機(jī)器視覺是感知產(chǎn)業(yè)不可或缺的一部分，是人工智能最大的一個(gè)應(yīng)用場景，是數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施的關(guān)鍵能力和智能世界的入口。相比人類視覺，機(jī)器視覺在精確性、速度性、適應(yīng)性、客觀性、重復(fù)性、可靠性、效率性、信息集成方面優(yōu)勢明顯，當(dāng)前已滲入到電子、汽車、電池、半導(dǎo)體、包裝、食品/藥品等眾多行業(yè)。

近年來我國機(jī)器視覺市場長期保持著20%的均速增長，其中2021 年中國機(jī)器視覺市場增速超過 45%。根據(jù)GGII預(yù)測，到2025年我國機(jī)器視覺市場規(guī)模將達(dá)到468.74億元，2021-2025年復(fù)合增速達(dá)到36%。

“從今往后便都是好日子”，這句電視劇中的經(jīng)典臺詞，如今也同樣可以映射到機(jī)器視覺市場中。

機(jī)器視覺的發(fā)展史

機(jī)器視覺技術(shù)是計(jì)算機(jī)學(xué)科的一個(gè)重要分支，其功能以及應(yīng)用范圍隨著工業(yè)自動化的發(fā)展逐漸完善和推廣。

機(jī)器視覺技術(shù)最早可以追溯到20世紀(jì)50年代開始研究的二維圖像統(tǒng)計(jì)模式識別，隨后60年代Roberts開始進(jìn)行著三維機(jī)器視覺的研究，70年代中，MIT人工智能實(shí)驗(yàn)室正式開設(shè)“機(jī)器視覺”的課程，80年代全球性的研究熱潮涌現(xiàn)，機(jī)器視覺相關(guān)新概念、新理論層出不窮，迎來了蓬勃發(fā)展的契機(jī)。

1990～1998年期間，市場需求不大，工業(yè)界的很多工程師對機(jī)器視覺沒有概念，企業(yè)也沒有認(rèn)識到質(zhì)量控制的重要性，國際機(jī)器視覺廠商還沒有進(jìn)入中國市場。

1998～2002屬于概念引入期，越來越多的電子和半導(dǎo)體工廠，包括香港和臺灣投資的工廠，落戶廣東和上海。經(jīng)過長期市場開拓和培育，不僅僅是半導(dǎo)體和電子行業(yè)，而且在汽車、食品、飲料、包裝等行業(yè)中，一些頂級廠商開始認(rèn)識到機(jī)器視覺對提升產(chǎn)品品質(zhì)的重要作用。

2002年至今，機(jī)器視覺進(jìn)入發(fā)展期。各個(gè)行業(yè)，越來越多的客戶開始尋求視覺檢測方案；越來越多的本地公司開始在他們的業(yè)務(wù)中引入機(jī)器視覺；許多跨國公司在中國建立自己的分支機(jī)構(gòu)，來管理關(guān)鍵的客戶以及向合作伙伴提供技術(shù)和商務(wù)支持。

機(jī)器視覺行業(yè)技術(shù)與產(chǎn)品滲透至各個(gè)產(chǎn)業(yè)，相關(guān)的主要法律、法規(guī)、部門規(guī)章及規(guī)范性文件融入智能制造、人工智能、數(shù)字經(jīng)濟(jì)、新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)等國家戰(zhàn)略，并以視覺圖像數(shù)據(jù)、視覺光電器件、視覺成像系統(tǒng)、視覺類儀器儀表、視覺類檢測設(shè)備為支持引導(dǎo)方向，最終部署在電子、汽車、印刷電路板、鋰電池、鋼鐵、有色金屬、農(nóng)機(jī)等多個(gè)工業(yè)制造業(yè)，以及文化、旅游、廣電等其它行業(yè)。

中央印發(fā)的機(jī)器視覺行業(yè)發(fā)展十四五規(guī)劃綱要明確要求到2021年機(jī)器視覺行業(yè)將增加23%，各地方出臺了地方政策，提高機(jī)器視覺行業(yè)滲透率。

機(jī)器視覺的廣泛應(yīng)用

機(jī)器視覺系統(tǒng)是指利用機(jī)器替代人眼做出各種測量和判斷，一個(gè)完整的機(jī)器視覺系統(tǒng)包括：照明光源、光學(xué)鏡頭、 CCD 攝相機(jī)、圖像采集卡、圖像檢測軟件、監(jiān)視器、通訊單元等。本質(zhì)上是為機(jī)器植入“眼睛”和 “大腦”。其中“眼睛”指圖像采集硬件（相機(jī)、鏡頭、光源等），“大腦”指圖像處理算法和軟件。

