報告 | 人工智能大趨勢下機器視覺(jué)行業(yè)現狀與發(fā)展前景展望

一、我國機器視覺(jué)處在快速發(fā)展階段，行業(yè)需求快速提升

　　1.1機器視覺(jué)優(yōu)勢明顯，下游應用歸為四大功能

　　據美國自動(dòng)成像協(xié)會(huì )（AIA）定義，根據美國制造工程協(xié)會(huì )（SME）機器視覺(jué)分會(huì )和美國機器人工業(yè)協(xié)會(huì )（RIA）自動(dòng)化視覺(jué)分會(huì )，機器視覺(jué)是通過(guò)光學(xué)裝置和非接觸的傳感器，自動(dòng)地接收和處理一個(gè)真實(shí)物體的圖像，以獲得所需信息或用于控制機器人運動(dòng)的裝置。

　　一個(gè)典型的機器視覺(jué)系統通常包含由軟件和硬件兩部分：光源及光源控制器、鏡頭、相機等硬件負責成像功能，視覺(jué)控制系統負責圖像處理分析，輸出分析結果至智能設備的其他執行機構，完成一個(gè)成功的機器視覺(jué)應用需要上述部件的密切配合。

　　相比人眼，機器視覺(jué)具有精度高、速度快、適應強等顯著(zhù)優(yōu)勢。機器視覺(jué)代替人眼可以在多種場(chǎng)景下實(shí)現多種功能，廣泛應用在智能制造、高端裝備、自動(dòng)化設備等行業(yè)，是先進(jìn)制造的重要組成部分。

　　機器視覺(jué)的諸多應用場(chǎng)景和功能，均可歸為四種基本功能——識別、測量、定位和檢測。其中檢測技術(shù)難度最高，識別難度值最低。檢測指標主要針對設備的準確度、精度、速度和復雜形態(tài)，對觀(guān)測能力要求極高，機器視覺(jué)在諸多性能上優(yōu)于傳統人眼，出錯率更低，檢測速度更高，取代人工后成本也會(huì )更低。

　　1.2我國機器視覺(jué)處在快速發(fā)展階段，行業(yè)需求快速提升

　　相比歐美發(fā)達國家，我國機器視覺(jué)行業(yè)起步較晚，當前正處在快發(fā)展階段。早在1970s-1980s，CCD圖像傳感器出現，CPU、DSP等圖像處理硬件技術(shù)進(jìn)步，國外機器視覺(jué)開(kāi)始發(fā)展。國內機器視覺(jué)行業(yè)啟蒙于1990s，2003年以前以代理國外品牌業(yè)務(wù)為主，2004-2012期間國內市場(chǎng)快速發(fā)展，企業(yè)爭先涌出，2013年之后中國正式成為繼歐美、日本之后機器視覺(jué)的第三市場(chǎng)，正處在快速發(fā)展階段。

二、機器視覺(jué)下游應用持續拓展，本土市場(chǎng)空間廣闊

　　2.1我國機器視覺(jué)滲透率較低，具備較大成長(cháng)空間

　　作為全球第一大制造國，我國機器視覺(jué)滲透率偏低，仍有較大提升空間。

　?、俑鶕NSD數據，2018年我國制造業(yè)產(chǎn)值占全球的比重為28.4%，大幅領(lǐng)先第二名美國的16.6%，是名副其實(shí)的全球第一大制造國。

　?、诘?018年我國機器視覺(jué)產(chǎn)值占比僅為14.68%，與我國全球制造中心的地位不匹配，我國機器視覺(jué)滲透率偏低。結合基恩士和康耐視的收入地區分布情況看，可以得到進(jìn)一步印證，2019年基恩士和康耐視來(lái)自大中華區的收入占比僅為11.58%、15.86%，落后于歐美地區。

　　展望未來(lái)，我們認為我國機器視覺(jué)行業(yè)仍有較大的成長(cháng)空間，是黃金成長(cháng)賽道。人口老齡化+人工成本提升+機器視覺(jué)先天優(yōu)勢+政策扶持智能制造給我國機器視覺(jué)行業(yè)持續發(fā)展提供重要驅動(dòng)力，而下游不斷成熟的機器視覺(jué)產(chǎn)品技術(shù)以及持續的國產(chǎn)化趨勢反過(guò)來(lái)又給我國機器視覺(jué)行業(yè)發(fā)展提供了重要支撐。

