機器視覺（MachineVision）是一種應(yīng)用于工業(yè)和非工業(yè)領(lǐng)域的硬件和軟件組合，其主要功能為捕獲并處理圖像，為設(shè)備執(zhí)行提供操作指導(dǎo)，是智能制造的先鋒力量，主要應(yīng)用于制造業(yè)的前端環(huán)節(jié)如電子制造和汽車等領(lǐng)域。
國內(nèi)機器視覺行業(yè)啟蒙于20世紀90年代，最初代理國外機器視覺產(chǎn)品，進入21世紀后少數(shù)本土機器視覺企業(yè)逐漸開啟自主研發(fā)之路。
根據(jù)CBInsight數(shù)據(jù)，當前中國已是繼美國、日本之后的第三大機器視覺領(lǐng)域應(yīng)用市場，包括機器視覺設(shè)備在內(nèi)，2019年國內(nèi)總市場規(guī)模達138億元，國產(chǎn)化率約為40%，預(yù)計2022年國產(chǎn)化率提升至55%。
作為新興技術(shù)和產(chǎn)業(yè)，中國機器視覺行業(yè)規(guī)模仍較小，但增速遠快于全球，處于快速成長的階段。在人工成本壓力、精密制造發(fā)展、工業(yè)生產(chǎn)效率等大趨勢下，機器視覺在我國長期廣闊的發(fā)展前景。
機器視覺系統(tǒng)主要包括成像和圖像處理兩大部分。前者依靠機器視覺系統(tǒng)的硬件部分完成，后者在前者的基礎(chǔ)上，通過視覺控制系統(tǒng)完成。具體來看，主要包括光源及光源控制器、鏡頭、相機、視覺控制系統(tǒng)（視覺處理分析軟件及視覺控制器硬件）等。
機器視覺具有識別、測量、定位和檢測四項重要功能，其中檢測技術(shù)難度最高。這四項功能在速度、精度和適應(yīng)性等方面優(yōu)于人類視覺，是推進工業(yè)企業(yè)智能化的重要工具。
在工業(yè)領(lǐng)域，機器視覺相對人眼視覺存在顯著優(yōu)勢。相比人眼視覺，其具有圖像采集和分析速度快、觀測精度高、環(huán)境適應(yīng)性強、客觀性高、持續(xù)工作穩(wěn)定性高等優(yōu)勢，因而可幫助終端使用者進行產(chǎn)品增質(zhì)、成本降低以及生產(chǎn)數(shù)字化。
機器視覺四大功能難度對比：
機器視覺產(chǎn)業(yè)鏈
機器視覺產(chǎn)業(yè)鏈主要由上游原材料零部件、中游裝備制造以及下游終端應(yīng)用行業(yè)構(gòu)成。
從深度來看，機器視覺的應(yīng)用覆蓋產(chǎn)業(yè)鏈的多個環(huán)節(jié)。以手機的制造為例，機器視覺可應(yīng)用在結(jié)構(gòu)件生產(chǎn)、模組生產(chǎn)、成品組裝、錫膏和膠體的全制造環(huán)節(jié)，iPhone生產(chǎn)全過程需要70套以上的機器視覺系統(tǒng)。
當前蘋果為機器視覺的主要用戶，其創(chuàng)新大小對于行業(yè)有明顯周期性影響。從單一頭部客戶向多客戶滲透是長期趨勢，隨著國內(nèi)智能化需求的提升，單一客戶帶來的周期波動有望趨緩。
從廣度上看，機器視覺的下游行業(yè)眾多，包括汽車、3C電子、半導(dǎo)體、食品飲料、光伏、物流、醫(yī)藥、印刷、玻璃、金屬、木材等。
國際知名企業(yè)康耐視、基恩士、?？怂箍档漠a(chǎn)業(yè)鏈布局更具深度，產(chǎn)品范圍包括傳感器、軟件等零部件，涵蓋上游領(lǐng)域。
數(shù)據(jù)來源：美國自動成像協(xié)會，中金證券上游：零部件原材料
機器視覺是由多個部件組成，每個部件的原材料都不同，因此產(chǎn)業(yè)鏈上游涉及的行業(yè)范圍較為寬廣，主要有LED、CCD、CMOS、光學材料、電子元器件等原材料。
在一個典型的機器視覺系統(tǒng)中，光源及光源控制器、鏡頭、相機等硬件部分負責成像，視覺控制系統(tǒng)負責對成像結(jié)果進行處理分析、輸出分析結(jié)果至智能設(shè)備的其他執(zhí)行機構(gòu)。
機器視覺工作流程:
數(shù)據(jù)來源：知網(wǎng)光源
光源的好壞在于對比度、亮度和對位置變化的敏感程度，機器視覺行業(yè)主要采用LED光源產(chǎn)品。
