机器视觉行业市场调研报告.docx

1、机器视觉行业市场调研报告机器视觉市场调研报告营业部:李凯丽2015年9月2日前言机器视觉技术是一项新兴产业，自起步发展至今，机器视觉在中 国经历了三个发展阶段，其功能以及应用范围随着工业自动化的发展 也在逐渐完善和推广。而在世界范围内，机器视觉已经为人类解决了 许多重大问题，由于机器视觉自身领域的特点，目前应用于工业、农 业、交通运输业、新兴行业等多领域，创造了人工无法比拟的经济和 社会价值。本文从机器视觉的发展、机器视觉的应用领域、竞争状态、 市场规模和预测等多方面，调研了机器视觉行业的发展状态，为公司 投资机器视觉领域提供了参考依据。关键词：机器视觉、市场规模、竞争、前景第一章机器视觉发展

2、背景 21.1机器视觉综述 21.1.1机器视觉定义及组成 21.1.2行业发展阶段 41.1.3机器视觉特点及应用优点 51.2机器视觉行业发展特性 613产业链分析 71.4行业发展环境分析 81.4.1行业政策环境 81.4.2行业技术环境分析 9第二章 国际机器视觉行业发展趋势和现状 102.1市场发展规模 102.1.1产业发展历程 102.1.2应用现状分析 112.1.3产业市场规模和格局 122.2行业分布状况和发展趋势 132.2.1产业地区分布情况 132.2.2发展趋势预测 15第三章中国机器视觉行业的发展现状和趋势 173.1发展现状及市场规模 173.1.1产业发展历

3、程 173.1.2市场规模 183.2行业竞争现状 203.2.1行业竞争主体 203.2.2企业分布状况 253.3发展趋势 26第四章 机器视觉的应用 284.1应用领域分布 284.2机器视觉在各行业的应用情况 294.2.1在工业领域中的应用 294.2.2在农业领域中的应用 334.2.3在医药行业中的应用 354.2.4在交通领域中的应用 36第五章机器视觉行业发展前景与投资建议 385.1发展前景及进入壁垒 385.2投资机会和风险 40第一章机器视觉发展背景1.1机器视觉综述1.1.1机器视觉定义及组成机器视觉就是用机器來代替人眼來做测量个判断的系统，它通过光学装置 和非接触传

4、感器自动获取目标对象的图像，并由图像处理设备根据所得图像的像 素分布、亮度和颜色等信息进行各种运算处理和判别分析，以提取所需特征信息 或者根据判断分析结果对某些现场设备进行运动控制。机器视觉系统中图像处理 设备一般都采用计算机，所以机器视觉有时也称为计算机视觉。一个典型的机器视觉系统包括：照明（光源）、镜头、相机（CCD或CMOS）、 图像采集卡、图像处理软件等。在搭建机器视觉系统时，用户需要釆购系统中的 各个组件，但市场上机器视觉产品及设备生产厂家多数只生产其中的部分组件， 如AVT的工业摄像机、Computar的工业镜头、CCS的光源等。在这种情况下，组 件机器视觉系统需要大量的时间和精力

5、來选购不同厂家的产品，无论在人力还是 资源寻找成本上都会付出很多。傥头（过滤伎） 撮像机图像处理jMSSSSH机构控制采集卡 光源 处理器图1:机器视觉组成一个典型的机器视觉系统包括以下五大块：照明（光源）：照明是影响机器视觉系统输入的重要因素，它直接影响输入数据的质量和应 用效果。由于没有通用的机器视觉照明设备，所以针对每个特定的应用实例，要 选择相应的照明装置，以达到最佳效果。光源可分为可见光和不可见光。常用的 几种可见光源是白炽灯、日光灯、水银灯和钠光灯。可见光的缺点是光能不能保 持稳定。如何使光能在一定的程度上保持稳定，是实用化过程中急需要解决的问 题。另一方面，环境光有可能影响图像的