其工作過程大致為：當(dāng)傳感器探測到被檢測物體接近運(yùn)動至攝像機(jī)的拍攝中心，將觸發(fā)脈沖發(fā)送給圖像采集卡；圖像采集卡根據(jù)已設(shè)定的程序和延時(shí)，將啟動脈沖分別發(fā)送給照明系統(tǒng)和攝像機(jī)；一個(gè)啟動脈沖送給攝像機(jī)，攝像機(jī)結(jié)束當(dāng)前的拍照，重新開始一副新的拍照，或者在啟動脈沖到來前攝像機(jī)處于等待狀態(tài)，檢測到啟動脈沖后啟動，在開始新的一副拍照前攝像機(jī)打開曝光構(gòu)件（曝光時(shí)間事先設(shè)定好）；另一個(gè)啟動脈沖送給光源，光源的打開時(shí)間需要與攝像機(jī)的曝光時(shí)間匹配；攝像機(jī)掃描和輸出一幅圖像；圖像采集卡接收信號并通過A/D轉(zhuǎn)換將模擬信號數(shù)字化，或者是直接接收攝像機(jī)數(shù)字化后的數(shù)字視頻數(shù)據(jù)；圖像采集卡將數(shù)字圖像存儲在計(jì)算機(jī)的內(nèi)存中；計(jì)算機(jī)對圖像進(jìn)行處理、分析和識別，獲得檢測結(jié)果；處理結(jié)果控制流水線的動作、進(jìn)行定位、糾正運(yùn)動的誤差等。

以往大批量工業(yè)生產(chǎn)過程中，主要靠人工視覺對產(chǎn)品進(jìn)行測量、識別和分析。由于人工視覺處理時(shí)，效率低，穩(wěn)定性差且精度不高，用機(jī)器視覺可以大幅度提高處理效率和自動化程度；同時(shí)，在一些不適合人工作業(yè)的危險(xiǎn)工作環(huán)境或人眼難以滿足要求的場合，也常用機(jī)器視覺來替代人眼，如核電站監(jiān)控、晶圓缺陷檢測。

由于機(jī)器視覺系統(tǒng)可快速獲取大量信息，且易于自動處理及信息集成，故在現(xiàn)代自動化生產(chǎn)過程中，機(jī)器視覺系統(tǒng)廣泛用于品質(zhì)檢測與控制、自動化導(dǎo)航與導(dǎo)引、物體識別與分類、醫(yī)療影像分析、物流與倉儲管理等方面。

機(jī)器視覺應(yīng)用的廣闊前景

2016~2019年，全球機(jī)器視覺市場規(guī)模不斷擴(kuò)大，至2019年突破100億美元，達(dá)到了102億美元。我國機(jī)器視覺行業(yè)發(fā)展歷程雖然短暫，但發(fā)展速度較快。近年來，伴隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、工業(yè)水平的進(jìn)步，特別是3C電子行業(yè)自動化的普及和深入，我國的機(jī)器視覺行業(yè)迎來了空前的發(fā)展機(jī)遇。目前來看，機(jī)器視覺在制造領(lǐng)域的應(yīng)用實(shí)踐不斷豐富。根據(jù)中國機(jī)器視覺產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示，2020年，機(jī)器視覺在電子電氣、半導(dǎo)體、汽車、印刷包裝、食品加工等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，上述幾個(gè)應(yīng)用市場在全部下游應(yīng)用的比重高達(dá)82.4%，其中電子電氣行業(yè)應(yīng)用占比52.9%。根據(jù)國家統(tǒng)計(jì)局?jǐn)?shù)據(jù)顯示，2021年我國第三產(chǎn)業(yè)增加值占GDP的比重已達(dá)56.5%，比上年同期增長7.5%。服務(wù)業(yè)中大量簡單勞動的崗位可以被服務(wù)機(jī)器人替代，而由于勞動成本的攀升，第三產(chǎn)業(yè)增加值不斷增長將刺激智能化需求擴(kuò)張。機(jī)器視覺的出現(xiàn)及其技術(shù)的完善進(jìn)步將逐步推動智能設(shè)備替代人類從事程序化、重復(fù)度高的簡單勞動，并通過機(jī)器的低邊際成本、低錯(cuò)誤率等特征提高工作經(jīng)營的效率。

另外，2021年中國進(jìn)行了第七次人口普查，根據(jù)人口普查報(bào)告，60歲以下人口占81.30%，較2010年下降5.44個(gè)百分點(diǎn)；60歲以上人口占18.70%，較2010年增加5.44個(gè)百分點(diǎn)；預(yù)計(jì)2030年，中國60歲以下人口占75.2%，老齡化問題不斷加深，老年人日常生活、精神狀態(tài)以及醫(yī)療健康等需求將成為重要的社會問題。機(jī)器視覺技術(shù)為老年提供服務(wù)機(jī)器人服務(wù)以及醫(yī)療健康相關(guān)智能設(shè)備輔助方案，可以成為新的現(xiàn)代化解決方案，因此長期的需求旺盛和不斷創(chuàng)新完善的應(yīng)用場景有望持續(xù)性拉動機(jī)器視覺產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

未來

將機(jī)器視覺與其他傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行融合，可以提供更全面和準(zhǔn)確的環(huán)境感知和理解能力；隨著移動設(shè)備和嵌入式系統(tǒng)的普及，機(jī)器視覺將更廣泛地應(yīng)用于智能手機(jī)、智能家居、無人機(jī)等設(shè)備中，為用戶提供更智能和便捷的體驗(yàn)。總之，機(jī)器視覺在許多領(lǐng)域都具有廣泛的應(yīng)用前景，隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和創(chuàng)新，它將帶來更多智能化、自動化和高效率的解決方案。