軟件可以對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行各種運(yùn)算來(lái)抽取目標(biāo)的特征，進(jìn)而根基判別結(jié)果來(lái)控制現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備動(dòng)作，自動(dòng)完成圖像采集、顯示、存儲(chǔ)、處理等流程。對(duì)獲取的圖像信息即視覺信號(hào)的處理是機(jī)器視覺系統(tǒng)的關(guān)鍵所在，不同的機(jī)器視覺圖像處理軟件有不同的目標(biāo)傾向，最終通過(guò)圖像處理算法實(shí)現(xiàn)對(duì)被測(cè)物的識(shí)別、定位、測(cè)量、檢測(cè)等功能。

機(jī)器視覺系統(tǒng)在行業(yè)應(yīng)用中的功能主要有三大類：定位、測(cè)量及缺陷檢測(cè)，而機(jī)器視覺技術(shù)在完成這一系列應(yīng)用時(shí)都離不開圖像處理這一重要環(huán)節(jié)。圖像處理包括圖像識(shí)別、圖像描述、圖像增強(qiáng)、圖像復(fù)原、圖像分割和圖像分析等一系列具體功能，而這些功能都為機(jī)器視覺系統(tǒng)的應(yīng)用提供了不同的輔助手段。在定位過(guò)程中，圖像識(shí)別強(qiáng)大的搜索功能可以在最短的時(shí)間內(nèi)準(zhǔn)確將目標(biāo)定位；在測(cè)量服務(wù)中，圖像增強(qiáng)有助于更好的提取測(cè)量目標(biāo)的主要特征；圖像分析是直接參與測(cè)量的有利工具；在缺陷檢測(cè)的環(huán)節(jié)，沒有圖像處理缺陷的檢測(cè)將無(wú)法實(shí)現(xiàn)，對(duì)比更是無(wú)從談起。

（三）機(jī)器視覺產(chǎn)業(yè)鏈分析

機(jī)器視覺產(chǎn)業(yè)鏈上游由核心零部件和軟件組成，主要包括光源及控制器、鏡頭、相機(jī)、視覺控制器硬件、視覺處理分析軟件等；中游則由機(jī)器視覺整機(jī)制造商、系統(tǒng)集成商等組成，上游與中游企業(yè)并非絕對(duì)隔離，而是相互滲透和合作的；下游為機(jī)器視覺應(yīng)用領(lǐng)域，主要有電子、工業(yè)、半導(dǎo)體、自動(dòng)駕駛、智能安防等。

機(jī)器視覺上下游產(chǎn)業(yè)鏈

1、機(jī)器視覺上游供應(yīng)端市場(chǎng)分析

（1）光源市場(chǎng)分析

光源產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)格局激烈，國(guó)內(nèi)公司有望憑借價(jià)格優(yōu)勢(shì)推進(jìn)國(guó)產(chǎn)替代。光源廠商的技術(shù)水平和生產(chǎn)質(zhì)量是競(jìng)爭(zhēng)核心要素，其中光源照度和均勻性主要依托產(chǎn)品的設(shè)計(jì)力，直接體現(xiàn)光源廠商的技術(shù)能力；而穩(wěn)定性主要依托產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程中的質(zhì)量把控能力。國(guó)外知名光源廠商有日本CCS和美國(guó)Ai等，CCS依托強(qiáng)大的研發(fā)能力和獨(dú)特的生產(chǎn)工藝，全球市占率排名第一，但產(chǎn)品價(jià)格也較高。國(guó)內(nèi)公司奧普特和沃德普是我國(guó)較早進(jìn)入機(jī)器視覺光源領(lǐng)域的企業(yè)，其中，奧普特是國(guó)產(chǎn)品牌市場(chǎng)占有率最大的生產(chǎn)商，以?shī)W普特為代表的國(guó)內(nèi)公司在技術(shù)上與國(guó)際品牌差距較小，且憑借價(jià)格優(yōu)勢(shì)與海外企業(yè)進(jìn)行競(jìng)爭(zhēng)。

