工业“慧”眼 机器视觉纵马驰骋千行百业

  机器视觉是感知产业不可或缺的一部分，是人工智能最大的一个应用场景，是数字基础设施的关键能力和智能世界的入口。相比人类视觉，机器视觉在精确性、速度性、适应性、客观性、重复性、可靠性、效率性、信息集成方面优势显著，当前已渗入到电子、汽车、电池、半导体、包装、食品/药品等众多行业。

  近年来我国机器视觉市场长期保持着20%的均速增长，其中2021 年中国机器视觉市场增速超过 45%。根据GGII预测，到2025年我国机器视觉市场规模将达到468.74亿元，2021-2025年复合增速达到36%。

  “从今往后便都是好日子”，这句电视剧当中的经典台词，如今也一样能映射到机器视觉市场中。

  机器视觉技术是计算机学科的一个重要分支，其功能和应用场景范围随工业自动化的发展逐渐完善和推广。

  机器视觉技术最早可以追溯到20世纪50年代开始研究的二维图像统计模式识别，随后60年代Roberts开始做着三维机器视觉的研究，70年代中，MITAI实验室正式开设“机器视觉”的课程，80年代全球性的研究热潮涌现，机器视觉相关新概念、新理论层出不穷，迎来了蓬勃发展的契机。

  1990～1998年期间，市场需求不大，工业界的很多工程师对机器视觉没有概念，企业也没有认识到质量控制的重要性，国际机器视觉厂商还没有进入中国市场。

  1998～2002属于概念引入期，慢慢的变多的电子与半导体工厂，包括香港和台湾投资的工厂，落户广东和上海。经过长期市场开拓和培育，不单单是半导体和电子行业，而且在汽车、食品、饮料、包装等行业中，一些顶级厂商开始认识到机器视觉对提升产品的质量的重要作用。

  2002年至今，机器视觉进入发展期。各个行业，慢慢的变多的客户开始寻求视觉检验测试方案；慢慢的变多的本地公司开始在他们的业务中引入机器视觉；许多跨国公司在中国建立自己的分支机构，来管理关键的客户以及向合作伙伴提供技术和商务支持。

  机器视觉行业技术与产品渗透至各个产业，相关的主要法律、法规、部门规章和规范性文件融入人机一体化智能系统、人工智能、数字化的经济、新型基础设施建设等国家战略，并以视觉图像数据、视觉光电器件、视觉成像系统、视觉类仪器仪表、视觉类检测设备为支持引导方向，最终部署在电子、汽车、印刷电路板、锂电池、钢铁、有色金属、农机等多个工业制造业，以及文化、旅游、广电等其它行业。

  中央印发的机器视觉行业发展十四五规划纲要明确要求到2021年机器视觉行业将增加23%，各地方出台了地方政策，提高机器视觉行业渗透率。

  机器视觉系统是指利用机器替代人眼做出各种测量和判断，一个完整的机器视觉系统包括：照明光源、光学镜头、 CCD 摄相机、图像采集卡、图像检测软件、监视器、通讯单元等。本质上是为机器植入“眼睛”和 “大脑”。其中“眼睛”指图像采集硬件（相机、镜头、光源等），“大脑”指图像处理算法和软件。

  其工作过程大致为：当传感器探测到被检测物体接近运动至摄像机的拍摄中心，将触发脉冲发送给图像采集卡；图像采集卡根据已设定的程序和延时，将启动脉冲分别发送给照明系统和摄像机；一个启动脉冲送给摄像机，摄像机结束当前的拍照，重新开始一副新的拍照，或者在启动脉冲到来前摄像机处于等待状态，检测到启动脉冲后启动，在开始新的一副拍照前摄像机打开曝光构件（曝光时间事先设定好）；另一个启动脉冲送给光源，光源的打开时间需要与摄像机的曝光时间匹配；摄像机扫描和输出一幅图像；图像采集卡接收信号并通过A/D转换将模拟信号数字化，或者是直接接收摄像机数字化后的数字视频数据；图像采集卡将数字图像存储在计算机的内存中；计算机对图像做处理、分析和识别，获得检测结果；处理结果控制流水线的动作、做定位、纠正运动的误差等。

  以往大批量工业生产过程中，主要靠人工视觉对产品做测量、识别和分析。由于人工视觉处理时，效率低，稳定性差且精度不高，用机器视觉可以大幅度提升处理效率和自动化程度；同时，在一些不适合人工作业的危险工作环境或人眼难以满足规定的要求的场合，也常用机器视觉来替代人眼，如核电站监控、晶圆缺陷检测。

  由于机器视觉系统可快速获取大量信息，且易于自动处理及信息集成，故在现代自动化生产的全部过程中，机器视觉系统大范围的使用在品质检测与控制、自动化导航与导引、物体识别与分类、医疗影像分析、物流与仓储管理等方面。

  2016~2019年，全球机器视觉市场规模逐步扩大，至2019年突破100亿美元，达到了102亿美元。我国机器视觉行业发展历史虽然短暂，但发展速度较快。近年来，伴随着我们国家的经济的发展、工业水平的进步，特别是3C电子行业自动化的普及和深入，我国的机器视觉行业迎来了空前的发展机遇。目前来看，机器视觉在制造领域的应用实践不断丰富。根据中国机器视觉产业联盟发布的多个方面数据显示，2020年，机器视觉在电子电气、半导体、汽车、印刷包装、食品加工等领域得到普遍应用，上述几个应用市场在全部下游应用的比重高达82.4%，其中电子电气行业应用占比52.9%。根据国家统计局数据显示，2021年我国第三产业增加值占GDP的比重已达56.5%，比上年同期增长7.5%。服务业中大量简单劳动的岗位可以被服务机器人替代，而由于劳动成本的攀升，第三产业增加值一直增长将刺激智能化需求扩张。机器视觉的出现及其技术的完善进步将逐步推动智能设备替代人类从事程序化、重复度高的简单劳动，并通过机器的低边际成本、低错误率等特征提高工作经营的效率。

  另外，2021年中国进行了第七次人口普查，根据人口普查报告，60岁以下人口占81.30%，较2010年下降5.44个百分点；60岁以上人口占18.70%，较2010年增加5.44个百分点；预计2030年，中国60岁以下人口占75.2%，老龄化问题不断加深，老年人日常生活、精神情况以及医疗健康等需求将成为重要的社会问题。机器视觉技术为老年提供服务机器人服务以及医疗健康相关智能设备辅助方案，能成为新的现代化解决方案，因此长期的需求旺盛和不停地改进革新完善的应用场景有望持续性拉动机器视觉产业发展。

  将机器视觉与其他传感器数据来进行融合，能够给大家提供更全面和准确的环境感知和理解能力；随着移动电子设备和嵌入式系统的普及，机器视觉将更广泛地应用于智能手机、智能家居、无人机等设备中，为用户更好的提供更智能和便捷的体验。总之，机器视觉在许多领域都具有广泛的应用前景，随技术的慢慢的提升和创新，它将带来更多智能化、自动化和高效率的解决方案。