　　2.2 3C行業(yè)：機器視覺(jué)最大細分市場(chǎng)，仍具備較大發(fā)展前景

　　消費電子、汽車(chē)、食品、醫藥為我國機器視覺(jué)主要應用領(lǐng)域，其中機器視覺(jué)在消費電子行業(yè)中的應用最為成熟，2019年市場(chǎng)份額高達46.6%。

　　根本上來(lái)講，行業(yè)和產(chǎn)品屬性綜合決定了機器視覺(jué)在下游滲透率的高低，以消費電子為例：

　?、傩袠I(yè)屬性：消費電子生產(chǎn)工藝復雜、零部件繁多，需依賴(lài)大量人力進(jìn)行工序檢測，對應較高的人力成本，行業(yè)對高效的自動(dòng)化產(chǎn)線(xiàn)需求較高，機器視覺(jué)的優(yōu)勢得以發(fā)揮；

　?、诋a(chǎn)品屬性：消費電子零部件尺寸較小、精密度較高，人眼識別的精準度不足；此外，二維碼讀取、劃痕檢測等已無(wú)法依靠人眼完成，機器視覺(jué)具備應用的必要性。

　　展望未來(lái)，我們認為，機器視覺(jué)在3C領(lǐng)域需求仍有望持續提升，驅動(dòng)力包括：

　?、?C產(chǎn)品生命周期短，制造商需頻繁采購設備，以蘋(píng)果為例，固定資產(chǎn)支出常年維持較高水平（2019-2020年受貿易摩擦和疫情影響有所下滑），將帶動(dòng)持續的機器視覺(jué)需求；

　?、?C產(chǎn)品結構趨于復雜化，產(chǎn)線(xiàn)對生產(chǎn)效率和加工精度的要求日益提升，蘋(píng)果對機器視覺(jué)的需求正在由組裝廠(chǎng)向模組廠(chǎng)前置，機器視覺(jué)在蘋(píng)果產(chǎn)業(yè)鏈滲透率仍將持續提升；

　?、墼谙M升級的背景下，本土高端智能手機市場(chǎng)正在加速放量，安卓系廠(chǎng)商對加工效率和精度的要求也在持續提升，機器視覺(jué)在安卓系產(chǎn)線(xiàn)內的滲透率存在較大提升空間。

三、機器視覺(jué)行業(yè)盈利水平出色，本土企業(yè)方興未艾

　　3.1機器視覺(jué)：產(chǎn)業(yè)鏈完善，核心零部件價(jià)值量占比較高

　　工業(yè)機器視覺(jué)產(chǎn)業(yè)鏈繁雜，中游和下游可簡(jiǎn)單劃分為零部件供應商（光源、鏡頭、相機和視覺(jué)控制系統等）和集成開(kāi)發(fā)商（組裝集成和軟件二次開(kāi)發(fā)等）兩大類(lèi)

　　從成本構成上來(lái)看，在機器視覺(jué)系統中，2020年中游零部件環(huán)節的價(jià)值量占比高達45%，軟件環(huán)節（包括上游視覺(jué)控制系統和下游設備商的二次開(kāi)發(fā)）的價(jià)值量占比為35%，二者合計占比高達80%，其中中游核心零部件和視覺(jué)控制系統的價(jià)值量占比保守估計將超過(guò)50%。

　　通過(guò)我們的粗略估算，在2020H1奧普特的整體解決方案中，光源及控制器、鏡頭、相機和視覺(jué)控制系統環(huán)節的價(jià)值量占比分別為35.30%、23.32%、15.65%和25.73%，由此可見(jiàn)，在核心零部件中，視覺(jué)控制系統為產(chǎn)業(yè)鏈中游環(huán)節中的一大價(jià)值核心。

　　3.2機器視覺(jué)是技術(shù)密集型行業(yè)，整體盈利水平較高

　　機器視覺(jué)為技術(shù)密集型行業(yè)，企業(yè)核心競爭力的維持需依賴(lài)于持續性研發(fā)投入。我們認為，高研發(fā)投入構建深厚技術(shù)壁壘，從根本上來(lái)講，成熟企業(yè)在產(chǎn)品技術(shù)和應用開(kāi)發(fā)兩個(gè)技術(shù)層面上具備較強的先發(fā)優(yōu)勢，奠定了其較高的盈利能力中樞。