（2）工業(yè)鏡頭市場(chǎng)分析

國(guó)內(nèi)優(yōu)質(zhì)廠商從中低端市場(chǎng)開始布局、逐步向高端產(chǎn)品拓展，未來(lái)將迎來(lái)高速發(fā)展。海外機(jī)器視覺工業(yè)鏡頭細(xì)分領(lǐng)域發(fā)展較早，德國(guó)施耐德、日本茉麗特等公司占據(jù)著全球主要市場(chǎng)份額。國(guó)內(nèi)廠商在工業(yè)鏡頭領(lǐng)域目前體量較小，但許多企業(yè)依托高性價(jià)比優(yōu)勢(shì)布局中低端市場(chǎng)，且發(fā)展迅速，如東莞普密斯。同時(shí)，也有以深圳東正光學(xué)、江蘇慕藤光為主的部分企業(yè)通過(guò)整合制造設(shè)備和多種技術(shù)平臺(tái)，已經(jīng)能夠提供全系列工業(yè)鏡頭，進(jìn)軍高端產(chǎn)品領(lǐng)域。對(duì)于國(guó)產(chǎn)鏡頭而言，品牌知名度和市場(chǎng)信任度是需要攻克的難點(diǎn)，但從技術(shù)來(lái)看，國(guó)內(nèi)廠商的鏡頭制作工藝雖然和國(guó)外老牌廠商相比還有差距，但已經(jīng)能夠滿足視沉系統(tǒng)的基本需要。

（3）工業(yè)相機(jī)市場(chǎng)分析

國(guó)外品牌市占率優(yōu)勢(shì)明顯，國(guó)內(nèi)廠商從中低端產(chǎn)品切入、布局工業(yè)相機(jī)市場(chǎng)。從全球市場(chǎng)來(lái)看，智能工業(yè)相機(jī)依托易用性的優(yōu)勢(shì)，在市場(chǎng)的集中度遠(yuǎn)高于板卡式相機(jī)，康耐視和基恩士憑借優(yōu)先布局智能相機(jī)市場(chǎng)的先發(fā)優(yōu)勢(shì)，目前已占據(jù)超過(guò)70%的市場(chǎng)份額。從國(guó)內(nèi)市場(chǎng)來(lái)看，以康耐視、基恩士、Basler為主的國(guó)外品牌由于擁有多年的行業(yè)經(jīng)驗(yàn)，已占據(jù)大部分市場(chǎng)份額；國(guó)內(nèi)廠商通過(guò)多年自主研發(fā)的努力，已經(jīng)在關(guān)鍵技術(shù)上取得突破，如光虎、華睿等，不斷推出智能工業(yè)相機(jī)系列產(chǎn)品，通過(guò)性價(jià)比優(yōu)勢(shì)擠占國(guó)外廠商市場(chǎng)份額。

（4）軟件市場(chǎng)分析

目前，圖像處理軟件領(lǐng)域主要由美、德等國(guó)主導(dǎo)，主要廠商包括Cognex、Mvtec、Adept等，軟件的底層算法基本被以上廠商壟斷。相比國(guó)外廠商而言，我國(guó)機(jī)器視覺軟件系統(tǒng)發(fā)展較晚，但已經(jīng)布局集成方案領(lǐng)域。國(guó)內(nèi)的機(jī)器視覺圖像處理軟件一般是在OpenCV等開源視覺算法庫(kù)或者Halcon、VisionPro等第三方商業(yè)算法庫(kù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行二次開發(fā)。由于獨(dú)立底層算法具有非常高的技術(shù)壁壘，國(guó)內(nèi)已有創(chuàng)科視覺、海康威視、奧普特、維視圖像等企業(yè)完成底層算法研究并進(jìn)行一定范圍的應(yīng)用。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)企業(yè)開始重視開發(fā)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的算法，所以在研究圖像處理軟件的基礎(chǔ)上提供機(jī)器視覺系統(tǒng)解決方案。

