机器视觉，灵活实现价值升维

余澄微

半导体产业的快速发展进一步推动了机器视觉的应用，AI算法与算力的进步则使智能视觉再度大步向前。而今机器视觉在各行业的渗透率逐渐提升，尤其是在制造业中的高使用率更是推高了智能视觉市场的年复合增长率。随着存储成本降低、计算成本降低、数据传输效率提高，以及基于图形图像的识别、分析和检测的相关技术持续提升，智能视觉将更好地为产业发展与智慧城市建设赋能，实现价值升维。

智能时代的“眼睛”

美国制造工程师协会（SME）机器视觉分会和美国机器人工业协会（RIA）自动化视觉分会关于机器视觉的定义是：“通过光学的装置和非接触的传感器，自动地接收和处理一个真实物体的图像，以获得所需信息或用于控制机器人运动的装置。”这也是广义上的机器视觉，基于捕获并处理的图像为设备执行其功能提供操作指导，这也被视为一种应用于工业和非工业领域的硬件和软件组合，集成了图像处理、机械工程、控制、电光源照明、光学成像、传感器、模拟与数字视频、图像增强和分析算法等技术，识别、测量、定位和检测是基本功能。自上世纪60年代诞生后几乎每隔10年左右即有一次大的跨越进步，发展至今，现时的机器视觉也被称为智能视觉，主要是指利用光电成像系统采集图像信息，经云平台信息处理，识别分析并对目标特征进行判断，被广泛应用诸多领域，如智能制造、智慧医疗、智能安防、智慧家居等。视觉和语音同为AI时代的底层基础技术与主要入口，智能视觉也被誉为智能时代的“眼睛”，众多创新围绕其展开。嵌入式视觉系统、深度学习、3D视觉、计算成像则是机器视觉四大技术演进方向。

从产业链的角度解读，机器视觉产业链较长涉及领域较多，其上游涵盖半导体材料、光学材料、电子元件、五金结构件等原材料和零部件，中游为光源、镜头、相机及图像采集卡等硬件、图像处理软件等核心部件；下游包括机器引导设备、视觉识别设备、视觉检测设备、视觉测量设备、解决方案供应商等。终端应用领域则包括电子、半导体、汽车制造、食品包装、制药等，其中消费电子、汽车和半导体是机器视觉最主要的应用领域。

自2013年起，我国陆续发布相关政策与规划为机器视觉行业发展提供支持。2019年发布的《加快培育共享制造新模式新业态，促进制造业高质量发展的指导意见》，提出支持平台企业积极应用人工智能技术，发展智能检测功能，不断提升制造全流程的智能化水平。机器视觉技术可为智能检测提供助力，提高效率及降低人工成本，发展速率得以提升。同时，国家标准《智能制造机器视觉在线检测测试方法》等文件陆续明确机器视觉行业的发展路径，以及与人工智能、智能制造的结合方式等。2021年，我国机器视觉相关专利申请数量为1991项，技术研发稳步推进。

为制造业打开新视域

与人眼相比，机器视觉具有效率快、精度高、永不疲劳等显著优点，不光为机器装上“眼睛”，更让机器拥有“大脑”，机器视觉在人工智能和深度学习算法的帮助下，可以改变制造业的效率和精度。好的机器视觉系统将为制造业提供更多有利于提高产品质量和生产效率的技术支持。

如今，机器视觉在制造业中的运用已经越来越普遍，机器视觉赋予工业机器人智慧化，助力智能制造落地加速。利用源自人工智能机器视觉技术所产生的实时数据，制造业企业可获得更多的正常运行时间，进行预防性维护，提高生产力、生产效率并确保人员安全，显著提升生产的自动化和智能化程度。比如在智能手机的生产过程中，机器视觉技术主要应用于部件模组、显示触控、成品组装等工艺环节。在汽车制造领域，机器视觉技术主要用于车身装配检测、面板印刷质量检测等几乎所有系统和部件的制造流程；在电池特别是车载电池的电极检测、装配检测、化成检测、模块和电池组系统检测方面，均存在大量的机器视觉技术应用需求。在半导体行业，机器视觉的应用涉及半导体外观缺陷、尺寸、数量等检测，尤其是晶圆制作中的检测、定位、切割和封装。

这期间部分互联网巨头的先期布局已获成果，在我国的工业质检领域，百度智能云占据最大份额，在3C行业的固定点位缺陷检测、钢铁行业的中厚板检测、纺织行业的智能验布领域提供相应的解决方案；阿里工业大脑「见远」已应用在电池片瑕疵检测、蚕丝瑕疵、道路裂缝检测、垃圾分类、智能养殖等领域；腾讯以在华星光电、空客等项目所积累的工业视觉智能能力深入到其他制造领域。

根据Markets and Markets预测，2021-2025年，全球机器视觉市场规模保持6%的复合增速稳健增长。另有机构表示到2028年全球工业机器视觉市场价值533.8亿美元，预计将以9.9%的速度增长。我国是机器视觉领域发展最为活跃的区域，盖因我国智能制造装备产业结构转型和技术提升的市场空间巨大，机器视觉行业因此受益。

此前德国和美国的机器视觉产业规模为我国的数倍，随着我国制造业产业升级的不断深化，机器视觉的渗透率将会进一步提升。中国机器视觉产业联盟（CMVU）的数据显示，2020年我国机器视觉市场规模已超百億，国产工业机器视觉产品逐渐以不输国外品牌的质量、更低的价格及更优质的服务获得更多的市场份额。从区域分布来看，我国机器视觉企业主要分布在广东、江苏、山东、浙江和上海，5个本就制造业发达的重点省市占比超过6成。