　?、僭诋a(chǎn)品技術(shù)層面，軟件平臺的搭建需依賴(lài)堅實(shí)的底層算法和豐富的數據庫，技術(shù)壁壘較高，對于光源、鏡頭和相機等硬件環(huán)節，同樣在精度、速度和穩定性等維度要求較高，企業(yè)需進(jìn)行持續性研發(fā)投入，不斷進(jìn)行產(chǎn)品迭代和技術(shù)提升，維持在市場(chǎng)中的產(chǎn)品競爭力；

　?、谠趹瞄_(kāi)發(fā)層面，機器視覺(jué)下游應用場(chǎng)景眾多，解決方案的開(kāi)發(fā)需基于大量實(shí)戰案例，行業(yè)kown-how較多，產(chǎn)業(yè)經(jīng)驗積累為行業(yè)另一大技術(shù)壁壘，同樣需要依賴(lài)于大量研發(fā)資源投入。

　　縱觀(guān)海內外，可以發(fā)現機器視覺(jué)零部件龍頭企業(yè)均具備較強且穩定的盈利能力：①整體來(lái)看，基恩士和康耐視的毛利率長(cháng)期穩居高位，中樞值分別為80%和75%；奧普特的毛利率水平同樣優(yōu)異，2017-2020年分別為71.38%、71.29%、73.59%和73.94%，穩中有升；②細分來(lái)看，機器視覺(jué)為軟硬件結合產(chǎn)品結構，對于原材料成本較高的硬件，同樣具備較強的盈利能力；以?shī)W普特為例，2017-2020年其光源業(yè)務(wù)的毛利率分別為81.57%、82.05%、82.60%和79.25%，已接近純軟件產(chǎn)品的毛利水平，也足以彰顯機器視覺(jué)行業(yè)的高盈利屬性。

四、康耐視&基恩士：他山之石，可以攻玉

　　4.1康耐視：以視覺(jué)軟件為核心，積極布局領(lǐng)先技術(shù)

　　康耐視成立于1981年，創(chuàng )始人是全球“機器視覺(jué)”之父Robert J.Dhillman博士，現在是全球領(lǐng)先的機器視覺(jué)零部件及解決方案供應商。公司于1982年推出第一個(gè)光符字符識別視覺(jué)系統DataMan，此后不斷豐富產(chǎn)品線(xiàn)，進(jìn)入快速發(fā)展期；此外，公司聚焦3D視覺(jué)、深度學(xué)習等前沿領(lǐng)域，通過(guò)收購及自研積極布局，為公司在機器視覺(jué)領(lǐng)域的長(cháng)期發(fā)展提供了強大的技術(shù)支撐。

　　康耐視產(chǎn)品矩陣十分豐富，且以標準化產(chǎn)品為主。公司現可提供2D視覺(jué)、3D視覺(jué)、視覺(jué)軟件和工業(yè)讀碼器等系列，產(chǎn)品多為標準化，具備較強通用性，2020年公司標準品營(yíng)收占比高達83.21%；整體上來(lái)看，公司產(chǎn)品核心在于過(guò)硬的軟件實(shí)力，已在深度學(xué)習領(lǐng)域取得實(shí)質(zhì)性進(jìn)展，2018年正式推出基于深度學(xué)習的工業(yè)圖像分析軟件Cognex ViDi套件；

　　4.2基恩士：軟硬件并舉，全球擴張的機器視覺(jué)龍頭

　　基恩士成立于1974年，是全球最早從事工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)的公司之一，公司以自動(dòng)化傳感器為切入點(diǎn)，逐步將業(yè)務(wù)范疇拓展至機器視覺(jué)、測量?jì)x和顯微鏡等領(lǐng)域，業(yè)務(wù)規?？焖贁U張，截至2021年，旗下已擁有由19家跨國公司組成的高效銷(xiāo)售網(wǎng)絡(luò )，還在全球46個(gè)國家設立了230個(gè)辦事處，2001年在我國設立子公司，正式進(jìn)軍中國市場(chǎng)。