2、機(jī)器視覺中游設(shè)備及系統(tǒng)集成市場(chǎng)分析

隨著工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)需求的提升，我國(guó)機(jī)器視覺設(shè)備企業(yè)市占率有望提升。與國(guó)外企業(yè)相對(duì)比，國(guó)內(nèi)機(jī)器視覺設(shè)備集成企業(yè)產(chǎn)品的性能及穩(wěn)定性還具有一定差距。但國(guó)內(nèi)企業(yè)對(duì)國(guó)內(nèi)客戶需求及市場(chǎng)更為了解，能夠提供靈活化及定制化的服務(wù)，快速響應(yīng)客戶需求，供貨周期短，且成本優(yōu)勢(shì)明顯。目前以天準(zhǔn)科技、矩子科技為代表的國(guó)內(nèi)企業(yè)產(chǎn)品的關(guān)鍵性指標(biāo)已達(dá)到國(guó)際水平，國(guó)產(chǎn)化趨勢(shì)明顯。

3、機(jī)器視覺下游應(yīng)用市場(chǎng)分析

消費(fèi)電子、平板顯示、汽車和新能源是當(dāng)前機(jī)器視覺最主要的應(yīng)用領(lǐng)域。2020年這四大應(yīng)用的銷售額分別占機(jī)器視覺產(chǎn)品制造業(yè)銷售總額的24.79%、12.15%、8.39%和8.29%。

2020年機(jī)器視覺應(yīng)用領(lǐng)域占比

其中，電子信息制造行業(yè)自動(dòng)化、標(biāo)準(zhǔn)化程度高，是機(jī)器視覺技術(shù)應(yīng)用較早的行業(yè)，也是最大的下游市場(chǎng)；汽車制造中機(jī)器視覺主要用于車身裝配檢測(cè)、面板印刷質(zhì)量檢測(cè)等幾乎所有系統(tǒng)和部件的制造流程；半導(dǎo)體行業(yè)工業(yè)機(jī)器視覺應(yīng)用較為成熟，應(yīng)用涉及到半導(dǎo)體外觀缺陷、尺寸、數(shù)量等檢測(cè)，尤其是晶圓制作中的檢測(cè)、定位、切割和封裝。

二、發(fā)展分析

（一）行業(yè)發(fā)展政策環(huán)境分析

機(jī)器視覺行業(yè)技術(shù)與產(chǎn)品滲透至各個(gè)產(chǎn)業(yè)，相關(guān)的主要法律、法規(guī)、部門規(guī)章及規(guī)范性文件融入智能制造、人工智能、數(shù)字經(jīng)濟(jì)、新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)等國(guó)家戰(zhàn)略，并以視覺圖像數(shù)據(jù)、視覺光電器件、視覺成像系統(tǒng)、視覺類儀器儀表、視覺類檢測(cè)設(shè)備為支持引導(dǎo)方向，最終部署在電子、汽車、印刷電路板、鋰電池、鋼鐵、有色金屬、農(nóng)機(jī)等多個(gè)工業(yè)制造業(yè)，以及文化、旅游、廣電等其它行業(yè)。

中央印發(fā)的機(jī)器視覺行業(yè)發(fā)展十四五規(guī)劃綱要明確要求到2021年機(jī)器視覺行業(yè)將增加23%，各地方出臺(tái)了地方政策，提高機(jī)器視覺行業(yè)滲透率。

（二）行業(yè)發(fā)展社會(huì)環(huán)境分析

1、人口結(jié)構(gòu)老年化日趨嚴(yán)重

2021年中國(guó)進(jìn)行了第七次人口普查，根據(jù)人口普查報(bào)告，60歲以下人口占81.30%，較2010年下降5.44個(gè)百分點(diǎn)；60歲以上人口占18.70%，較2010年增加5.44個(gè)百分點(diǎn)；預(yù)計(jì)2030年，中國(guó)60歲以下人口占75.2%，較2010年下降11.54個(gè)百分點(diǎn)；60歲以上人口占24.8%，較2010年增加11.54個(gè)百分點(diǎn)。60歲以上人口逐漸接近25%的總?cè)丝诒壤?/p>

