我国机器视觉产业大而不强,技术附加值较高领域自给率低

杜一明

电子信息、智能制造、TMT、新材料

  • 2019-09-12
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通过研究发现,我国机器视觉产业链已经逐渐完善,但是国内企业集中在光源以及图像采集卡等技术附加值相对较低的细分领域,而在工业相机以及图像处理软件等高技术附加值领域尚不具备竞争优势,目前我国机器视觉行业处于完全竞争阶段,珠三角区域产业集中度最高。下游应用主要集中在电子以及汽车领域。

摘要:通过研究发现,我国机器视觉产业链已经逐渐完善,但是国内企业集中在光源以及图像采集卡等技术附加值相对较低的细分领域,而在工业相机以及图像处理软件等高技术附加值领域尚不具备竞争优势,目前我国机器视觉行业处于完全竞争阶段,珠三角区域产业集中度最高。下游应用主要集中在电子以及汽车领域。

机器视觉是人工智能以及物联网的关键技术构成,近些年来我国机器视觉飞速发展,部分技术位居世界领先地位,已经形成了集底层开发、软硬件集成以及各行业应用为一体的完整产业链,如图1所示。并且随着政策的大力推动以及产学研的紧密结合,我国机器视觉产业生态环境将会愈发完善。

图1 机器视觉产业链全景图

(资料来源:金智创新行业研究中心)

我国机器视觉企业集中在产业链下游,技术附加值较高领域自给率较低

我国在机器视觉光源领域发展较为成熟,产品自给率充足。机器视觉系统基于前端图像的捕捉,对采集到的信息进行一系列的处理和分析决策,因此前端图像捕捉的仿真程度直接决定了机器视觉系统的精准度。机器视觉所用光源需要具有高稳定性、高亮度以及对物体位置变化敏感的特点,目前普遍使用的是LED光源。而我国LED产业经过几十年的发展,已经形成了十分完善的产业链,技术水平大幅跃升,已经基本实现了国产替代,涌现出了诸如奥普特、沃德普以及纬朗光电等优秀企业。

高端镜头以及工业相机国产化程度较低,并且短时间难以实现进口替代。镜头的基本功能是实现光束调制,将目标成像在图像传感器的光敏面上完成信号传递;工业相机则是将光信号转换为电信号。机器视觉使用的镜头以及工业相机均是技术附加值较高领域,我国在技术水平上落后于国外,并且这一现状短时间内较难改变,目前国内机器视觉集成商主要使用的是欧美以及日本的产品,比如美国的Navitar,德国的施耐特、卡尔蔡司以及Basler,日本的Moritex、KOWA。

图像采集卡国内发展比较完善。工业相机与PC端通过图像采集卡相互链接,图像采集卡接收工业相机的模拟信号或数字信号,并将信号处理转换为适用于PC端的信息。目前我国在图像采集卡领域发展较为成熟,代表性企业有埃科光电、嘉恒图像、维视图像、嘉恒图像以及大恒图像。

我国在图像处理软件研发领域以二次开发为主,核心算法被康耐视、MVTec等国外企业垄断。图像处理软件是机器视觉系统中技术附加值最高的领域,如图2所示,在整个机器视觉系统中软件占比高达35%。图像处理软件通过提取数字信号特征,做出分析判断,并给控制设备下达操作指令,因此图像处理软件的智能化程度取决于底层的算法架构。由于我国工业化程度历来低于国外发达国家,因此我国针对工业化软件在算法优化方面缺乏深厚经验,目前国内的图像处理软件普遍以“开发平台+开发包”的二次开发模式为主,软件研发人员可以直接按需集成不同功能的开发包。

 图2 机器视觉系统各组成部分占比

(资料来源:公开资料整理,金智创新行业研究中心)

电子及汽车是机器视觉主要应用领域,需求占比过半

机器视觉行业渗透率不断提高,电子及汽车是机器视觉市场主要需求点。当前机器视觉已经广泛地应用于安防、金融、工业、医疗以及交通等领域,其中机器视觉与半导体电子以及汽车领域结合度最深,如图3所示,在机器视觉下游需求中,电子及半导体领域需求占比47%,汽车行业需求占比15%,二者合计占比62%,其次为制药行业需求占比7%。机器视觉在电子领域主要应用于晶圆切割、3C表面检测、触摸屏制造、PCB印刷电路、SMT表面贴装等高精度制造和质量检测;在汽车领域则主要用于车身装配检测、面板印刷质量检测、零件尺寸的精密测量、工件表面缺陷检测、自由曲面检测等几乎所有系统和部件的制造流程。

 图3 2018年全球机器视觉各领域需求占比

(资料来源:中商产业研究院)

我国机器视觉行业以国外厂商为主,珠三角地区产业集中度最高

国内机器视觉市场参与者主要分为四类:国际综合自动化公司、国际专业机器视觉公司、国内自动化设备公司以及国内专业机器视觉公司。由于我国机器视觉起步较晚,整体上落后于国外发达国家,康耐视、基恩士等国际知名厂商基于自身的技术优势以及品牌优势抢占了我国大部分市场,分享我国机器视觉行业高增长红利。而国内机器视觉企业尚处于完全竞争阶段,尽管涌现出了天准、商汤、旷视等一批优秀企业,但是在软件算法等核心技术领域依然落后于国外,行业竞争力较弱。目前国内机器视觉企业有近400家,如图4所示,珠三角区域机器视觉产业集中度最高,容纳了行业内39%的企业,其次是长三角区域占比31%,环渤海地区机器视觉企业则主要集中在北京。

 图4 我国机器视觉产业区域分布

(资料来源:前瞻产业研究院)

结语

近些年我国在机器视觉领域取得了长足的进步,实现了从无到有的跃升,目前我国机器视觉已经形成了产业化的发展趋势,但是在工业相机、底层算法等核心领域研发积累较浅,严重拖累了我国向机器视觉强国迈进的步伐,建议国内厂商在利用好本土服务优势的基础上,加大研发投入力度,不断积累自身实力,从而增强自身的市场竞争力。

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