目前沒有通用的機器視覺照明設(shè)備，針對每個特定的應(yīng)用實例有個性化的方案，以達到******效果。
光源行業(yè)國產(chǎn)化程度高，競爭比較激烈，其余各環(huán)節(jié)國產(chǎn)化率較低，產(chǎn)業(yè)鏈國產(chǎn)化亟待突破。奧普特為光源環(huán)節(jié)龍頭企業(yè)。
國內(nèi)外光源主要企業(yè)：
圖表來源：華西證券鏡頭
鏡頭相當于人眼的晶狀體，是機器視覺采集和傳遞被攝物體信息過程的起點，所使用的的鏡頭為工業(yè)級鏡頭。
根據(jù)賽迪顧問數(shù)據(jù)，2019年全球工業(yè)鏡頭市場規(guī)模約為12億美元、中國約為7億人民幣，從增速來看，國內(nèi)增速遠高于全球增速。
國內(nèi)外鏡頭主要企業(yè):
數(shù)據(jù)來源：華西證券工業(yè)相機
相機是機器視覺中的圖像采集單元，相當于人眼的視網(wǎng)膜，將光信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?。通過鏡頭的光學聚集于像平面、生成圖像，采集圖像后輸出模擬或數(shù)字信號，這些信號在視覺控制系統(tǒng)中重建為灰度或彩色矩陣圖像。
工業(yè)相機以歐美進口為主，國產(chǎn)品牌從低端市場開始逐步進口替代。
目前?？禉C器人（?？低曌庸荆⒋蠛銏D像和華?？萍迹ù笕A股份子公司）均已具備工業(yè)相機生產(chǎn)能力。
由于工業(yè)場景對機器視覺的精度、穩(wěn)定性要求較高，無論是軟件，還是光源、鏡頭、相機等硬件，都有較高的研發(fā)難度，且由于下游行業(yè)和需求多樣化，硬件型號以及軟件算法非常繁雜，全面的產(chǎn)品線布局需要較長時間的積累。
此外，為了滿足新的行業(yè)與新的需求，諸多廠商前瞻性布局3D、機器學習等創(chuàng)新性技術(shù)。
中游：部件制造和成套系統(tǒng)集成
機器視覺中游是產(chǎn)業(yè)鏈核心環(huán)節(jié)，包括部件制造和成套系統(tǒng)集成兩個環(huán)節(jié)。國內(nèi)廠商在集成端發(fā)展迅速，尤其是在一些外資還沒有布局的領(lǐng)域、或者非標自動化領(lǐng)域如3C等。
國內(nèi)集成廠商單純進行二次開發(fā)利潤空間較小，在某一行業(yè)下游完成良好布局之后，會嘗試逐步向上游底層開發(fā)延伸，進行核心軟硬件的進口替代。
機器視覺開發(fā)工具主要有兩種類型，一種是包含多種處理算法的工具包，另一種是專門實現(xiàn)某一類特殊工作的應(yīng)用軟件。軟件算法方面，車內(nèi)凌云、海康、大恒、奧普特都已具備開發(fā)底層算法的能力。
視覺控制系統(tǒng)-機器視覺算法是工業(yè)機器視覺的靈魂：
除了自主研發(fā)、生產(chǎn)并銷售標準化的機器視覺核心部件，機器視覺廠商也深度結(jié)合下游實際場景，以整體解決方案的模式提供成套系統(tǒng)。
成套系統(tǒng)集成環(huán)節(jié)在機器視覺中占有至關(guān)重要的地位，根據(jù)美國自動成像協(xié)會（AIA），2018年北美機器視覺行業(yè)銷售額中，機器視覺成套系統(tǒng)（包括智能相機）占86%，機器視覺部件僅占14%。
機器視覺產(chǎn)業(yè)鏈下游：終端應(yīng)用
受高精度要求機器視覺的下游需求結(jié)構(gòu)相對單一，半導(dǎo)體及電子制造、汽車行業(yè)應(yīng)用仍占半壁江山，占比分別為46.6%和10.2%。
隨著新能源行業(yè)的快速發(fā)展，成為新的增長極；同時醫(yī)藥、食品等領(lǐng)域的應(yīng)用也在興起。以食品行業(yè)為例，機器視覺目前應(yīng)用于檢測和分揀等，但主要是伊利、蒙牛等大型食品企業(yè)使用較多，在行業(yè)內(nèi)整體滲透率并不高，因此未來智能制造大趨勢下，滲透率逐步加深可期。
機器視覺行業(yè)競爭格局