6、质量，所以可釆用加防护屏的方法來减 少环境光的影响。照明系统按其照射方法可分为：背向照明、前向照明、结构光 和频闪光照明等。其中，背向照明是被测物放在光源和摄像机之间，它的优点是 能获得高对比度的图像。前向照明是光源和摄像机位于被测物的同侧，这种方式 便于安装。结构光照明是将光栅或线光源等投射到被测物上，根据它们产生的畸 变，解调出被测物的三维信息。频闪光照明是将高频率的光脉冲照射到物体上， 摄像机拍摄要求与光源同步。镜头FOV （Field of Vision）二所需分辨率哑象素*相机尺寸/PRTM （零件测量 公差比）。镜头选择应注意：焦距目标高度影像高度放大倍数影 像至目标的距离中心点/

7、节点畸变视觉检测中如何确定镜头的焦距，为特定的应用场合选择合适的工业镜头时 必须考虑以下因素：视野被成像区域的大小。工作距离（WD）摄像机镜头与被观察物体或区域之间的距离。CCD 摄像机成像传感器装置的尺寸。这些因素必须采取一致的方式对待。如果在测量物体的宽度，则需要使 用水平方向的CCD规格，等等。如果以英寸为单位进行测量，则以英尺进行 计算，最后再转换为毫米。高速相机按照不同标准可分为：标准分辨率数字相机和模拟相机等。要根据不同的实际应用场合选不同的相机和高分辨率相机；按成像色彩划分，可分为彩色相机和黑白相机；按分辨率划分，像素数在38 7J以下的为普通型，像素数在38万以上的高 分辨率型

8、；按光敏面尺寸大小划分，可分为1/4. 1/3、1/2、1英寸相机;按扫描方式划分，可分为行扫描相机（线阵相机）和面扫描相机（面阵相机） 两种方式；（面扫描相机乂可分为隔行扫描相机和逐行扫描相机）；按同步方式划分，可分为普通相机（内同步）和具有外同步功能的相机等。图像采集卡图像釆集卡只是完整的机器视觉系统的一个部件，但是它扮演一个非常重要 的角色。图像釆集卡直接决定了摄像头的接口：黑白、彩色、模拟、数字等等。比较典型的是PCI或AGP兼容的捕获卡，可以将图像迅速地传送到计算机 存储器进行处理。有些釆集卡有内置的多路开关。例如，可以连接8个不同的摄 像机，然后告诉釆集卡釆用那一个相机抓拍到的信息

9、。有些采集卡有内置的数字 输入以触发采集卡进行捕捉，当采集卡抓拍图像时数字输出口就触发闸门。视觉处理器视觉处理器集采集卡与处理器于一体。以往计算机速度较慢时，釆用视觉处 理器加快视觉处理任务。釆集卡传输图像到存储器，进而计算分析。当前主流配 置的PLC,且配置较高，视觉处理器己经几乎退出市场。1.1.2行业发展阶段机器视觉技术是一项新兴产业，自起步发展至今，机器视觉在中国经历了 三个发展阶段，其功能以及应用范围随着工业自动化的发展也在逐渐完善和推 广。第一阶段为初级阶段。1990年以前，仅仅在大学和研究所中有一些研究图 像处理和模式识别的实验室。在20世纪90年代初，一些來自这些研究机构的工

10、程师成立了他们自己的视觉公司，开发了第一代图像处理产品，和一些简单的图 像处理软件库，并在大学的实验室和一些工业场合得到了应用，人们能够做一些 基本的图像处理和分析工作。但是当时的市场需求不大，工业界的很多工程师对 机器视觉没有概念，另外很多企业也没有认识到质量控制的重要性。这种状况一 直持续到1998年。期间真正的机器视觉系统市场销售额微乎其微。主要的国际 机器视觉厂商还没有进入中国市场。第二阶段为机器视觉概念引入期。自从1998年，越來越多的电子和半导体 工厂，包括香港和台湾投资的工厂，落户广东和上海。带有机器视觉的整套的生 产线和高级设备被引入中国。随着这股潮流，一些厂商和制造商开始希望

11、发展自 己的视觉检测设备，这是真正的机器视觉市场需求的开始。第三阶段从2002年至今，称之为机器视觉发展期。在此阶段各个行业，越 來越多的客户开始寻求视觉检测方案，机器视觉可以解决精确的测量问题和更好 地提高他们的产品质量，一些客户建立了自己的视觉部门。越來越多的本地公 司开始在他们的业务中引入机器视觉，一些是普通工控产品代理商，一些是自动 化系统集成商，一些是新的视觉公司。现在，机器视觉仍然是一个非常活跃的研究领域，与之相关的学科涉及： 图像处理、计算机图形学、模式识别、人工智能、人工神经元网络等。中国机器 视觉呈快速增长趋势。当前，机器视觉的应用己经超越了其传统的检验领域，向 着更深层、更

