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機(jī)器視覺(jué)行業(yè)基本情況及發(fā)展現(xiàn)狀
思瀚產(chǎn)業(yè)研究院 埃科光電    2023-07-12

（1）行業(yè)簡(jiǎn)介

① 機(jī)器視覺(jué)基本介紹

機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)是集光學(xué)、機(jī)械、電子、計(jì)算、軟件等技術(shù)為一體的工業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)，它通過(guò)對(duì)電磁輻射的時(shí)空模式進(jìn)行探測(cè)及感知，可以自動(dòng)獲取一幅或多幅目標(biāo)物體圖像，對(duì)所獲取圖像的各種特征量進(jìn)行處理、分析和測(cè)量，根據(jù)測(cè)量結(jié)果做出定性分析和定量解釋，從而得到有關(guān)目標(biāo)物體的某種認(rèn)識(shí)并作出相應(yīng)決策，執(zhí)行可直接創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)價(jià)值或社會(huì)價(jià)值的功能活動(dòng)。我國(guó)機(jī)器視覺(jué)行業(yè)屬于技術(shù)更新較快、受市場(chǎng)主導(dǎo)型產(chǎn)業(yè)，行業(yè)內(nèi)企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)程度較高。

② 機(jī)器視覺(jué)產(chǎn)業(yè)鏈及上、下游行業(yè)之間的關(guān)聯(lián)性

機(jī)器視覺(jué)產(chǎn)業(yè)鏈中相關(guān)企業(yè)主要分為三類：上游的機(jī)器視覺(jué)部件提供商、中游的相關(guān)裝備制造商及機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)商、下游的機(jī)器視覺(jué)產(chǎn)品的終端應(yīng)用商。機(jī)器視覺(jué)的產(chǎn)業(yè)鏈分布如下：

機(jī)器視覺(jué)行業(yè)內(nèi)上游企業(yè)專注于與機(jī)器視覺(jué)相關(guān)的軟硬部件的生產(chǎn)與研發(fā)。其中，硬件包括光源、鏡頭、工業(yè)相機(jī)、圖像采集卡以及控制器及配件等；軟件包括圖像處理軟件以及底層算法平臺(tái)等構(gòu)成的機(jī)器視覺(jué)軟件及算法。

根據(jù)開(kāi)源證券《工業(yè)機(jī)器視覺(jué)之“眼”——機(jī)器視覺(jué)》報(bào)告，在目前的整個(gè)機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)成本構(gòu)成上，核心零部件大約占比 45%、軟件開(kāi)發(fā)大約占比 35%、組裝集成大約占比 15%、維護(hù)服務(wù)大約占比 5%，核心零部件和軟件開(kāi)發(fā)是產(chǎn)業(yè)鏈中絕對(duì)的核心環(huán)節(jié)。如圖所示，發(fā)行人主要產(chǎn)品涵蓋作為機(jī)器視覺(jué)核心部件的工業(yè)相機(jī)及圖像采集卡兩大類。

機(jī)器視覺(jué)行業(yè)內(nèi)中游企業(yè)為機(jī)器視覺(jué)裝備制造商與機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)商。其中，機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)包含獨(dú)立完整的成像單元（光源、鏡頭、相機(jī)）和相應(yīng)的算法軟件，集圖像采集、處理與通信功能于一身，可以靈活的進(jìn)行配置和控制。而機(jī)器視覺(jué)裝備則以機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)的感知能力和分析決策能力為核心，在系統(tǒng)的基礎(chǔ)上賦予了設(shè)備自動(dòng)化和智能化的功能，將其應(yīng)用在下游實(shí)際的生產(chǎn)運(yùn)作之中，可實(shí)現(xiàn)多種功能。

機(jī)器視覺(jué)行業(yè)下游主要為機(jī)器視覺(jué)設(shè)備的終端應(yīng)用場(chǎng)景。具體來(lái)說(shuō)，由于機(jī)器視覺(jué)具有定位、識(shí)別、測(cè)量、檢測(cè)四大功能，通常下游應(yīng)用企業(yè)會(huì)將相關(guān)設(shè)備配置應(yīng)用在產(chǎn)品生產(chǎn)制造過(guò)程中的檢測(cè)、篩查等重要環(huán)節(jié)，從而達(dá)到提高良品率、提升生產(chǎn)效率、減少對(duì)人工的依賴以及節(jié)約成本等目的。因此，工業(yè)相機(jī)、圖像采集卡作為機(jī)器視覺(jué)設(shè)備的核心部件之一，將被廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)生活的各個(gè)領(lǐng)域。此外，未來(lái)隨著工業(yè)智能制造的不斷升級(jí)，機(jī)器視覺(jué)設(shè)備在各個(gè)行業(yè)的滲透率將進(jìn)一步提高，相關(guān)核心部件的市場(chǎng)需求有望迎來(lái)新一輪的爆發(fā)增長(zhǎng)。

