机器视觉行业发展情况及应用
思瀚产业研究院 步道光电    2023-07-04

（1）机器视觉行业概况

所谓机器视觉，即采用机器代替人眼来做测量和判断，通过光学装置和非接触的传感器，以获得所需信息或用于控制机器人运动的装置。机器视觉成功地将图像处理应用于工业自动化领域，对物体进行非接触检测、测量，提高加工精度、发现产品缺陷并进行自动分析决策，是智能制造装备对信息进行获取及分析的关键零部件，也是我国制造业转型升级的关键技术之一。

机器视觉行业下游应用领域广泛，包括 3C 电子、半导体、锂电、光伏、印刷、食品饮料制造、烟草制品、安防、医疗、邮政等领域。根据中国机器视觉产业联盟的数据、前瞻产业研究院整理的数据，我国机器视觉下游主要应用于电子、平板显示、汽车、电池、印刷、机器人、半导体、包装等领域，与此前应用主要集中在消费电子、平板显示的情况相比，机器视觉产品在我国的应用领域在逐步拓宽。

（2）机器视觉镜头行业概况

从机器视觉产业链来看，机器视觉镜头是机器视觉中负责成像的核心部件，是机器视觉产业链中不可或缺的一部分，镜头的质量直接影响到视觉系统的整体性能。机器视觉为机器植入了眼睛，镜头就是眼睛的晶状体。成像是机器视觉系统获取、处理和分析信息的基础，机器视觉系统处理的所有图像信息均通过机器视觉镜头得到。

镜头通过聚集光线，使成像单元能获得清晰影像的结构，将被测场景中的目标成像到视觉传感器的靶面上，从而完成后续的电信号的转换、处理及分析工作，并根据算法结果控制现场的设备执行相应动作。机器视觉镜头的应用领域广泛，包括工业自动化、医疗、安防、交通、航空等。其中，工业领域是机器视觉镜头的主要应用领域之一。以工业领域机器视觉镜头（即工业镜头）为例，典型的工业领域机器视觉产业链图如下：

工业领域机器视觉产业链上游包括光源、工业镜头、工业相机、图像采集卡、软件及算法平台，其中工业镜头、相机、采集卡等核心零部件与算法软件是机器视觉价值以及成本的主要构成部分。

相比人眼，机器视觉无疲劳感，在大批量重复性工业生产过程中，基于机器视觉镜头精密成像的产品检测，可以大大提高生产的效率和自动化程度，提升产品的良品率，加快产线运转的速度。同时，机器视觉镜头具有较宽的光谱响应范围，可扩展人眼的视觉范围，辨识微弱的色差区别，在精确性、客观性、速度与效率等方面均优于人类。

（3）机器视觉推动我国智能制造装备产业发展，助力制造业优化升级

制造业是我国国民经济的命脉，也是我国工业体系的基础构成。我国 2022年全年全部工业增加值达 40.16 万亿元，持续保持世界第一制造大国的地位。与此同时，面对中国制造业持续健康发展的要求，深化推进智能制造逐渐成为制造业发展转型的主要任务，智能制造产业体系的推广与应用已成大势。

目前我国智能制造装备相较国外高端设备存在一定差距，在生产效率、产品质量及稳定性方面尚不能完全满足智能制造的整体发展要求。为更好发挥智能制造装备的应用价值，保障生产效率与产品品质，智能制造设备的精细化检测至关重要。机器视觉产品作为智能制造装备的核心部件，采用机器代替人眼，能够在高速度、高精度、高稳定性的前提下对被测目标进行检测和判断，对于智能制造装备的发展以及我国制造业的优化升级有重要影响。

（4）行业发展情况

①机器视觉在全球的发展情况

机器视觉于20 世纪 60-70 年代发源于北美、欧洲等发达地区的国家。1969年美国贝尔实验室成功研制出 CCD 传感器，可以直接把图像转换为数字信号并存储到电脑中参与计算和分析，从而奠定了机器视觉技术诞生的基石，使得“为机器植入眼睛”成为可能。80 年代，机器视觉进入起步期，机器视觉的概念首次在产业界被提及，在此期间诞生了如加拿大的 DALSA、美国的康耐视和柯达、英国的 E2V 等首批机器视觉企业。

90 年代半导体产业的发展使机器视觉定位与检测成为替代人工的支撑技术，机器视觉产业得到蓬勃发展的机遇，但成像技术和算法算力的发展尚不成熟，不能全面满足行业应用需求。21 世纪以来，在硬件和算法的共同驱动下，机器视觉产业迎来了快速发展与繁荣。我国机器视觉产业也在 21 世纪初期逐渐加入了全球阵营。随着应用领域的爆发式扩展，机器视觉在 21 世纪以来迎来高速发展期。

在全球“工业 4.0”的背景之下，兼具精准高效特点的机器视觉受到世界各国的一致关注。随着工业领域对物联网应用的不断增多、嵌入式计算机系统计算能力的不断演进、工厂自动化水平的不断提高，全球制造业企业迎来转型升级，对机器视觉产品的整体需求呈现增加态势。人工智能、大数据等新一轮全球科技浪潮推动全球机器视觉行业进入快速增长期。

2016 年以来，全球机器视觉市场规模快速扩张，由 2016 年的 417.41 亿元提升至 2021 年的 804 亿元，年复合增长率达到 14.01%。根据 Markets and Markets、高工机器人产业研究所（GGII）的预测，2025 年全球市场规模将达到 1,276.05 亿元。

