機(jī)器視覺(jué)行業(yè)正凸顯出向嵌入式視覺(jué)和模塊化發(fā)展的趨勢(shì)

據(jù)一項(xiàng)專業(yè)調(diào)查顯示，機(jī)器視覺(jué)行業(yè)正凸顯出向嵌入式視覺(jué)和模塊化發(fā)展的趨勢(shì)。制造商們看到了嵌入式視覺(jué)解決方案在汽車和基礎(chǔ)設(shè)施應(yīng)用方面的巨大潛能。

德國(guó)FRAMOS公司與Vision Systems Design以及Inspect雜志三方合作，針對(duì)相機(jī)技術(shù)的趨勢(shì)、接口及未來(lái)發(fā)展展開(kāi)了一次市場(chǎng)調(diào)研。這項(xiàng)研究共訪問(wèn)了來(lái)自22個(gè)國(guó)家的41名用戶和20家制造商，征集了他們的意見(jiàn)和觀點(diǎn)；其中66%的受訪者來(lái)自歐洲，21%的受訪者來(lái)自北美，14%的受訪者來(lái)自亞洲。

受訪者回答了有關(guān)應(yīng)用與集成、相機(jī)、傳感器、傳感器模塊和市場(chǎng)發(fā)展的問(wèn)題。2018年，94%的用戶為歐洲市場(chǎng)購(gòu)買了設(shè)備；而此次調(diào)研顯示，制造商最重要的市場(chǎng)是歐洲、亞洲和美國(guó)，這三個(gè)市場(chǎng)的相機(jī)銷售量占比分別是50%、32%和18%。隨著亞洲市場(chǎng)在自動(dòng)化和機(jī)器人技術(shù)方面的持續(xù)投資，與上年相比2018年北美市場(chǎng)的相機(jī)需求量讓出了7個(gè)百分點(diǎn)給亞洲市場(chǎng)。

新興技術(shù)和不斷增長(zhǎng)的市場(chǎng)

雖然成像技術(shù)主要與生產(chǎn)自動(dòng)化和質(zhì)量保障（QA）相關(guān)聯(lián)（見(jiàn)圖1），然而新的應(yīng)用領(lǐng)域，如無(wú)人駕駛汽車、無(wú)人機(jī)、智能家居和智慧城市，成像技術(shù)大約獲得了5%~15%的增長(zhǎng)率，增長(zhǎng)率最高的領(lǐng)域是機(jī)器人應(yīng)用。

圖1：生產(chǎn)自動(dòng)化和質(zhì)量保障（QA）是用戶部署工業(yè)相機(jī)的兩大最常見(jiàn)的應(yīng)用，而交通測(cè)量與監(jiān)控、無(wú)人機(jī)以及地理測(cè)繪等應(yīng)用，對(duì)工業(yè)相機(jī)的部署則微乎其微。

隨著視覺(jué)技術(shù)的新型應(yīng)用在工業(yè)及消費(fèi)領(lǐng)域中逐漸開(kāi)放，預(yù)計(jì)成像市場(chǎng)將持續(xù)增長(zhǎng)。這種趨勢(shì)在此次調(diào)研中得到充分體現(xiàn)，75%的制造商預(yù)計(jì)初次用戶數(shù)量將大幅增長(zhǎng)，與之對(duì)比，2017年該比例僅為38%。

那么，受訪者正在如何使用視覺(jué)技術(shù)呢？調(diào)查顯示，70%的受訪者希望利用視覺(jué)技術(shù)來(lái)增強(qiáng)現(xiàn)有系統(tǒng)；93%的受訪者計(jì)劃引入新的系統(tǒng)；56%的受訪者希望對(duì)現(xiàn)有系統(tǒng)進(jìn)行改造使之符合現(xiàn)代需要。

展望市場(chǎng)增長(zhǎng)領(lǐng)域，65%的制造商認(rèn)為，嵌入式視覺(jué)是將圖像處理技術(shù)融入日常生活和工作等諸多方面的最大機(jī)會(huì)之一。

相機(jī)定價(jià)