12、为多样化的领域扩展。与此同时，机器视觉产品的采购量也在节节 攀升。1.1.3机器视觉特点及应用优点机器视觉具有以下特点：仁精度高作为一个精确的测量仪器，设计优秀的视觉系统能够对一千个或更多部件的 一个进行空间测量。以为此种测量不需要接触，所以对脆弱的部件没有磨损的危 险和伤害。2、 连续性视觉系统可以使人们免收疲劳之苦。因为没有人工操作者，也就没有了人为 造成的操作变化。多个系统可以设定单独运行。3、 成本效率高随着计算机处理器价格的急剧下降，机器视觉系统成本效率也变的越來越高。比如：一个价值10000美元的机器视觉系统可以轻松取代3个人工探测着，而每个探测着每年的工资约20000美元。另外，

13、视觉熊的操作和维持费用非常低。4、 灵活性视觉系统能够进行各种不同的测量。当应用变化以后，只需要软件做相应变化或 者升级以适应新的需求即可。机器视觉系统比光学或机器传感器有更好的适应性。它们使自动机器有了多 样性、灵活性和可重组性。当需要改变生产过程时，对机器视觉來说“工具更换” 仅仅是软件的变换而不是更昂贵的硬件。当生产性重组后，机器视觉系统可以重 复使用。机器视觉系统应用的优点：机器视觉系统是实现仪器设备精密控制、智能化、自动化的有效途径，堪称 现代工业生产的“机器眼睛”。其最大的优点为：1、 实现非接触测量。对观测和被观测者都不会有任何损伤，从而提高了系统 的可靠性；2、 具有较宽的光谱

14、响应范围。机器视觉则可以利用专用的光敏元件，可以观 察到人类无法看到的世界，从而扩张了人类的视觉范围；3、 长时间工作。人类难以长时间对同一现象进行观察。机器视觉系统则可以 长时间地进行观测、分析与识别任务；并可应用于恶劣的工作环境。1.2机器视觉行业发展特性目前，在国外，机器视觉的应用普及主要体现在半导体及电子行业，其中大 概40%-50%都集中在半导体行业。而在中国，视觉技术的应用开始于90年代, 因为行业本身就属于新兴的领域，再加之机器视觉产品技术的普及不够，导致以 上各行业的应用儿乎空白。目前国内机器视觉大多为国外品牌，国内大多机器视 觉公司基本上是靠代理国外各种机器视觉品牌起家，随着

15、机器视觉的不断应用， 公司规模慢慢做大，技术上己经逐渐成熟。伴随着经济水平的提高，和技术的不 断更新换代，机器视觉行业发展也呈现出如火如荼的趋势，呈现出周期性、季节 性和区域发展的特性。机器视觉系统的发展经历了三个阶段，每一个阶段都有自身发展的特性，从 图像视觉到现在机器视觉系统的整体构造，机器视觉系统大发展呈现周期性的趋 势；而从机器视觉行业角度来讲，从机器视觉理念的慢慢渗入，如今，机器视觉 企业也在摸爬滚打中不断发展，但是总体缺乏领军企业，多数企业都是生产机器 视觉系统中的某一部分，或者零部件，没有相对在行业配套中十分突出的企业， 行业技术的发展也跟随着中下游产业链企业的发展，呈现周期性的

16、发展特性，经 有关调查发现，机器视觉企业的利润突出增长点在下半年。除此之外，机器视觉 的发展也呈现了地域性发展的特点，北美、欧洲、徳国、日本、中国，目前是世 界上机器视觉的主要发展地，机器视觉理念的发展也日趋成熟，而在中国，机器 视觉企业，更表现出了比较明显的地域集中性特点。中国机器视觉行业中的十大 领先企业有：北京凌云光技术、中国大恒（集团）北京图像视觉技术分公司、东 莞奥普特自动化科技、北京三宝兴业视觉技术、北京嘉恒中自图像技术、北京微 视新纪元科技、东冠科技（上海）、北京征图新视科技、北京盈美智科技和西安艾菲特光电技术。由此可以看出，中国的机器视觉行业企业，在北京、上海、广 东地区分布比