隨著老齡化問題加深，老年人日常生活、精神狀態(tài)以及醫(yī)療健康等需求將成為重要的社會(huì)問題。機(jī)器視覺技術(shù)為老年提供服務(wù)機(jī)器人服務(wù)以及醫(yī)療健康相關(guān)智能設(shè)備輔助方案，可以成為新的現(xiàn)代化解決方案，因此長(zhǎng)期的需求旺盛和不斷創(chuàng)新完善的應(yīng)用場(chǎng)景有望持續(xù)性拉動(dòng)機(jī)器視覺產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

2、勞動(dòng)成本的上升，機(jī)器替代需求升級(jí)

根據(jù)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局?jǐn)?shù)據(jù)顯示，2021年我國(guó)第三產(chǎn)業(yè)增加值占GDP的比重已達(dá)56.5%，比上年同期增長(zhǎng)7.5%。服務(wù)業(yè)中大量簡(jiǎn)單勞動(dòng)的崗位可以被服務(wù)機(jī)器人替代，而由于勞動(dòng)成本的攀升，第三產(chǎn)業(yè)增加值不斷增長(zhǎng)將刺激智能化需求擴(kuò)張。機(jī)器視覺的出現(xiàn)及其技術(shù)的完善進(jìn)步將逐步推動(dòng)智能設(shè)備替代人類從事程序化、重復(fù)度高的簡(jiǎn)單勞動(dòng)，并通過(guò)機(jī)器的低邊際成本、低錯(cuò)誤率等特征提高工作經(jīng)營(yíng)的效率。

（三）行業(yè)發(fā)展技術(shù)環(huán)境分析

機(jī)器視覺為技術(shù)密集型行業(yè)，企業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力的維持需依賴于持續(xù)性研發(fā)投入。高研發(fā)投入構(gòu)建深厚技術(shù)壁壘，從根本上來(lái)講，成熟企業(yè)在軟件平臺(tái)和硬件產(chǎn)品兩個(gè)技術(shù)層面上具備較強(qiáng)的先發(fā)優(yōu)勢(shì)，才可以奠定了其較高的盈利能力中樞。

1、軟件平臺(tái)層面

機(jī)器視覺屬于技術(shù)驅(qū)動(dòng)型行業(yè)，所要求的技術(shù)精準(zhǔn)度較高，未來(lái)的核心技術(shù)更多的將體現(xiàn)在軟件的機(jī)械視覺算法上。軟件平臺(tái)的搭建依賴堅(jiān)實(shí)的底層算法和豐富的數(shù)據(jù)庫(kù)，技術(shù)壁壘較高，企業(yè)需要進(jìn)行持續(xù)性研發(fā)投入，不斷進(jìn)行技術(shù)提升，維持在市場(chǎng)中的產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力。

2、硬件平臺(tái)層面

機(jī)器視覺在硬件層面上包括光源、鏡頭、相機(jī)等。

光源技術(shù)門檻不高，國(guó)內(nèi)廠商憑借進(jìn)入行業(yè)早、性價(jià)比高的優(yōu)勢(shì)在市場(chǎng)上占據(jù)一席之地。光源是上游硬件中國(guó)產(chǎn)程度較高，競(jìng)爭(zhēng)較為充分的細(xì)分領(lǐng)域，國(guó)產(chǎn)品牌能和國(guó)外品牌展開競(jìng)爭(zhēng)。

鏡頭行業(yè)具有較高的技術(shù)門檻，2008年之前國(guó)內(nèi)鏡頭市場(chǎng)基本被日本、德國(guó)品牌所壟斷。目前高端市場(chǎng)仍舊以日本、德國(guó)品牌為主，國(guó)內(nèi)企業(yè)主要分布在中低端市場(chǎng)，性價(jià)比較高，產(chǎn)品能夠滿足視覺系統(tǒng)的基本需要，但是制作工藝和國(guó)外相比仍有差距。

