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机器视觉是利用计算机、图像处理器以及其他相关设备来模拟人类视觉功能的技术。机器视觉设备通过采集客观事物的图像,从客观事物的图像中提取信息进行处理,使机器获得相关视觉信息并加以理解,最终应用于各领域的实际检测和控制。目前中国机器视觉技术主要作用于提高产业的生产效率、控制生产过程中的产品质量、采集产品数据等。
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中国工业化进程的加快推动中国机器视觉行业快速发展
中国机器视觉行业于90年代末开始发展,经历了启蒙阶段、发展阶段和高速发展阶段。

中国机器视觉行业发展历程

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来源:头豹研究院编辑整理

▲ 启蒙阶段1999年至2004年,中国机器视觉行业进入启蒙阶段。部分企业主要通过代理海外产品为中国用户提供服务。机器视觉从业人员引导中国客户了解图像的采集和传输过程、理解图像的品质优劣,利用国外软硬件产品搭建简单的机器视觉初级应用系统,为客户提供直观的产品体验。在机器视觉行业的启蒙阶段,工业领域(如中国特种印刷行业、烟草行业)成为机器视觉技术最早的受益者,视觉技术的应用提高了生产的自动化水平。机器视觉技术的应用价值和发展前景吸引了较多从业人员及企业家,推动机器视觉行业进入发展阶段。▲ 发展阶段

2004年至2010年,中国机器视觉行业进入发展阶段。中国机器视觉企业开始了机器视觉软硬件的自主研发。伴随技术水平的提升,机器视觉设备和系统集成市场的应用场景逐渐增多,可应用领域范围不断扩大。部分机器视觉从业人员归国,人才储备力量增强,并且部分机器视觉设备凭借产品性价比和服务优势填补了中国国内自动化市场的需求。伴随海外设备产线向中国国内转移,以及中国用户对于产品质量要求的提升,中国国内部分传统产业如棉纺、农作物分级和钢铁等细分领域选择利用机器视觉提升产品质量和生产效率,机器视觉的人工替代趋势初显。

▲ 高速发展阶段

2010年至今,中国机器视觉进入了高速发展阶段。中国机器视觉市场涌现各种核心器件研发厂商,产品覆盖相机、图像采集卡、光源、镜头和图像处理软件等软硬件。同时,视觉技术在多个行业的应用持续加深,中国机器视觉产业的总产值及规模逐年上升。但在行业高速发展的同时,因技术能力不足引发较多问题。部分企业追求高性价比产品的同时降低了对产品质量的要求,产品质量欠缺、通用性设计不足等问题亟待解决。伴随中国机器视觉市场和技术的不断发展,政策对于智能化产业的大力扶持,中国机器视觉行业将迎来行业发展的“黄金时期”。

利好政策助力中国机器视觉行业发展
近年来,高端装备制造业在国民经济中的地位日益凸显。伴随生产模式的改变,中国高端装备制造业的发展逐渐走向全球化、信息化、专业化和服务化。中国政府对于高端装备制造行业的重视程度逐渐加深,利好政策频出,政府充分支持高端装备行业的产品研发和市场扩展。高端装备制造行业是机器视觉技术的主要应用,高端装备制造行业对于精准度的严格要求需要机器视觉技术的支持,因此,机器视觉行业将受惠于高端装备制造行业的利好政策,推动机器视觉行业的发展。高效率、高精度、自动智能、绿色低碳和高附加值是中国高端装备制造技术未来的发展方向。政府对于机器视觉的大力培育将加快制造业的转型升级,促进高端装备制造业的重点发展方向和信息化与工业化的深度融合,提升生产效率、技术水平和产品质量,降低能源消耗,实现高端装备制造技术的智能化和绿色化,推动中国机器视觉行业的发展。

中国机器视觉行业相关政策

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来源:头豹研究院编辑整理

中国政府在智能制造、高端装备制造业、人工智能和工业机器人等一系列政策的发布与实施都将机器视觉提升到了国家战略的核心部分,行业利好政策将成为驱动机器视觉行业发展的重要推动力。各地方政府积极响应政府在各领域的战略性规划,推进中国全领域自动化的建设,助力机器视觉行业的发展。北京市提出促进高端工业机器人视觉识别模块、人体识别模块、边界检测模块等以及视觉辅助模块的发展;广东省提出加快机器视觉在六大产业的应用,推动智能制造产业的发展建设;上海市提出加快机器视觉技术在工业机器人、服务机器人等重点领域的应用,提高劳动生产率及优质成品率,降低产品生产成本和低知识技能用工量。各区域利好政策的颁布将推动各地区智能化生产进程的加快。
机器视觉在非工业领域的应用将不断拓展
非工业应用或将成为机器视觉增长的关键因素,机器视觉技术的应用提高了非工业领域的自动化及智能化水平。机器视觉的其他非工业用途正在迅速普及,如无人驾驶、自动农场设备、无人机应用和智能交通系统等。▲ 零售业——无人商店目前,机器视觉监测可以准确识别顾客在商店拿走或放回商品的动作,结合生物识别、生物支付等技术完成交易行为。传统零售业的监控、店员收银等设施和人员将逐渐被替代。同时伴随无人商店的发展和布局,消费者的消费行为可以被简化为消费者扫描进门、选购商品和直接离开。

