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2019年我國3D工業(yè)相機測量模組行業(yè)發(fā)展概況及未來發(fā)展趨勢[圖]

測量模組陸寶英 2021-03-25 05:18 來源：智研咨詢

1、3D工業(yè)相機測量模組行業(yè)產品定義及分類

普通攝像頭都是2D平面成像的，丟失了物理世界中的第三維信息（尺寸和距離等幾何數(shù)據），計算機只能實現(xiàn)影像記錄和平面圖像特征識別，分析算法難度極大，目前能夠實現(xiàn)的智能分析功能十分有限。

3D成像能夠識別視野內空間每個點位的三維坐標信息，從而使得計算機得到空間的3D數(shù)據并能夠復原完整的三維世界并實現(xiàn)各種智能的三維定位。

3D工業(yè)相機測量模組包括鏡頭（lens）、傳感器（sensor）、后端圖像處理芯片（Backend IC）、軟板（FPC）等四個部分。

根據不同的硬件組合方案和內置算法設計，目前 3D 成像技術可為：結構光（Structure Light）、ToF 時差測距法（Time of Flight）、雙目立體視覺（Binocular Stereo Vision）。

三類 3D 成像技術比較分析

	結構光	TOF	雙目立體視覺
技術成熟度	☆	☆☆	☆☆☆
硬件成本	☆☆☆	☆☆	☆
模組大小	☆☆☆	☆☆☆	☆
功耗	☆☆	☆☆☆	☆
時延	☆☆	☆☆	☆
強光性能	☆☆	☆☆	☆☆☆
暗光性能	☆☆☆	☆☆☆	☆☆
額外光源	需要	需要	不需要
散熱要求	☆☆☆	☆☆☆	☆
軟件復雜度	☆	☆	☆☆☆

資料來源：智研咨詢整理

（1）雙目立體視覺

常識可知當人利用兩只眼睛獲取的圖像比單眼所獲圖像更具有明顯的深度感，而雙目立體視覺就是仿照人雙眼的原理，利用成像設備從不同的位置獲取被測物體的兩幅圖像，通過計算圖像對應點間的位置偏差，來獲取物體三維幾何信息。利用雙攝像頭同時拍攝被測物體，通過算法算出被拍攝物體與左/右攝像頭的角度，再加上固定的兩個攝像頭的中心距，利用三角定位法則可計算出物體的景深信息。但是若兩個攝像頭的中心距過小，則可計算的物體距離范圍較小。若想識別較遠具體物體的景深信息，就必須讓左右攝像頭的距離拉遠，這一點在較小體積的移動終端中很難實現(xiàn)。利用雙攝像頭實現(xiàn)光學變焦主要是左右攝像頭使用不同的FOV（可視角），這樣兩個攝像頭取景不同。當用戶需要廣角照片，則用視角為85度的左攝像頭取景，獲得廣角效果。當用戶需要長焦照片，則用視角為45度的右攝像頭取景，獲得長焦效果。

（2）ToF時差測距法

TOF時差測距法是指傳感器發(fā)出經調制的近紅外光，遇物體后反射，傳感器通過計算光線發(fā)射和反射時間差或相位差，來換算被拍攝景物的距離，以產生深度信息，此外再結合傳統(tǒng)的相機拍攝，就能將物體的三維姿態(tài)信息與平面色彩信息。TOF與結構光的不同之處在于其采用主動光探測方式，與一般光照需求不一樣的是，TOF照射單元的目的不是照明，而是利用入射光信號與反射光信號的變化來進行距離測量，所以TOF的照射單元都是對光進行高頻調制之后再進行發(fā)射，因此不需要嚴格的控制外界光線環(huán)境。ToF時差測距法能夠實時計算被測物體的景深信息，同時不受外界光線環(huán)境和物體表面灰度影響，同時其計算精度并不隨被測物體距離變化而變化，對于一些大范圍運動場景的應用具有非常意義。但是TOF傳感器都需要高速信號控制，因此對CPU主頻要求較高，同時產生的功耗較大。目前意法半導體推出的Flight Sense是全球市場排名第一的ToF解決方案，其在手機行業(yè)的滲透率也相當客觀。

（3）結構光方案

結構光是3D成像的一個光學方法，其通過投射出一組用數(shù)學方法構造的特定激光紅外線圖案，按照一定順序掃描在被測物體上。激光紅外線經被測物體發(fā)生反射，由攝像頭捕捉到因照射被測物體而發(fā)生扭曲形變的激光紅外圖案，通過將變形圖案與基準圖案對比則可計算被照射物體表面上每個點的立體空間坐標，然后用獲得的點云數(shù)據進行詳細的3D模型構建。雖然結構光是目前業(yè)界較為成熟的3D成像解決方案，但是其依賴畸變后的反射紅外線進行被測物體的位置測算，因此受到被測物體的距離限制以及環(huán)境光線的影響。