我國(guó)對(duì)于工業(yè)相機(jī)的研究起步較晚，最初主要由大恒圖像等幾家老牌相機(jī)公司代理國(guó)外品牌。近些年我國(guó)自主研發(fā)工業(yè)相機(jī)的國(guó)產(chǎn)品牌逐步出現(xiàn)，目前仍主要布局于中低端市場(chǎng)，正在逐步實(shí)現(xiàn)進(jìn)口替代；高分辨率、高速的高端工業(yè)相機(jī)領(lǐng)域仍以國(guó)外品牌為主。工業(yè)相機(jī)集成更多邊緣智能成為趨勢(shì)。智能工業(yè)相機(jī)本質(zhì)上是一個(gè)內(nèi)建CPU和記憶體、可以執(zhí)行算法的嵌入式系統(tǒng)，同時(shí)接入計(jì)算機(jī)的工業(yè)相機(jī)運(yùn)行效率和易用性都得到了提升。智能工業(yè)相機(jī)是硬件部分中值得創(chuàng)業(yè)公司關(guān)注的切入點(diǎn)。

三、市場(chǎng)分析

（一）行業(yè)發(fā)展歷程

機(jī)器視覺起源于上世紀(jì)50年代，Gilson提出了“光流”這一概念，并基于相關(guān)統(tǒng)計(jì)模型發(fā)展了逐像素的計(jì)算模式，標(biāo)志著2D影像統(tǒng)計(jì)模式的發(fā)展。國(guó)內(nèi)機(jī)器視覺起步較晚，上世紀(jì)80年代開始引進(jìn)第一批技術(shù)。隨著全球制造中心向我國(guó)轉(zhuǎn)移，目前中國(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)。

（二）行業(yè)市場(chǎng)規(guī)模

作為隨著全球新一輪科技革命浪潮的興起，機(jī)器視覺行業(yè)迎來(lái)了快速增長(zhǎng)期。

1、全球機(jī)器視覺市場(chǎng)發(fā)展現(xiàn)狀

2016~2019年，全球機(jī)器視覺市場(chǎng)規(guī)模不斷擴(kuò)大，至2019年突破100億美元，達(dá)到了102億美元。2020年，受新冠肺炎疫情影響，全球供應(yīng)鏈中斷，項(xiàng)目停擺，給全球機(jī)器視覺行業(yè)帶來(lái)了沖擊，市場(chǎng)規(guī)模下降至96億美元。

從區(qū)域分布來(lái)看，目前在全球機(jī)器視覺市場(chǎng)中歐洲市場(chǎng)份額最大，占比36.4%；其次是北美地區(qū)，占比29.3%；亞太地區(qū)近年來(lái)發(fā)展迅速，市占率快速增長(zhǎng)，已達(dá)到25.3%。

2、國(guó)內(nèi)機(jī)器視覺市場(chǎng)發(fā)展現(xiàn)狀

我國(guó)機(jī)器視覺行業(yè)發(fā)展歷程雖然短暫，但發(fā)展速度較快。近年來(lái)，伴隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、工業(yè)水平的進(jìn)步，特別是3C電子行業(yè)自動(dòng)化的普及和深入，我國(guó)的機(jī)器視覺行業(yè)迎來(lái)了空前的發(fā)展機(jī)遇，2020年，中國(guó)工業(yè)機(jī)器視覺市場(chǎng)規(guī)模增長(zhǎng)迅速，達(dá)到215億元，同比增長(zhǎng)54.9%。隨著疫情的穩(wěn)定，消費(fèi)電子市場(chǎng)、汽車市場(chǎng)、半導(dǎo)體市場(chǎng)、醫(yī)療市場(chǎng)等行業(yè)的逐步復(fù)蘇，工業(yè)機(jī)器視覺市場(chǎng)規(guī)模持續(xù)提升，2021年市場(chǎng)規(guī)模突破230億元。