17、较集中。而这些地方，也是中国电子企业、光电企业、通讯企业 等飞速发展的地区，呈现出比较明显的区域性发展特性。1.3产业链分析据有关统计，目前全球机器视觉市场总量在60亿70亿美元之间，并且以 每年8.8%的速度迅速增长。而在中国，机器视觉产业还处于起步阶段，尽管在 某些局部己经有了应用，但对于市场和大多数人來说，它还是一个新鲜事物。据 了解，虽然目前国内机器视觉应用的产品儿乎都是国外的品牌，但目前国际上的 主要机器视觉生产供应商儿乎都并不直接面对中国的用户，而是通过代理商的模 式销售其产品。国内机器视觉厂商多是引进国外的产品，针对国内厂商的需求， 做一些系统集成方面的工作，实际从事生产机器视觉

18、产品的企业微乎其微。即便 是系统集成商，所做的工作也并不轻松。因为在实际工作中所面对的终端用户行 业特点千差万别，需要系统集成商对这些客户从事的行业以及生产环节有所了 解。而这需要一个过程。机器视觉行业的上游有光源、镜头、工业相机、图像采集卡、图像处理软件 等的提供商。行业下游应用较广，主要下游市场是半导体和电子制造行业。除此 之外还有应用到汽车、印刷包装、烟草、农业、医药和交通等领域。机器视觉产 业链示意图如下：光源 镜头 工业相机 图像釆集卡 图像处理软件图2机器视觉产业链示意图机器视觉的发展必然要放在加工业大环境中，毕竟它只是生产流水线中的一 个环节。即便如此，国内机器视觉产业的发展也并

19、不算完善。业内专家认为，机 器视觉在国内还没有发展成一个完整的行业，从供应商到系统集成商到终端客 户，整条产业链还处于培育阶段。从中国來看，国内的机器视觉厂商虽然也有一些生产型企业，但更多的则是 提供应用的厂商，其中以从研究机构出来的居多。这些厂商的特点普遍是规模不 是很大，往往代理徳国、日本、美国、加拿大等国企业的产品。业内专家认为，与国外同行业相比，国内机器视觉产品并不仅仅只在技术性 能上有差距，还包括品牌和知识产权上的差距。机器视觉行业一定要形成统一的 开放标准才能让更多的厂商在相同的平台上开发产品，才能促进中国机器视觉产 业朝着国际化水平发展。1.4行业发展环境分析1.4.1行业政策环

20、境1、行业管理体制机器视觉行业的主管部门有工业和信息化部以及国家发展和改革委员会， 该主管单位会向国家其他有关部门制定行业政策和行业发展规划，指导整个行业 协同有序地发展。机器视觉行业联盟是行业内一个自发性组织，成立于2011年 3月，并于2011年7月开始吸纳会员，目前己有国内40余家企业加入，部分 企业还在陆续加入。其宗旨在于推动中国机器视觉和图像技术基础理论和应用研 究的发展，推动机器视觉和图像技术的普及，培养机器视觉和图像科技人才，促 进中国机器视觉行业企业和国际企业的合作交流。此外，机器视觉行业涉及到的行业较多，这些行业相关的自律组织也参与到 机器视觉行业的相关管理中，如制定相关的行

21、业规范及标准、建立行业自律性机 制等。相关的自律组织有：中国照明电器协会、中国自动化协会、中国图像图形 学学会等。此外，国家质量监督检验检疫局、国家环保局等，也参与机器视觉的 相关行业标准制定工作。2、行业相关行政法规机器视觉行业在中国正蓬勃发展，伴随着时代的潮流，政府对机器视觉行业 企业也有了极大的支持力度，出台了一系列的行业行政法规，以支持机器视觉行 业的发展。如下相关文件，均提及了有利于机器视觉行业发展的相关法规。国家中长期科学和技术发展纲要(2006-2020)中，提出加大工业节能、 综合节水、流程工业的绿色化的重要性，并要求重点研究开发冶金、化工等流程 工业和交通运输业等主要高耗能领