雖然2017年中等價(jià)格相機(jī)和高價(jià)相機(jī)的價(jià)格趨于穩(wěn)定，但來(lái)自制造商和用戶的反饋表明，相機(jī)價(jià)格正在再次下降。62%的用戶表示他們?cè)敢饣?50美元或更少的錢買一臺(tái)相機(jī)，2017年該比例是19%（見(jiàn)圖2）；31%的受訪者表示愿意花350~1000美元購(gòu)買一臺(tái)相機(jī)，該比例比2017年下降了7%；而2018年僅有8%的用戶愿意花1000多美元購(gòu)買一臺(tái)相機(jī)，比2017年下降34%。

圖2：有62%的用戶表示愿意花350美元或更少的錢購(gòu)買一臺(tái)工業(yè)相機(jī)；而愿意花1000美元甚至更多購(gòu)買一臺(tái)相機(jī)的用戶只有8%。

單價(jià)低于150美元的相機(jī)購(gòu)買意愿僅增加了3%；中等價(jià)格相機(jī)購(gòu)買意愿從33%增加到44%，該區(qū)間購(gòu)買意愿的增加，也在很大程度上使用戶對(duì)單價(jià)1000美元以上的相機(jī)的購(gòu)買意愿大幅降低。上述結(jié)果與此次參與調(diào)查的對(duì)象有關(guān)，另外亞洲制造商的競(jìng)爭(zhēng)日益激烈。

清晰而穩(wěn)定的傳感器市場(chǎng)

傳感器市場(chǎng)一目了然且保持穩(wěn)定。在對(duì)用戶的調(diào)查中顯示，索尼依然是市場(chǎng)中的領(lǐng)導(dǎo)者，占據(jù)48%的市場(chǎng)份額；隨后是安森美半導(dǎo)體，市場(chǎng)占有率為22%；ams Sensors Belgium（原CMOSIS）的市場(chǎng)占有率為19%，從中期來(lái)看，該公司將在清晰的傳感器市場(chǎng)中發(fā)揮重要作用。

在對(duì)制造商的調(diào)查中，這一情況也同樣明顯。索尼在奮戰(zhàn)了幾年之后，這家日本巨頭已取得62%的市場(chǎng)占有率，是2017年的兩倍。安森美半導(dǎo)體斬獲了22%的市場(chǎng)份額，比2017年下降了3個(gè)百分點(diǎn)。Teledyne e2V的市場(chǎng)份為7%，ams Sensors Belgium的市場(chǎng)份額與2017年持平，仍是3%。

用于機(jī)器視覺(jué)和嵌入式視覺(jué)的不同傳感器

CMOS圖像傳感器是應(yīng)用最普遍的傳感器，受訪者使用的傳感器中，有80%是CMOS傳感器。

然而，在工業(yè)和消費(fèi)領(lǐng)域，傳統(tǒng)機(jī)器視覺(jué)和先進(jìn)的嵌入式視覺(jué)之間存在著明顯的區(qū)別。嵌入式視覺(jué)應(yīng)用如無(wú)人駕駛汽車、無(wú)人機(jī)、機(jī)器人以及3D應(yīng)用，要求傳感器能夠與他們的應(yīng)用相匹配。

2018年，68%的用戶表示他們使用分辨率為100~300萬(wàn)像素的傳感器。這個(gè)數(shù)據(jù)顯示，分辨率低于100萬(wàn)像素的區(qū)塊有向上移動(dòng)的趨勢(shì)，只有4%仍然使用最低分辨率。但是，用戶使用的分辨率增長(zhǎng)幅度較為溫和。對(duì)于分辨率為300~500萬(wàn)像素的傳感器，24%的用戶表示支持，相對(duì)2017年增長(zhǎng)了6%。盡管差異越來(lái)越明顯，制造商們還是將眼光放得更長(zhǎng)遠(yuǎn)。16%的用戶仍然使用VGA（640×480）分辨率，62%的用戶使用的傳感器分辨率達(dá)到100~500萬(wàn)像素。

相比之下，21%的圖像傳感器的分辨率在500~2000萬(wàn)像素之間。這個(gè)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)與去年的預(yù)測(cè)一致。受訪者預(yù)計(jì)，未來(lái)兩年圖像傳感器的分辨率增長(zhǎng)幅度不大。盡管作出如此預(yù)測(cè)，但是分辨率達(dá)500萬(wàn)像素及以上的圖像傳感器，還將持續(xù)得到用戶青睞，使用量將占所有傳感器應(yīng)用的1/3。