（2）行業(yè)發(fā)展歷程

從全球范圍來(lái)看，機(jī)器視覺(jué)行業(yè)起源于 20 世紀(jì) 70 年代，發(fā)展至今，行業(yè)已經(jīng)歷五個(gè)發(fā)展階段。第一階段，1969-1979 年，在成像傳感器誕生的驅(qū)動(dòng)下，機(jī)器視覺(jué)進(jìn)入產(chǎn)業(yè)萌芽期。1969 年美國(guó)貝爾實(shí)驗(yàn)室成功研制出 CCD 傳感器，可以直接把圖像轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)并存儲(chǔ)到電腦中參與計(jì)算和分析，從而為機(jī)器視覺(jué)的產(chǎn)生奠定了基礎(chǔ)；第二階段，1980-1989 年，在需求應(yīng)用的驅(qū)動(dòng)下，機(jī)器視覺(jué)進(jìn)入起步期。

機(jī)器視覺(jué)概念首次在產(chǎn)業(yè)界被提及，加拿大的 Teledyne Dalsa、英國(guó)的 E2V 以及美國(guó)的 Cognex（康耐視）等相關(guān)知名企業(yè)誕生；第三階段，1990-1999年，隨著需求端應(yīng)用的不斷發(fā)展，機(jī)器視覺(jué)行業(yè)進(jìn)入成長(zhǎng)波動(dòng)期。

其中，1990年半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展為機(jī)器視覺(jué)行業(yè)提供了較大的發(fā)展?jié)摿?，但受限于成像技術(shù)和算法算力尚不成熟，無(wú)法有效滿足行業(yè)的應(yīng)用需求，難以全面推廣；第四階段，2000-2009 年，在應(yīng)用和算力的共同驅(qū)動(dòng)下，機(jī)器視覺(jué)進(jìn)入產(chǎn)業(yè)發(fā)展早期。

在 CPU算力大幅提升，F(xiàn)PD 平板顯示制造、PCB 檢測(cè)和汽車制造等行業(yè)陸續(xù)對(duì)機(jī)器視覺(jué)技術(shù)應(yīng)用表現(xiàn)出強(qiáng)烈需求的雙重因素影響下，產(chǎn)業(yè)需求和技術(shù)進(jìn)步共同促進(jìn)了機(jī)器視覺(jué)行業(yè)的快速發(fā)展與繁榮。我國(guó)機(jī)器視覺(jué)產(chǎn)業(yè)也在這個(gè)階段加入了全球陣營(yíng)；第五階段，2010-2020 年，AI 算法的興起推動(dòng)機(jī)器視覺(jué)進(jìn)入發(fā)展中期。2016年以來(lái) AI 迅速發(fā)展，隨著人工智能賦能的機(jī)器視覺(jué)開(kāi)始在智能制造應(yīng)用中的加速普及，相關(guān)產(chǎn)業(yè)得到了進(jìn)一步發(fā)展。

相較而言，我國(guó)機(jī)器視覺(jué)行業(yè)雖起步較晚，但發(fā)展速度較快，行業(yè)已經(jīng)歷三個(gè)發(fā)展階段。第一階段，1995-1999 年，隨著對(duì)國(guó)外設(shè)備與技術(shù)的引進(jìn)與吸收，我國(guó)機(jī)器視覺(jué)行業(yè)進(jìn)入了萌芽期。

但由于算法、算力及成像技術(shù)尚不成熟，我國(guó)僅有航空航天、軍工及高端科研等核心機(jī)構(gòu)和行業(yè)開(kāi)始出現(xiàn)應(yīng)用，部分相關(guān)企業(yè)作為國(guó)外代理會(huì)提供機(jī)器視覺(jué)器件及技術(shù)服務(wù)；第二階段，2000-2008 年，在應(yīng)用與算法的雙驅(qū)動(dòng)下，我國(guó)機(jī)器視覺(jué)行業(yè)邁入了起步期。隨著算力強(qiáng)度的進(jìn)一步提升，且國(guó)內(nèi)如人民幣印鈔質(zhì)量檢測(cè)、郵政分揀等行業(yè)對(duì)機(jī)器視覺(jué)提出強(qiáng)烈的應(yīng)用需求，我國(guó)開(kāi)始出現(xiàn)一些專業(yè)的機(jī)器視覺(jué)企業(yè)；第三階段，2009-2020 年，我國(guó)機(jī)器視覺(jué)產(chǎn)業(yè)逐步進(jìn)入高速發(fā)展期。

