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机器视觉,打开“视”界之门

机器视觉,打开“视”界之门

机器视觉,打开“视”界之门

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机器视觉是人工智能行业的重要前沿分支。机器视觉通过模拟人类视觉系统,赋予机器“看”和“认知”的能力,是机器认识世界的基础。机器视觉利用成像系统代替视觉器官作为输入手段,利用视觉控制系统代替大脑皮层和大脑的剩余部分完成对视觉图像的处理和解释,让机器自动完成对外部世界的视觉信息的探测,做出相应判断并采取行动,实现更复杂的指挥决策和自主行动。作为人工智能最前沿的领域之一,视觉类技术是人工智能企业的布局重点,具有最大的技术分布。

机器视觉在智能制造领域应用广泛,按功能主要可分为四大类:识别、测量、定位和检测。识别功能指甄别目标物体的物理特征,包括外形、颜色、字符、条码等,其准确度和识别速度是衡量的重要指标;测量功能指把获取的图像像素信息标定成常用的度量衡单位,然后在图像中精确地计算出目标物体的几何尺寸,主要应用于高精度及复杂形态测量;定位功能指获取目标物体的坐标和角度信息,自动判断物体位置,多用于全自动装备和生产;检测功能指对目标物体进行外观检测,判断产品装配是否完整和外观是否存在缺陷。

机器视觉的四大基础功能

资料来源:国海证券研究所整理

行业快速发展,核心部件国产化进行时

机器视觉虽只几十年发展时间,但随着全球新一轮科技革命与产业变革浪潮的兴起,机器视觉行业顺势迎来快速发展。机器视觉的应用已经从最初的汽车制造领域,扩展至如今消费电子、制药、食品包装等多个领域实现广泛应用。据前瞻产业研究院,全球机器视觉市场规模从2008年的25亿美元增长至2017年70亿美元,年复合增速为12.3%。我国机器视觉市场从2008年进入快速发展阶段,至2017年市场规模达65亿元,2008-2017年复合增速32.7%,显著高于全球水平。

国际机器视觉市场的高端市场主要被美、德、日品牌占据。美国康耐视(Cognex)、国家仪器(NI),德国巴斯勒(Basler)、伊斯拉视像(ISRA Vision),日本基恩士(Keyence)、欧姆龙(Omron)等都是在机器视觉领域拥有技术积累和良好客户口碑的国际巨头公司。其中康耐视和基恩士作为全球机器视觉行业的两大巨头,垄断了近50%的全球市场份额。

国内机器视觉行业竞争格局较分散,在核心零部件上国外企业占据更大的市场份额与销售优势。据《中国机器视觉产业全景图谱》,目前进入中国的国际机器视觉品牌已有200多家,中国本土的机器视觉品牌有100多家,各类产品代理商超过300家,系统集成商也有超过100家。可见,国内机器视觉企业以产品代理商与系统集成商为主,在机器视觉产业链上游领域布局较少,在机器视觉核心零部件的研发能力上不及国外老牌公司雄厚,因此中高端市场主要由国际一线品牌主导。

起于汽车制造,兴于消费电子

机器视觉目前主要应用在消费电子、汽车制造、食品包装、制药业等领域,其中又以消费电子和汽车制造领域为主,应用占比分别为46.60%、10.20%。在消费电子行业,机器视觉应用于高精度制造和质量检测,包括圆晶切割、3C表面检测、触摸屏制造、AOI光学检测、PCB印刷电路、电子封装等。在汽车制造行业,机器视觉几乎涉及所有系统和部件的制造流程,例如车身装配检测、面板印刷和质量检测、字符检测、零件尺寸的精密测量、工业零部件表面缺陷检测等。

机器视觉行业产业链

资料来源:中国产业信息网,中商产业研究院,国海证券研究所

2019年机器视觉下游应用领域统计

资料来源:前瞻产业研究院,国海证券研究所

应用场景不断丰富,千亿蓝海大有可为

全球机器视觉正处于快速成长期。据markets and markets预测,全球机器视觉市场规模在2020年有望达到107亿美元,至2025年有望达到147亿美元。国内机器视觉核心部件市场长期由少数国际巨头把持,而国产品牌正在崛起。看未来,实现进口替代的路径由易到难,先后是光源、相机、镜头、开发软件;而在应用端,机器视觉设备应用如火如荼,在消费电子领域的应用已较为普遍。而随着国内制造升级,全球高端制造产能向我国转移,将同步提高对高端精密机器视觉设备的需求,如面板前中段制程和半导体检测设备也正逐渐实现进口替代。这将进一步促进国内机器视觉部件和设备厂商的技术迭代,并提升对应用工艺的理解。

随着机器视觉硬件方案的不断成熟和运算能力的提升,以及软件在各种应用解决方案、3D算法、深度学习能力的不断完善,机器视觉在电子产业(如PCB、FPC、面板、半导体等领域)应用的广度和深度都在提高,并加快向食品饮料、医药等其他领域渗透,预计我国机器视觉市场规模将继续保持较高的增速。

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