机器视觉系统可以通过机器视觉的图像摄取装置将摄取目标转化成图像信号,传送给专用的图像处理系统,得到被摄目标的形态信息。图像摄取装置根据像素分布和亮度、颜色等信息判断消费者选取的物品,完成注册绑定账户的扣款。机器视觉检测技术在无人商店中的应用将伴随技术的发展不断深化。

▲ 智慧城市——智慧交通

机器视觉依托其低成本、稳定性强、准确性高和应用范围较广等优点,在交通监控系统中得到了广泛应用,如车辆检测与感知、路口路段感知、路测停车感知、停车场感知、车辆身份特征识别、车辆的比对和交通视频的分析应用等。未来伴随深度学习技术的发展与成熟,机器视觉将成为无人驾驶和汽车辅助驾驶的重要手段,通过机器视觉监测并识别障碍物、信号标识、行人及车辆,这项技术的落地将为用户带来全新的出行体验,构建真正的智能交通时代。

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嵌入式视觉系统将逐渐取代板卡式机器视觉系统
伴随计算机技术和微电子技术的发展,嵌入式视觉系统的应用领域被不断拓宽,将逐渐取代板卡式机器视觉系统在机器视觉行业的主导地位。板卡式机器视觉系统(PC式视觉系统)是基于个人计算机的视觉系统,在系统灵活性、用户化界面、速度及精度方面具有较大优势,并且可以实现较为复杂的系统功能。但基于PC的机器视觉应用系统尺寸较大、结构较复杂,开发周期较长,成本控制难度较大。伴随产业自动化进程的加快,企业大规模的自动化设备的铺设将提升机器视觉系统的应用需求,机器视觉系统的成本、研发周期和维护难度都将成为企业决策的重要因素。相较于板卡式机器视觉系统,嵌入式视觉系统更加易学、易用、易维护、易安装,并且可以在短时间内建立起有效可靠的机器视觉系统。嵌入式视觉系统综合计算机技术、半导体技术和电子技术,并与各行业具体应用相结合。其低功耗技术的特点满足了企业对于高效和低成本技术的开发需求。嵌入式产品可以利用有限的资源实现适当的功能,将功耗和成本降到最低。此外,嵌入式操作系统的开发以C语言为基础,高级语言的使用不仅可以提高工作效率,缩短开发周期,还可以保障产品的可靠性和可维护性,便于机器视觉系统的完善和升级换代。5

个性化服务和方案将逐步代替标准化产品
伴随中国智能制造产业的发展,各企业及所属行业对于机器视觉的多样化需求逐渐增多。机器视觉的标准化产品能较大程度上取代人工视觉,但仅限于产品高精度尺寸测量、零件坐标位置测量、二维码数据读取等基础性功能。标准化的机器视觉产品无法根据企业的生产步骤和效率做出调整,企业只能最大程度上适应机器的运转节奏及效率。标准化的解决方案无法满足所有用户的产品服务需求,因此个性化的解决方案和服务在行业竞争中取得差异化优势。解决方案供应商可以根据客户的生产步骤和生产效率要求,为企业设计其专属的自动化机械设备。企业定制的专属自动化机械可以利用电气控制逻辑,取代人工动作并集成,实现自动上料、自动组装和自动测试检测,并将数据完整保存,最终实现产量效率、良率和能耗的追踪。因此,按照企业的特殊需求完成产品及服务的定制、产品的标准化替代将成为未来机器视觉行业发展的重要方向。
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中国制造业自动化转型升级进程的加快,推动了中国机器视觉产业技术水平的提高,机器视觉技术的应用领域逐渐广泛,中国机器视觉行业市场规模逐年扩大。中国高精度制造及相应的自动化生产线逐渐增长,中国机器视觉厂商数量呈现逐年上涨趋势,人工视觉替代进程逐渐加快。伴随中国各领域自动化、智能化程度逐渐加深,中国机器视觉行业将迎来高速发展。
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