就圖像傳感器的尺寸制式而言，75%的用戶使用1/3到2/3英寸的傳感器，與去年相比沒(méi)有變化。制造商在追求穩(wěn)定性，并向小型化發(fā)展。根據(jù)應(yīng)用領(lǐng)域劃分，通常用戶要么選擇1英寸以上的超大型傳感器，份額達(dá)到33%；要么選擇1/2英寸以下的小型圖像傳感器，由于嵌入視覺(jué)應(yīng)用，這部分傳感器的份額已增至41%。用戶和制造商都使用全局快門圖像傳感器。

圖像幀率、速度和接口

如同分辨率一樣，圖像幀率已經(jīng)達(dá)到下一個(gè)最高點(diǎn)，盡管預(yù)期的上兆級(jí)速度的大規(guī)模增長(zhǎng)未能實(shí)現(xiàn)。最小幀率在25fps以下的用戶和制造商分別減少了8%和7%。幀率要求25~100fps的用戶份額增長(zhǎng)了10%，制造商增長(zhǎng)了20%。預(yù)計(jì)未來(lái)兩年，幀率要求在100fps以上的用戶和制造商將持續(xù)增長(zhǎng)。

迄今為止，GigE Vision是領(lǐng)先的傳輸標(biāo)準(zhǔn)，目前在制造商和用戶中的使用率分別為42%和43%（見(jiàn)圖3）。也有一些用戶仍然在使用模擬連接。LVDS和HDMI是額外使用的傳輸標(biāo)準(zhǔn)，而USB的使用率仍保持在8%。用戶和制造商主要選擇10GigE和USB 3.1標(biāo)準(zhǔn)用于5Gb/s以上的傳輸寬帶。

圖3：雖然GigE Vision是制造商和用戶中最常使用的傳輸標(biāo)準(zhǔn)（分別為42%和43%），但是許多受訪者表示他們?nèi)匀辉谑褂弥T如LVDS、HDMI和模擬連接之類的接口（“其他”類別）。

用于嵌入式視覺(jué)的傳感器模塊

嵌入式視覺(jué)應(yīng)用需要高性能的傳感器模塊。此次調(diào)查詢問(wèn)了用戶和制造商使用傳感器模塊的計(jì)劃和標(biāo)準(zhǔn)。

調(diào)研中，46%的用戶和40%的制造商表示，他們已經(jīng)試驗(yàn)過(guò)傳感器模塊，或者已經(jīng)在他們的應(yīng)用中使用了這些模塊；10%的用戶和42%的制造商表示，他們正計(jì)劃在未來(lái)兩年內(nèi)，通過(guò)使用傳感器模塊來(lái)完成嵌入式視覺(jué)項(xiàng)目。

對(duì)于重要的傳感器模塊特征，56%的用戶認(rèn)為是在運(yùn)動(dòng)應(yīng)用中保持圖像的穩(wěn)定性，58%的制造商認(rèn)為是M12鏡頭安裝。

未來(lái)展望

此次市場(chǎng)調(diào)研活動(dòng)顯示出了用戶和制造商之間存在的各種趨勢(shì)。用戶正在尋求更高的需求，包括更快的速度、更高性能的圖像傳感器、標(biāo)準(zhǔn)接口、簡(jiǎn)單的集成、更低的價(jià)格和更高的相機(jī)處理能力。

在此次調(diào)查中，另一個(gè)值得注意的要點(diǎn)是向嵌入式視覺(jué)和模塊化發(fā)展的趨勢(shì)。制造商們看到了嵌入式視覺(jué)解決方案在汽車和基礎(chǔ)設(shè)施應(yīng)用方面的巨大潛能。然而，制造商們也看到了他們必須與客戶一起面對(duì)周遭的變化，無(wú)論是在機(jī)器視覺(jué)方面，還是在面向工業(yè)和消費(fèi)領(lǐng)域的創(chuàng)新型嵌入式視覺(jué)應(yīng)用方面。