近年來(lái)國(guó)內(nèi)機(jī)器視覺市場(chǎng)規(guī)模

（三）行業(yè)地區(qū)發(fā)展情況

我國(guó)機(jī)器視覺起步較晚，上世紀(jì)90年代初才有少數(shù)的視覺技術(shù)公司成立。近年來(lái)，我國(guó)先后出臺(tái)了促進(jìn)智能制造、智能機(jī)器人視覺系統(tǒng)以及智能檢測(cè)發(fā)展的政策文件，機(jī)器視覺領(lǐng)域玩家不斷增多，特別是2017-2020年，每年新增企業(yè)數(shù)量均超過(guò)600家。目前，我國(guó)各種類型的機(jī)器視覺企業(yè)已超過(guò)4000家；而中國(guó)機(jī)器視覺產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟（CMVU）的調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，進(jìn)入中國(guó)的國(guó)際機(jī)器視覺品牌已超過(guò)200家。

從機(jī)器視覺企業(yè)的區(qū)域集中度來(lái)看，截至2021年8月，國(guó)內(nèi)共有機(jī)器視覺相關(guān)企業(yè)數(shù)量為169169家，廣東省、江蘇省、山東省、浙江省和上海市的機(jī)器視覺企業(yè)數(shù)量合計(jì)占全國(guó)總數(shù)的62.32%，說(shuō)明我國(guó)機(jī)器視覺企業(yè)的分布是較為集中的，行業(yè)發(fā)展在沿海地區(qū)較為密集。

（四）行業(yè)企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)情況

機(jī)器視覺行業(yè)屬于資本密集型以及技術(shù)密集型行業(yè)，前期的研發(fā)投入需要大量的資金支持以及人才支持。近年來(lái)隨著阿里、騰訊等眾多互聯(lián)網(wǎng)巨頭企業(yè)的進(jìn)入，以及老牌行業(yè)企業(yè)和一些新創(chuàng)企業(yè)的相繼發(fā)力，行業(yè)氛圍瞬間火熱。同時(shí)，隨著機(jī)器人、半導(dǎo)體、電子電器等相關(guān)產(chǎn)業(yè)的火熱進(jìn)行，機(jī)器視覺巨大的應(yīng)用市場(chǎng)和商業(yè)化運(yùn)作吸引了不少資本的關(guān)注和投入。2015-2021年，我國(guó)機(jī)器視覺相關(guān)融資額整體呈增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)，2021年達(dá)到191.64億元，創(chuàng)下歷史新高。而截止到2022年11月份，機(jī)器視覺領(lǐng)域就發(fā)生融資事件71起，總?cè)谫Y金額115.98億元，受疫情影響，呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。

近年來(lái)機(jī)器視覺行業(yè)投融資情況表

從融資輪次來(lái)看，目前B+輪及以前的輪次達(dá)到69次，其中，種子/天使輪比重為5.7%，Pre-A/A/A+輪比重為45.9%，Pre-B/B/B+輪比重為27.6%。整體來(lái)看，目前我國(guó)機(jī)器視覺行業(yè)投融資仍處于初級(jí)階段，資本青睞初創(chuàng)企業(yè)。

2021年機(jī)器視覺行業(yè)融資分析

2021年全年，工業(yè)機(jī)器視覺領(lǐng)域共發(fā)生91起融資事件，其中多家企業(yè)融資達(dá)到億元級(jí)別。工業(yè)視覺賽道目前已有紅杉資本中國(guó)、順為資本、高榕資本、君聯(lián)資本、明勢(shì)資本等多家一線基金和政府產(chǎn)業(yè)基金紛紛入局，投資熱背后是對(duì)工業(yè)視覺前景的看好。產(chǎn)業(yè)鏈中游集成商領(lǐng)域的創(chuàng)業(yè)企業(yè)最受資本青睞。