　　恩士持續拓展產(chǎn)品矩陣，產(chǎn)品種類(lèi)十分豐富，包括機器視覺(jué)系統、傳感器、控制系統、測量系統、激光設備、顯微鏡等產(chǎn)品線(xiàn)，產(chǎn)品同樣多為集成化的標準產(chǎn)品；

　　機器視覺(jué)貫穿基恩士各產(chǎn)品線(xiàn)，是構建其產(chǎn)品競爭力的核心技術(shù)壁壘：

　?、倩谝颜莆盏臋C器視覺(jué)核心技術(shù)，基恩士對其進(jìn)行產(chǎn)品化開(kāi)發(fā)，逐步形成視覺(jué)系統、讀碼器、圖像傳感器和手持終端等機器視覺(jué)產(chǎn)品；

　?、趯τ跍y量?jì)x、激光設備、測量系統、顯微鏡等產(chǎn)品線(xiàn)，基恩士將其機器視覺(jué)技術(shù)進(jìn)行系統集成，保障了該類(lèi)產(chǎn)品在市場(chǎng)中技術(shù)水平的先進(jìn)性。

五、本土部分機器視覺(jué)企業(yè)梳理

　　5.1奧普特：本土機器視覺(jué)核心零部件龍頭

　　奧普特成立于2006年，主要從事機器視覺(jué)核心軟硬件產(chǎn)品的研發(fā)、生產(chǎn)和銷(xiāo)售；公司自成立之初以光源為切入點(diǎn)，逐步將產(chǎn)品線(xiàn)拓展至光源控制器、鏡頭、相機、視覺(jué)控制系統等其他核心部件。

　　公司產(chǎn)品現已廣泛應用于3C電子、新能源、半導體、光伏、汽車(chē)等領(lǐng)域的高端裝備中，其中3C電子穩居第一大應用領(lǐng)域，新能源領(lǐng)域正在快速放量，2020H1營(yíng)收占比上升至18.04%。

　　5.2矩子科技：本土自動(dòng)光學(xué)檢測設備領(lǐng)先企業(yè)

　　矩子科技成立于2007年，公司自成立之初便以機器視覺(jué)設備為核心發(fā)展方向，主營(yíng)產(chǎn)品包括機器視覺(jué)設備、控制線(xiàn)纜組件和控制單元及設備，其中機器視覺(jué)設備包括自動(dòng)光學(xué)檢測設備和機器視覺(jué)生產(chǎn)設備兩大類(lèi)，2020年合計營(yíng)收占比為43.18%。

　　公司產(chǎn)品廣泛應用于電子、新能源、食品包裝和汽車(chē)等領(lǐng)域，與蘋(píng)果、華為、和碩、Ultra Clean等海內外優(yōu)質(zhì)客戶(hù)保持密切合作，2019年境外營(yíng)收占比達到31.56%，2020年受疫情影響略有回落，占比為24.82%。

　　5.3凌云光：掌握底層核心軟件的機器視覺(jué)綜合供應商

　　凌云光成立于2002年，是我國較早進(jìn)入機器視覺(jué)領(lǐng)域的企業(yè)之一，公司發(fā)展戰略聚焦機器視覺(jué)，業(yè)務(wù)覆蓋可配置視覺(jué)系統、智能視覺(jué)裝備和視覺(jué)器件，并基于自身技術(shù)儲備，逐步實(shí)現對工業(yè)相機、專(zhuān)用光源、核心算法庫和智能軟件包等核心部件的自主研發(fā)。

　　公司已累計豐富的客戶(hù)資源，長(cháng)期服務(wù)于蘋(píng)果、華為和小米產(chǎn)業(yè)鏈，產(chǎn)品廣泛應用于瑞聲科技、歌爾股份、京東方、福萊特、寧德時(shí)代等行領(lǐng)域的領(lǐng)先企業(yè)。公司長(cháng)期深耕先進(jìn)成像、圖像處理算法、機器視覺(jué)軟件和自動(dòng)化控制等領(lǐng)域，全面掌握“光機電算軟”底層技術(shù)，是國內少有的擁有獨立算法庫的企業(yè)。