從機器視覺市場競爭格局來看，行業(yè)內(nèi)全球主要玩家有基恩士、康耐視、CCS、?？禉C器人、中國大恒、茉麗特株式會社、奧普特等。
據(jù)中金公司報告顯示，全球機器視覺龍頭基恩士過去十年的毛利率、息稅前利潤率、凈利潤率平均水平為80%、50%、35%，康耐視盈利能力低于基恩士，但平均水平也高達75%、27%、26%。
較強的盈利能力反映了較高的行業(yè)壁壘，這主要源于機器視覺行業(yè)具有“技術(shù)密集”與“工藝密集”這兩大特性。且機器視覺廠商研發(fā)費用率較高，2019年除了基恩士僅3%外，NationalInstruments、Basler、康耐視和奧普特研發(fā)費用率均超過10%?；魇侩m然研發(fā)費用率低，但其通過“應(yīng)用帶動研發(fā)”的方式，仍保證每年70%的新品是全球首款或行業(yè)首推。
據(jù)西部證券調(diào)研，康耐視、基恩士平均一套方案的價格在6-7萬，軟件價值占比超過50%，并占據(jù)高端產(chǎn)線。機器視覺系統(tǒng)中，軟件以及系統(tǒng)是核心，能為整套方案帶來更高的產(chǎn)品溢價。國產(chǎn)廠商整套方案價值較低，硬件占比較高。
國內(nèi)機器視覺市場仍較為分散，集中度存在提升空間。國內(nèi)廠商加強在算法上的突破，有助于其向更高端、精密的工序滲透，提升單套方案的價值量。
圖表來源：西部證券從中國市場方面來看，2019年康耐視占中國市場份額達6%左右，奧普特4%左右，國內(nèi)市場的企業(yè)已經(jīng)超過200家，產(chǎn)品代理商超過300家，市場仍較為分散。
奧普特成立于2006年，是國內(nèi)較早進入機器視覺領(lǐng)域的企業(yè)之一。在國內(nèi)市場中，業(yè)務(wù)規(guī)模位居行業(yè)前五，且屬于前五名企業(yè)中******一個以生產(chǎn)銷售自主機器視覺核心軟硬件為主的企業(yè)，屬于行業(yè)內(nèi)較有規(guī)模和影響力的企業(yè)。
2016年?？低曉谄湓瓩C器視覺業(yè)務(wù)部的基礎(chǔ)上設(shè)立子公司?？禉C器人，主要經(jīng)營移動機器人、機器視覺和無人機三個業(yè)務(wù)板塊。其進入機器視覺領(lǐng)域的時間較短，但是依托上市公司海康威視的資金和技術(shù)實力的支持獲得了較快的發(fā)展。
海康威視為全球安防領(lǐng)域******企業(yè)，其在安防影像方面的技術(shù)積累和生產(chǎn)規(guī)模，對其研發(fā)工業(yè)相機產(chǎn)品并迅速規(guī)?；a(chǎn)有較大積極作用。
中國大恒原名中國大恒公司，成立于1987年，現(xiàn)為大恒科技的控股子公司。在機器視覺部件方面，與眾多國際知名品牌有合作關(guān)系，為其在華的代理銷售渠道，同時，中國大恒還提供以機器視覺為核心的檢測設(shè)備，在印刷、紡織、空瓶等行業(yè)具有競爭優(yōu)勢。
機器視覺是智能制造裝備的關(guān)鍵零部件，根據(jù)調(diào)研，當前90%制造業(yè)企業(yè)有自動生產(chǎn)線，但僅40%實現(xiàn)數(shù)字化管理，5%打通工廠數(shù)據(jù)，1%使用智能化技術(shù)，多數(shù)場景下仍靠人工或簡單設(shè)備進行識別、檢測。
根據(jù)康耐視，估計在全球3.6億制造業(yè)工人中，視覺質(zhì)檢人員約3,500******，按照世界銀行2018年全球人均凈收入9,290美元計算，全球每年僅因視覺檢測而產(chǎn)生的人工成本就超過3,000億美元。
而人工成本的節(jié)約只是機器視覺為下游帶來價值增值的其中一環(huán)，若考慮產(chǎn)品質(zhì)量和一致性的提升、數(shù)字化生產(chǎn)，以及機器視覺在高精度、復(fù)雜場景下的增量應(yīng)用。
總體來看，中國工業(yè)增加值占全球比例正不斷提升，進而有望提振機器視覺行業(yè)需求，全球機器視覺的超遠期潛在空間可能至少為千億美元級別。
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