但是目前賽道上的多數(shù)企業(yè)都處于產(chǎn)品小批量生產(chǎn)或解決方案高度定制化的階段，規(guī)模化應(yīng)用尚未展開，前期高額的研發(fā)投入難以攤薄，整體成本較高，現(xiàn)階段難以達(dá)到盈虧平衡。大部分企業(yè)營(yíng)收、利潤(rùn)水平仍處在早期階段，年?duì)I收在百萬(wàn)元級(jí)別。頭部企業(yè)年?duì)I收可達(dá)數(shù)千萬(wàn)到上億元，這些公司的特點(diǎn)是產(chǎn)品以集成設(shè)備或集成解決方案為主，可以初步實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，具備一定的標(biāo)準(zhǔn)化程度。3D視覺技術(shù)（特別是算法）是企業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)力。

四、前景展望

（一）發(fā)展前景

1、政策導(dǎo)向刺激行業(yè)發(fā)展

國(guó)家高度重視發(fā)展先進(jìn)制造業(yè)，“十四五”規(guī)劃強(qiáng)調(diào)要做大做強(qiáng)先進(jìn)制造業(yè)。而機(jī)器視覺對(duì)智能制造意義重大，機(jī)器視覺可實(shí)現(xiàn)機(jī)器替代人眼來(lái)做測(cè)量與判斷，通過(guò)非接觸檢測(cè)、測(cè)量，提高加工精度、發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品缺陷并進(jìn)行自動(dòng)分析決策，是先進(jìn)制造業(yè)的重要組成部分。尤其是在5G、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)與制造業(yè)深度融合的今天，機(jī)器視覺作為實(shí)現(xiàn)工業(yè)智能的控制系統(tǒng)，在智能制造中的作用無(wú)可替代。

目前來(lái)看，機(jī)器視覺在制造領(lǐng)域的應(yīng)用實(shí)踐不斷豐富。根據(jù)中國(guó)機(jī)器視覺產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示，2020年，機(jī)器視覺在電子電氣、半導(dǎo)體、汽車、印刷包裝、食品加工等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，上述幾個(gè)應(yīng)用市場(chǎng)在全部下游應(yīng)用的比重高達(dá)82.4%，其中電子電氣行業(yè)應(yīng)用占比52.9%。

2、技術(shù)發(fā)展促進(jìn)行業(yè)繁榮

機(jī)器視覺行業(yè)在未來(lái)很長(zhǎng)一段時(shí)間都具有較強(qiáng)成長(zhǎng)性，行業(yè)天花板較高，且隨著制造業(yè)從自動(dòng)化向數(shù)字化、再向智能化升級(jí)的過(guò)程中，機(jī)器視覺的地位和作用將越來(lái)越重要。而中國(guó)作為工業(yè)大國(guó)，在未來(lái)產(chǎn)業(yè)升級(jí)的過(guò)程中將有望釋放巨大的機(jī)器視覺系統(tǒng)市場(chǎng)需求。

目前，工業(yè)機(jī)器視覺在國(guó)內(nèi)智能制造整體解決方案中滲透率較低，仍有較大的增長(zhǎng)空間。相比于工業(yè)機(jī)器視覺國(guó)際巨頭，國(guó)內(nèi)機(jī)器視覺廠商由于更接近應(yīng)用市場(chǎng)，在系統(tǒng)集成和設(shè)備制造上具備定制化優(yōu)勢(shì)。

3、眾多壁壘鑄就行業(yè)護(hù)城河

機(jī)器視覺行業(yè)屬于技術(shù)密集型產(chǎn)業(yè)，企業(yè)想要進(jìn)入這個(gè)行業(yè)或在行業(yè)中競(jìng)爭(zhēng)力需要面臨多重壁壘：