特別指出的是，2010 年后，以蘋果為代表的手機(jī)產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展給整個(gè) 3C 電子制造業(yè)帶來(lái)巨大的變革。一方面，隨著3C 電子制造產(chǎn)業(yè)進(jìn)入高精度時(shí)代，迫切需要用機(jī)器替代人工來(lái)保障產(chǎn)品加工精度和質(zhì)量的一致性；另一方面，3C 電子由于更新較快，應(yīng)用場(chǎng)景較為豐富，大大擴(kuò)展了機(jī)器視覺(jué)的應(yīng)用。

受到這兩方面因素的共同影響，加速促進(jìn)了我國(guó)機(jī)器視覺(jué)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，我國(guó)陸續(xù)涌現(xiàn)出近百家機(jī)器視覺(jué)企業(yè)。此外，2016 年以來(lái) AI算法的發(fā)展，再次為我國(guó)機(jī)器視覺(jué)行業(yè)注入新一輪的發(fā)展活力。整體來(lái)看，從2010 年開(kāi)始的近十年，我國(guó)機(jī)器視覺(jué)產(chǎn)業(yè)發(fā)展一直保持 20%-30%的增速。

資料來(lái)源：《機(jī)器視覺(jué)發(fā)展白皮書（2021 版）》

（3）全球發(fā)展現(xiàn)狀

根據(jù) Market and Markets、高工機(jī)器人產(chǎn)業(yè)研究所（GGII）數(shù)據(jù)，2021 年全球機(jī)器視覺(jué)市場(chǎng)規(guī)模為804.0億元，預(yù)期2022年全球市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到879.2億元，同比 2021 年增長(zhǎng)了 9.3%，且在 2015-2021 年期間實(shí)現(xiàn)了 13.4%的年均復(fù)合增長(zhǎng)率。未來(lái)，預(yù)計(jì) 2022-2025 年全球機(jī)器視覺(jué)市場(chǎng)將以 13.2%的年復(fù)合增長(zhǎng)率進(jìn)行增長(zhǎng)，2025 年全球機(jī)器視覺(jué)市場(chǎng)將達(dá)到 1,276.1 億元的規(guī)模，行業(yè)整體將進(jìn)入穩(wěn)定發(fā)展的新時(shí)期。

其中，工業(yè)相機(jī)和圖像采集卡作為機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)的核心部件，相關(guān)細(xì)分市場(chǎng)發(fā)展深受機(jī)器視覺(jué)行業(yè)影響，將有望成為行業(yè)內(nèi)最具發(fā)展前景的細(xì)分市場(chǎng)之一。

在工業(yè)相機(jī)領(lǐng)域，據(jù) GIR（Global Info Research）機(jī)構(gòu)按收入統(tǒng)計(jì)調(diào)研數(shù)據(jù)知，2021 年全球工業(yè)相機(jī)收入大約 18.11 億美元，預(yù)計(jì) 2028 年將達(dá)到 29.05 億美元，在 2022-2028 年期間，全球工業(yè)相機(jī)市場(chǎng)規(guī)模將以年均 7.0%的復(fù)合增長(zhǎng)率增長(zhǎng)；在圖像采集卡領(lǐng)域，據(jù) QYResearch、東莞證券研究所數(shù)據(jù)，2020 年全球圖像采集卡市場(chǎng)規(guī)模為 3.31 億美元，預(yù)計(jì) 2025 年將達(dá)到 4.23 億美元，年均復(fù)合增長(zhǎng)率將達(dá)到 5.03%。

從區(qū)域分布來(lái)看，根據(jù)前瞻產(chǎn)業(yè)研究院、申港證券研究所數(shù)據(jù)，2019 年全球機(jī)器視覺(jué)市場(chǎng)份額占比最大的為歐洲地區(qū)，占比為 36.4%；其次是北美地區(qū)，占比 29.3%；隨著我國(guó)在機(jī)器視覺(jué)行業(yè)的快速發(fā)展，以中國(guó)為代表的亞太地區(qū)正迎頭趕上，份額占比已達(dá)到 25.3%。

（4）國(guó)內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀

根據(jù)機(jī)器視覺(jué)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟（CMVU）在 2021 年度統(tǒng)計(jì) 153 家企業(yè)的樣本調(diào)查數(shù)據(jù)，2021 年我國(guó)機(jī)器視覺(jué)行業(yè)銷售額為 163.8 億元，較 2020 年增長(zhǎng) 34.5%。同時(shí)，受益于國(guó)家對(duì)智能制造產(chǎn)業(yè)的政策支持、我國(guó)制造業(yè)總體規(guī)模的進(jìn)一步擴(kuò)大以及下游應(yīng)用行業(yè)的不斷拓展等因素的影響，2019-2021 年期間，我國(guó)機(jī)器視覺(jué)行業(yè)的年均復(fù)合增長(zhǎng)率達(dá)到了 22.9%，市場(chǎng)規(guī)模持續(xù)擴(kuò)大。未來(lái)三年，考慮到宏觀經(jīng)濟(jì)的復(fù)蘇回暖、國(guó)產(chǎn)替代浪潮興起、行業(yè)技術(shù)的創(chuàng)新升級(jí)以及下游應(yīng)用領(lǐng)域的進(jìn)一步延伸等因素，預(yù)計(jì)我國(guó)機(jī)器視覺(jué)行業(yè)發(fā)展將進(jìn)入快車道，行業(yè)規(guī)模將從 2022 年的 215.1 億元增長(zhǎng)至 2024 年的 403.6 億元，實(shí)現(xiàn)年均 37.0%的復(fù)合增長(zhǎng)。