2、3D工業(yè)相機測量模組行業(yè)產業(yè)鏈示意圖

3D工業(yè)相機測量模組上游原材料包括電子元器件、傳感器及其他原材料，下游領域主要是工業(yè)相機行業(yè)等。

3D工業(yè)相機測量模組行業(yè)產業(yè)鏈

資料來源：智研咨詢整理

3、我國3D工業(yè)相機測量模組行業(yè)市場規(guī)模

智研咨詢發(fā)布的《2021-2027年中國3D工業(yè)相機測量模組市場前景預測及未來發(fā)展趨勢報告》數(shù)據顯示：2019年我國3D工業(yè)相機測量模組行業(yè)市場規(guī)模約9945萬元，同比2018年的4810萬元增長106.76%，近幾年我國3D工業(yè)相機測量模組行業(yè)市場規(guī)模情況如下圖所示：

2015-2019年中國3D工業(yè)相機測量模組行業(yè)市場規(guī)模情況

資料來源：智研咨詢整理

目前，國內3D工業(yè)相機測量模組行業(yè)主要應用于測量/檢測領域，其他領域需求較少。

2015-2019年中國3D工業(yè)相機測量模組行業(yè)細分市場情況

資料來源：智研咨詢整理

4、我國3D工業(yè)相機測量模組行業(yè)發(fā)展產銷量情況

2019年我國3D工業(yè)相機測量模組行業(yè)產量4850套，3D工業(yè)相機測量模組行業(yè)需求量20505套。近幾年我國3D工業(yè)相機測量模組行業(yè)供需態(tài)勢如下圖所示：

2015-2019年3D工業(yè)相機測量模組行業(yè)發(fā)展產銷量情況

資料來源：智研咨詢整理

5、2020年中國3D工業(yè)相機測量模組行業(yè)品牌發(fā)展分析

目前國內已有多家企業(yè)布局3D工業(yè)相機測量模組行業(yè)，例如小優(yōu)智能科技（深圳）有限公司、浙江華?？萍加邢薰疽约拔靼仓蠊怆娍萍加邢薰镜鹊取?/p>

我國3D工業(yè)相機測量模組產業(yè)鏈部分參與者簡介

參與者	簡介
小優(yōu)智能科技（深圳）有限公司	是一家專注于高精度3D機器視覺模組（基于動態(tài)結構光技術）研發(fā)、生產及銷售的高科技企業(yè)。公司自主研發(fā)的3D機器視覺模組采用激光/DLP白光編碼光柵結構光+雙工業(yè)相機方案，還原物體三維信息，廣泛應用于消費電子領域（3D人臉識別、醫(yī)美整形等）、工業(yè)領域（3D無序抓取、拆垛碼垛、上下料、3D檢測等）和安防領域（公安刑偵、公安交通等），具有精度高、速度快、成本低的優(yōu)勢。
浙江華?？萍加邢薰?/div>	是一家專注于機器視覺產品研發(fā)、生產與銷售的專業(yè)性公司，是全球領先的以視頻為核心的智慧物聯(lián)解決方案提供商和運營服務商——大華股份旗下機器視覺子公司。
西安知象光電科技有限公司	知象光電科技是國家高新技術企業(yè)，著力研發(fā)結構光3D成像核心硬件技術，打造高精度3D成像國際品牌。
東莞市盟拓智能科技有限公司	專業(yè)從事機器視覺和人工智能技術的研發(fā)、生產、銷售、服務。已成功地推出了3D-01、3D-10、3D-500系列的數(shù)字3D機器視覺系統(tǒng)。
深圳市安華光電技術有限公司	從事行業(yè)涉及目標顯示、模擬仿真、激光顯示、光學投影等多個領域，在光學超短焦投影，LED微型投影方面有多項專利技術
深圳市邁德威視科技有限公司	現(xiàn)已成為國內知名品牌工業(yè)相機制造商，與諸多上市公司和行業(yè)龍頭保持著緊密的合作關系。
北京睿拓時創(chuàng)科技有限公司	北京睿拓時創(chuàng)科技有限公司是一家專注于創(chuàng)新、設計、仿真、制造、驗證一體化解決方案推廣和服務的公司，公司主要產品包括數(shù)據專利與創(chuàng)新軟件、設計制造及有限元解決方案，以及光學測量設備。
精銳視覺智能科技集團	專業(yè)從事機器視覺和人工智能技術在制造業(yè)中的產業(yè)化應用，以及提供整套工業(yè)視覺智能化解決方案的國家高新技術企業(yè)，主要產品包括三維視覺高精度檢測系統(tǒng)、智能視覺巡檢機器人系統(tǒng)、外觀瑕疵智能視覺檢測系統(tǒng)等標準系統(tǒng)及裝備，目前重點服務的領域有：鋼鐵、化工、發(fā)電、煤礦、汽車零配件、包裝、3C、PCB等。