机器视觉的本质在于替代和提升人类对于图像信息的收集处理能力，因此，凡是需要进行图像信息收集和处理的领域均存在机器视觉的应用需求，随着各领域对机器视觉认知水平的提高，未来将有更多行业展现对机器视觉产品的强劲需求。自动成像协会（AIA）报告指出，目前由于产业价值认知不够等限制，当前机器视觉市场开放度仅为市场需求的 5%，还有 95%具有实际需求的潜在客户尚未应用机器视觉，这部分新增市场会随着人工智能和算力的提升，以比较高的速度被全面开发。

②机器视觉行业在中国的发展情况

国内机器视觉行业起步于 20 世纪 90 年代，最初以代理国外产品为主，进入21 世纪后，国内企业开始逐渐将发展重心转向自主研发产品。得益于自动化发展趋势和广泛的下游应用空间，国内机器视觉行业虽然起步较晚，但发展相较于全球其他国家更为迅速。2016-2021 年，我国机器视觉市场规模由 47 亿元增长至178 亿元，复合增长率达 30.52%，较全球机器视觉行业同期复合增速高出近 17个百分点。

在机器视觉镜头领域，海外机器视觉工业镜头细分领域发展较早，Schneider、Computar、Moritex 等老牌镜头厂商，技术积累雄厚，品牌影响力较大，在高端市场优势较大，占据着全球主要市场份额。

我国机器视觉行业由于起步较晚，2008年之前国内光学镜头市场基本被日本、德国品牌所垄断。近年来，我国机器视觉镜头行业国内厂商快速成长，凭借迅速的技术进步和高性价比优势与国外品牌竞争并逐渐取得优势。随着技术积累的加深和品牌认可度的提升，以长步道为代表的优质国内机器视觉镜头厂商开始向工业级镜头等高端产品拓展，积极扩展产品深度和广度。截至目前，长步道提供的工业领域机器视觉镜头已经能够满足下游不同客户视觉系统及智能制造装备的需要。

A、我国机器视觉市场起步较晚，即将进入快速发展的黄金时期

我国机器视觉具有起步较晚、发展迅速的特点。根据甲子光年的数据，2021年我国工业机器视觉行业销售额为 178 亿元，2016 年至 2021 年，我国工业机器视觉市场规模由 47 亿元增长至 178 亿元，复合增长率达 30.52%，市场规模持续扩大。

未来，随着宏观环境的改善、我国机器视觉产品技术的成熟、国产替代浪潮的兴起及下游领域的拓宽，特别是伴随着我国在新能源、光伏等新兴制造业领域逐步占据全球领先地位，我国机器视觉行业将迎来快速发展的黄金时期。

B、我国机器视觉渗透率低，制造业转型升级需求及政策支持推动行业发展

随着工业 4.0 的到来，制造业已经进入了智能化生产时代。传统的人工生产模式正在被越来越多的自动化生产模式所取代，制造业企业转型升级的需求迫切，行业对机器视觉产品的整体需求也呈现增加态势。

我国政府也在积极推进制造业的智能化和信息化建设。在《智能检测装备产业发展行动计划（2023—2025 年）》《“十四五”智能制造发展规划》《制造业质量管理数字化实施指南（试行）》《新一代人工智能发展规划》等政策文件中，智能制造装备、智能检测装备及其核心部件机器视觉产品被明确列为重点发展领域之一。政策的支持和推动将进一步促进我国机器视觉市场的发展。

目前我国制造业企业在实际生产中对于机器视觉产品的应用较少，机器视觉在我国的渗透率提升空间大。作为全球第一制造业大国，我国正处于制造业转型升级的关键期间，对于提高生产效率、降低成本、提升产品质量的需求日益提高。政策的支持和推动、技术的不断进步和市场的不断扩大，势必会推动我国机器视觉的快速发展。

C、我国机器视觉产品应用领域逐渐拓展

根据中国机器视觉产业联盟的数据，我国机器视觉下游主要应用于电子、平板显示、汽车、电池、印刷、机器人、半导体、包装等领域，与此前应用主要集中在消费电子、平板显示的情况相比，机器视觉产品在我国的应用领域在逐步拓宽。以发行人为例，目前发行人机器视觉产品主要应用于工业及安防监控领域。

未来，随着医疗、交通等领域对精度的要求逐步提高，机器视觉产品因其精确度高、适应性强、可保持高强度持续工作等优秀特性，将会在上述领域得到广泛应用。

D、我国机器视觉产品下游客户不断下沉

受制于我国机器视觉产业起步较晚，仍未进入发展成熟期的因素影响，行业内工业镜头等机器视觉产品整体产能规模较小，导致下游客户群体仍然以大型工业企业为主，构成我国制造业基础的数量众多的广大中小规模工业企业的市场需求仍然难以完全满足。

未来，随着我国机器视觉技术的不断进步和成熟，行业内领先企业的快速成长发展，行业整体产能逐步扩大，规模效应逐渐体现，工业镜头等机器视觉产品的性价比将得到进一步提高，结合我国制造业转型升级和人力成本逐渐攀升的宏观背景，机器视觉下游客户将会进一步向国内中小企业拓展，成为机器视觉未来市场空间发展的重要驱动因素及契机。