22、域的节能技术与装备，重点研究开发工业用水 循环利用技术和节水型生产工艺，重点研究开发绿色流程制造技术，高效清洁并 充分利用资源的工艺、流程和设备。工信部信息化和工业化深度融合专项行动 计划(2013-2018)中，提出智能制造生产模式培育行动，明确要加快工业机 器人在生产过程中应用。安徽省己在汽车、机床、工程机械等优势行业重点企业 中建设数字化车间，开展智能工厂建设试点，促进工业机器人在关键生产线的规 模应用。国务院关于加快振兴装备制造业的若干意见对发展工业自动化控制 和关键精密测试仪器，满足重点建设工程及其他重大（成套）技术装备高度自动 化和智能化的需要制定了振兴措施并明确了工作方向，鼓励企

23、业与科研院所大专 院校联合开展研发工作，加快研究成果的产业化进程，创建一批享誉国内外的知 名品牌。2009年，国务院常务会议审议并原则通过装备制造业振兴规划，提出 加快装备制造业兼并重组和产品更新换代，促进产业结构升级，全面提升产业竞 争力，增加对工业自动化高端产品的需求，进而为先进装备制造厂商带來发展机 遇。工业机器人的发展需要机器视觉的助阵，国家出台的一系列政策对于机器视 觉行业发展呈现利好趋势。同时，装备制造业是机器视觉主要应用行业之一，行 业的发展必将带來对机器视觉的大规模需求。3、行业相关发展规划中华人民共和国国民经济和社会发展第十二个五年规划纲要于2011年 3月正式发布，指出促进

24、新兴科技与新兴行业深度融合，在继续做强做大高技术 行业的基础上，把战略性新兴行业培育发展成为先导性、支柱性行业。其中，战 略性新兴行业增加值占国内总值比重将达到8%左右。要大力发展高端装备制造 业，包括航空装备、卫星及应用、轨道交通装备和智能制造装备。中国电子元 件“十二五”规划中，指出要满足新一代电子整机发展需求的新型片式化、小 型化、集成化、高可靠电子元件产品；满足我国新型交通装备制造业配套需求的 高质量、关键性电子元件；为新能源以及智能电网行业配套的电子元件；新型电 子元材料及设备。综上：国家的行业政策和相关法律法规对机器视觉行业的发展是有利的，并 且国家也提出了方案性的文件和规划，大力

25、促进了相关产业的发展，推动了机器 视觉的进步，为机器视觉行业产业的发展提供了有利的政策环境和保障。1.4.2行业技术环境分析从专利数量來看，1996-2013年，我国机器视觉的专利申请数量呈总体上升 趋势，2011年，我国机器视觉专利申请数量为267个；2012年，我国机器视 觉专利数量为298个；2013年为101个，近几年行业专利申请数量大增，行业 技术发展日益成熟。伴随着技术的日益成熟，人们也越來越认识到拥有核心技术的重要性，专利的数量也呈现出了逐年攀升的状态。而2015年更是机器视觉突 飞猛进的一年，专利申请数量也会在今年呈现爆发性增长。从专利申请人分析，主要为大学研究机构，江南大学和

26、浙江大学的数量最多, 分别为46项和41项，分别占比17.2%和15.3%。而从机器视觉专利技术构成 者来说,G01N21/00专利最多,达到294个，G01B11/00排名第二,为241个。当前，全球互联网正掀起新一轮创新和变革的浪潮，大数据、云计算等技 术研发和商用取得重大突破，互联网跨界融合趋势明显，对传统产业带来革命性、 颠覆性影响。智能制造是未來的发展方向，智能制造应当包含智能制造技术和智能制造系 统，智能制造系统不仅能够在实践中不断地充实知识库，具有自学习功能，还有 搜集与理解环境信息和自身的信息，并进行分析判断和规划自身行为的能力。而在智能制造过程中，机器视觉主要用计算机來模拟人

