機器視覺行業(yè)正凸顯出向嵌入式視覺和模塊化發(fā)展的趨勢

據一項專業(yè)調查顯示，機器視覺行業(yè)正凸顯出向嵌入式視覺和模塊化發(fā)展的趨勢。制造商們看到了嵌入式視覺解決方案在汽車和基礎設施應用方面的巨大潛能。

德國FRAMOS公司與Vision Systems Design以及Inspect雜志三方合作，針對相機技術的趨勢、接口及未來發(fā)展展開了一次市場調研。這項研究共訪問了來自22個國家的41名用戶和20家制造商，征集了他們的意見和觀點；其中66%的受訪者來自歐洲，21%的受訪者來自北美，14%的受訪者來自亞洲。

受訪者回答了有關應用與集成、相機、傳感器、傳感器模塊和市場發(fā)展的問題。2018年，94%的用戶為歐洲市場購買了設備；而此次調研顯示，制造商最重要的市場是歐洲、亞洲和美國，這三個市場的相機銷售量占比分別是50%、32%和18%。隨著亞洲市場在自動化和機器人技術方面的持續(xù)投資，與上年相比2018年北美市場的相機需求量讓出了7個百分點給亞洲市場。

新興技術和不斷增長的市場

雖然成像技術主要與生產自動化和質量保障（QA）相關聯（見圖1），然而新的應用領域，如無人駕駛汽車、無人機、智能家居和智慧城市，成像技術大約獲得了5%~15%的增長率，增長率最高的領域是機器人應用。

圖1：生產自動化和質量保障（QA）是用戶部署工業(yè)相機的兩大最常見的應用，而交通測量與監(jiān)控、無人機以及地理測繪等應用，對工業(yè)相機的部署則微乎其微。

隨著視覺技術的新型應用在工業(yè)及消費領域中逐漸開放，預計成像市場將持續(xù)增長。這種趨勢在此次調研中得到充分體現，75%的制造商預計初次用戶數量將大幅增長，與之對比，2017年該比例僅為38%。

那么，受訪者正在如何使用視覺技術呢？調查顯示，70%的受訪者希望利用視覺技術來增強現有系統；93%的受訪者計劃引入新的系統；56%的受訪者希望對現有系統進行改造使之符合現代需要。

展望市場增長領域，65%的制造商認為，嵌入式視覺是將圖像處理技術融入日常生活和工作等諸多方面的最大機會之一。

相機定價

雖然2017年中等價格相機和高價相機的價格趨于穩(wěn)定，但來自制造商和用戶的反饋表明，相機價格正在再次下降。62%的用戶表示他們愿意花350美元或更少的錢買一臺相機，2017年該比例是19%（見圖2）；31%的受訪者表示愿意花350~1000美元購買一臺相機，該比例比2017年下降了7%；而2018年僅有8%的用戶愿意花1000多美元購買一臺相機，比2017年下降34%。

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

單價低于150美元的相機購買意愿僅增加了3%；中等價格相機購買意愿從33%增加到44%，該區(qū)間購買意愿的增加，也在很大程度上使用戶對單價1000美元以上的相機的購買意愿大幅降低。上述結果與此次參與調查的對象有關，另外亞洲制造商的競爭日益激烈。

清晰而穩(wěn)定的傳感器市場

傳感器市場一目了然且保持穩(wěn)定。在對用戶的調查中顯示，索尼依然是市場中的領導者，占據48%的市場份額；隨后是安森美半導體，市場占有率為22%；ams Sensors Belgium（原CMOSIS）的市場占有率為19%，從中期來看，該公司將在清晰的傳感器市場中發(fā)揮重要作用。

在對制造商的調查中，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%的市場占有率，是2017年的兩倍。安森美半導體斬獲了22%的市場份額，比2017年下降了3個百分點。Teledyne e2V的市場份為7%，ams Sensors Belgium的市場份額與2017年持平，仍是3%。

用于機器視覺和嵌入式視覺的不同傳感器

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

然而，在工業(yè)和消費領域，傳統機器視覺和先進的嵌入式視覺之間存在著明顯的區(qū)別。嵌入式視覺應用如無人駕駛汽車、無人機、機器人以及3D應用，要求傳感器能夠與他們的應用相匹配。

2018年，68%的用戶表示他們使用分辨率為100~300萬像素的傳感器。這個數據顯示，分辨率低于100萬像素的區(qū)塊有向上移動的趨勢，只有4%仍然使用最低分辨率。但是，用戶使用的分辨率增長幅度較為溫和。對于分辨率為300~500萬像素的傳感器，24%的用戶表示支持，相對2017年增長了6%。盡管差異越來越明顯，制造商們還是將眼光放得更長遠。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到100~500萬像素。

相比之下，21%的圖像傳感器的分辨率在500~2000萬像素之間。這個統計數據與去年的預測一致。受訪者預計，未來兩年圖像傳感器的分辨率增長幅度不大。盡管作出如此預測，但是分辨率達500萬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，與去年相比沒有變化。制造商在追求穩(wěn)定性，并向小型化發(fā)展。根據應用領域劃分，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，由于嵌入視覺應用，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，圖像幀率已經達到下一個最高點，盡管預期的上兆級速度的大規(guī)模增長未能實現。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的用戶份額增長了10%，制造商增長了20%。預計未來兩年，幀率要求在100fps以上的用戶和制造商將持續(xù)增長。

迄今為止，GigE Vision是領先的傳輸標準，目前在制造商和用戶中的使用率分別為42%和43%（見圖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準，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標準用于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準（分別為42%和43%），但是許多受訪者表示他們仍然在使用諸如LVDS、HDMI和模擬連接之類的接口（“其他”類別）。

用于嵌入式視覺的傳感器模塊

嵌入式視覺應用需要高性能的傳感器模塊。此次調查詢問了用戶和制造商使用傳感器模塊的計劃和標準。

調研中，46%的用戶和40%的制造商表示，他們已經試驗過傳感器模塊，或者已經在他們的應用中使用了這些模塊；10%的用戶和42%的制造商表示，他們正計劃在未來兩年內，通過使用傳感器模塊來完成嵌入式視覺項目。

對于重要的傳感器模塊特征，56%的用戶認為是在運動應用中保持圖像的穩(wěn)定性，58%的制造商認為是M12鏡頭安裝。

未來展望

此次市場調研活動顯示出了用戶和制造商之間存在的各種趨勢。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、標準接口、簡單的集成、更低的價格和更高的相機處理能力。

在此次調查中，另一個值得注意的要點是向嵌入式視覺和模塊化發(fā)展的趨勢。制造商們看到了嵌入式視覺解決方案在汽車和基礎設施應用方面的巨大潛能。然而，制造商們也看到了他們必須與客戶一起面對周遭的變化，無論是在機器視覺方面，還是在面向工業(yè)和消費領域的創(chuàng)新型嵌入式視覺應用方面。