（1）技術(shù)研發(fā)壁壘：機(jī)器視覺的核心技術(shù)在于圖像處理軟件算法、光學(xué)設(shè)計(jì)以及軟硬件結(jié)合的機(jī)器視覺系統(tǒng)，算法的優(yōu)化和軟硬件產(chǎn)品的結(jié)合需要在大量的工程應(yīng)用中不斷積累，率先布局研發(fā)產(chǎn)業(yè)鏈的公司先發(fā)優(yōu)勢(shì)明顯；

（2）品牌的壁壘：知名品牌擁有較強(qiáng)的議價(jià)能力，公司需要通過(guò)長(zhǎng)期提供高質(zhì)量的產(chǎn)品和服務(wù)來(lái)獲得客戶廣泛的認(rèn)可，品牌被接受所需要的時(shí)間較長(zhǎng)；

（3）人才的壁壘：雖然近年來(lái)，我國(guó)加大了對(duì)機(jī)器視覺設(shè)備相關(guān)人才的教育培訓(xùn)，但高端人才相對(duì)稀缺，無(wú)法滿足機(jī)器視覺行業(yè)高速發(fā)展中的需求，擁有專業(yè)知識(shí)和豐富經(jīng)驗(yàn)的研發(fā)人員是公司擁有競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)的關(guān)鍵。

五、現(xiàn)狀分析

1、政策鼓勵(lì)不達(dá)預(yù)期的風(fēng)險(xiǎn)

隨著智能化設(shè)備的需求增長(zhǎng)，國(guó)家出臺(tái)了許多相關(guān)政策來(lái)激勵(lì)機(jī)器視覺行業(yè)的發(fā)展。未來(lái)存在部分政策的鼓勵(lì)效果無(wú)法達(dá)到預(yù)期，或政策在部分地區(qū)落實(shí)不夠徹底，從而造成機(jī)器視覺行業(yè)發(fā)展不及預(yù)期的風(fēng)險(xiǎn)。

2、行業(yè)拓展緩慢的風(fēng)險(xiǎn)

機(jī)器視覺行業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，目前仍處于圍繞3C行業(yè)，并逐漸向其他新領(lǐng)域擴(kuò)張的過(guò)渡階段。若3C電子市場(chǎng)發(fā)生重大不利變化，對(duì)機(jī)器視覺產(chǎn)品的需求下降，且由于技術(shù)壁壘等原因在新領(lǐng)域拓展緩慢，將對(duì)行業(yè)發(fā)展產(chǎn)生重大不利影響。

3、市場(chǎng)激烈競(jìng)爭(zhēng)風(fēng)險(xiǎn)

2021年，機(jī)器視覺行業(yè)投融資輪次達(dá)91次，且多數(shù)為A輪以下投資，賽道上的多數(shù)企業(yè)都處于產(chǎn)品小批量生產(chǎn)或解決方案高度定制化的階段，規(guī)模化應(yīng)用尚未展開，前期高額的研發(fā)投入難以攤薄，整體成本較高，現(xiàn)階段難以達(dá)到盈虧平衡，市場(chǎng)抗風(fēng)險(xiǎn)能力較弱。

4、技術(shù)被趕超或替代風(fēng)險(xiǎn)

機(jī)器視覺行業(yè)屬于技術(shù)密集型行業(yè)，涉及視覺傳感器技術(shù)、光源照明技術(shù)、光學(xué)成像技術(shù)、數(shù)字圖像處理技術(shù)、模擬與數(shù)字視頻技術(shù)、計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)和自動(dòng)控制技術(shù)等多種科學(xué)技術(shù)及工程領(lǐng)域?qū)W科知識(shí)的綜合應(yīng)用。在未來(lái)提升研發(fā)技術(shù)能力的競(jìng)爭(zhēng)中，如果公司不能準(zhǔn)確把握行業(yè)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，在技術(shù)開發(fā)方向決策上發(fā)生失誤；或研發(fā)項(xiàng)目未能順利推進(jìn)，未能及時(shí)將新技術(shù)運(yùn)用于產(chǎn)品開發(fā)和升級(jí)，出現(xiàn)技術(shù)被趕超或替代的情況。