27、的视觉功能，具有人 脑的一部分功能一一从客观事物的图像中提取信息，进行处理并加以理解，最终 用于实际检测、测量和控制。由于机器视觉系统可以快速获取大量信息，而且易于自动处理，也易于同设 计信息以及加工控制信息集成，因此，在现代自动化生产过程中，人们将机器视 觉系统广泛地用于工况监视、成品检验和质量控制等领域。在未來的几年内，随着中国加工制造业的发展，对于机器视觉的需求也逐渐 增多；随着机器视觉产品的增多，技术的提高，国内机器视觉的应用状况将由初 期的低端转向高端。由于机器视觉的介入，自动化将朝着更智能、更快速的方向2.1市场发展规模2.1.1产业发展历程机器视觉的概念起始于20世纪60年代，最

28、先的应用来自“机器人“的研制。 最早基于视觉的机器系统，先由视觉系统釆集图像并进行处理，然后通过计算估 计目标的位置來控制机器运动。1979年提出了视觉伺服(VisualServo)概念， 即可以将视觉信息用于连续反馈，提高视觉定位或追踪的精度。20世纪50年代：主要集中在二维图像的简单分析和识别上，如字符识别， 工件表面、显微图片和航空图片的分析和解释等。60 年代：MIT（MassachusettslnstituteofTechnology）的 Roberts 通过计算机 程序从数字图像中提取出诸如立方体、楔形体、棱柱体等多面体的三维结构，并 对物体形状及物体的空间关系进行描述.他的研究工

29、作开创了以理解三维场景为 目的的三维计算机视觉研究。70年代：首次提出较为完整的视觉理论，已经出现了一些视觉应用系统.70 年代中期，MIT人工智能（Artificiallntelligence）实验室正式开设”机器视觉课程。 1973年MITAILab吸引了国际上许多知名学者参与视觉理论、算法、系统设计 的研究，D.Marr教授就是其中的一位.他于1973年应邀在MITAILab领导一个 以博士生为主体的研究小组，1977年提出了视觉计算理论 （VisionComputationalTheory）,该理论在80年代成为计算机视觉领域中的一个 十分重要的理论框架。80年代中期：计算机视觉获得蓬

30、勃发展，新概念、新方法、新理论不断涌 现。我国早期正式介绍计算机视觉的文献：计算机视觉：一个兴起的研究领域， 计算机应用与软件，1984年第3期。90年代中期：深入发展、广泛应用的时期。2.1.2应用现状分析随着微处理器、半导体技术的进步，以及劳动力成本上升和高质量产品的需 求，国外机器视觉于20世纪90年代进入高速发展期，广泛运用于工业控制领 域。全球机器视觉主要应用的领域：（1） 汽车行业；（2） 饮料行业；（3） 电子行业；（4） 太阳能行业；（5） 食品行业；（6） 制药与化妆品行业；（7） 仓储和输送行业；（8） 交通运输行业；根据工业环境的不同，全球机器视觉主要分为以下两类：一类是

31、用于大规模或者高测试要求的生产线上，如包装、印刷、分拣等，或 者在野外、核电等不适合人员工作的环境中，利用机器视觉方式代替传统人工测 量或检试，同时实现人工条件下无法达到的可靠性、精确度及自动化程度。另一类应用是必须用到高性能、精密机器视觉组件的专业设备制造，典型代 表是最早带动整个机器视觉行业崛起的半导体制造设备。从上游晶圆加工制造的 分类切割，到末端电路板印刷、贴片，这类设备都依赖于高精度的视觉测量以对 运动部件进行导引与定位。例如，如果锡膏印刷工序存在定位偏差，且该问题直 到芯片贴装后的在线测试才被发现，那么返修的成本将会是原成本的100倍以 o机器视觉发展至今，早己不是单一的应用产品。

32、机器视觉的软硬件产品已逐 渐成为生产制造各个阶段的必要部分，这就对于系统的集成性提出了更高的要 求。工业自动化企业要求能够与测试或控制系统协同工作的一体化工业自动化系 统，而非独立的视觉应用。在现代自动化生产过程中，人们将机器视觉系统广泛 地用于工况监视、成品检验和质量控制等领域。2.1.3产业市场规模和格局2013年全球机器视觉系统及部件市场规模为34.01亿美元，相对于2007 年增长了 56.08%o全球机翳党市场钗案（亿矣元）4035302520151050图3 2007-2013年全球机器视觉系统及部件市场规模从图上可以明显看出，机器视觉系统及部件的市场规模呈逐年上升趋势，并 且增加保持了每年3%左右的增长幅度，2008年由于全球金融