從企業(yè)數(shù)量來(lái)看，雖然我國(guó)機(jī)器視覺(jué)行業(yè)起步較晚，但近年來(lái)，隨著我國(guó)陸續(xù)出臺(tái)一系列相關(guān)政策對(duì)智能制造、機(jī)器視覺(jué)行業(yè)的鼓勵(lì)和支持，進(jìn)入相關(guān)領(lǐng)域的企業(yè)數(shù)量不斷增多。根據(jù)前瞻產(chǎn)業(yè)研究院數(shù)據(jù)，在 2017-2020 年期間，每年新增企業(yè)數(shù)量均超過(guò) 600 家。其中，2019 年新增企業(yè)數(shù)量達(dá)到峰值 819 家，2020年行業(yè)內(nèi)新增企業(yè)數(shù)量稍有回落，但仍達(dá)到 637 家。目前，我國(guó)各種類型的機(jī)器視覺(jué)企業(yè)已累計(jì)超過(guò) 4,000 家。此外，據(jù)機(jī)器視覺(jué)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(jué)品牌已超過(guò) 200 家。

從產(chǎn)品類型來(lái)看，根據(jù)機(jī)器視覺(jué)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟（CMVU）的分類，我國(guó)機(jī)器視覺(jué)行業(yè)主要的產(chǎn)品/服務(wù)包括系統(tǒng)、組件和服務(wù)三大類。其中，機(jī)器視覺(jué)組件包括光學(xué)元件及鏡頭、2D 相機(jī)（面陣相機(jī)）、照明光源或其他結(jié)構(gòu)光源、3D 相機(jī)/3D采集設(shè)備、工業(yè)線掃描相機(jī)、圖像采集卡、視覺(jué)軟件（單獨(dú)銷售的產(chǎn)品）、接口及其他組件等。

據(jù)機(jī)器視覺(jué)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟（CMVU）2021 年度對(duì) 153家樣本企業(yè)調(diào)查數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，2019-2021 年，機(jī)器視覺(jué)組件銷售額從 67.3 億元增長(zhǎng)至98.0 億元，年均復(fù)合增長(zhǎng)率為 20.7%，雖占行業(yè)銷售額比例從 62.0%略微下降至 59.8%，但仍占據(jù)整體銷售額的一半之多，是我國(guó)機(jī)器視覺(jué)細(xì)分行業(yè)產(chǎn)值規(guī)模最大的市場(chǎng)。

其中，2D 相機(jī)（面陣相機(jī)）的銷售額占比為 12.7%，是機(jī)器視覺(jué)組件大類中的第二大細(xì)分市場(chǎng)，且 2019-2021 年銷售額同期年均復(fù)合增長(zhǎng)率達(dá)到 39.4%；工業(yè)線掃描相機(jī)的銷售額占比為 4.9%，若將工業(yè)線掃描相機(jī)與面陣相機(jī)統(tǒng)一劃分為工業(yè)相機(jī)的統(tǒng)計(jì)口徑來(lái)看，2021 年工業(yè)相機(jī)產(chǎn)品的銷售額占比為 17.6%，儼然已成為機(jī)器視覺(jué)組件的第一大細(xì)分市場(chǎng)；此外，2021 年我國(guó)圖像采集卡的銷售額占比為 4.6%。

進(jìn)一步來(lái)看，通過(guò)將 2021 年我國(guó)機(jī)器視覺(jué)行業(yè)整體銷售額 163.8 億元乘以相應(yīng)細(xì)分產(chǎn)品占比數(shù)據(jù)，即可得到 2021 年我國(guó)工業(yè)相機(jī)產(chǎn)品的銷售額為 28.83億元（面陣相機(jī)銷售額 20.80 億元，工業(yè)線掃描相機(jī)銷售額 8.03 億元），圖像采集卡的銷售額為 7.53 億元。此外，受到機(jī)器視覺(jué)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟（CMVU）2021 年度調(diào)查數(shù)據(jù)僅為 153 家樣本數(shù)量的限制，疊加這部分因素的影響，因此，2021 年我國(guó)機(jī)器視覺(jué)行業(yè)中關(guān)于工業(yè)相機(jī)、圖像采集卡的實(shí)際銷售金額將進(jìn)一步放大。