報告 | 人工智能大趨勢下機器視覺行業現狀與發展前景展望

一、我國機器視覺處在快速發展階段，行業需求快速提升

　　1.1機器視覺優勢明顯，下游應用歸為四大功能

　　據美國自動成像協會（AIA）定義，根據美國制造工程協會（SME）機器視覺分會和美國機器人工業協會（RIA）自動化視覺分會，機器視覺是通過光學裝置和非接觸的傳感器，自動地接收和處理一個真實物體的圖像，以獲得所需信息或用于控制機器人運動的裝置。

　　一個典型的機器視覺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，完成一個成功的機器視覺應用需要上述部件的密切配合。

　　相比人眼，機器視覺具有精度高、速度快、適應強等顯著優勢。機器視覺代替人眼可以在多種場景下實現多種功能，廣泛應用在智能制造、高端裝備、自動化設備等行業，是先進制造的重要組成部分。

　　機器視覺的諸多應用場景和功能，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，對觀測能力要求極高，機器視覺在諸多性能上優于傳統人眼，出錯率更低，檢測速度更高，取代人工后成本也會更低。

　　1.2我國機器視覺處在快速發展階段，行業需求快速提升

　　相比歐美發達國家，我國機器視覺行業起步較晚，當前正處在快發展階段。早在1970s-1980s，CCD圖像傳感器出現，CPU、DSP等圖像處理硬件技術進步，國外機器視覺開始發展。國內機器視覺行業啟蒙于1990s，2003年以前以代理國外品牌業務為主，2004-2012期間國內市場快速發展，企業爭先涌出，2013年之后中國正式成為繼歐美、日本之后機器視覺的第三市場，正處在快速發展階段。

二、機器視覺下游應用持續拓展，本土市場空間廣闊

　　2.1我國機器視覺滲透率較低，具備較大成長空間

　　作為全球第一大制造國，我國機器視覺滲透率偏低，仍有較大提升空間。

　　①根據UNSD數據，2018年我國制造業產值占全球的比重為28.4%，大幅領先第二名美國的16.6%，是名副其實的全球第一大制造國。

　　②但2018年我國機器視覺產值占比僅為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，可以得到進一步印證，2019年基恩士和康耐視來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，我們認為我國機器視覺行業仍有較大的成長空間，是黃金成長賽道。人口老齡化+人工成本提升+機器視覺先天優勢+政策扶持智能制造給我國機器視覺行業持續發展提供重要驅動力，而下游不斷成熟的機器視覺產品技術以及持續的國產化趨勢反過來又給我國機器視覺行業發展提供了重要支撐。

　　2.2 3C行業：機器視覺最大細分市場，仍具備較大發展前景

　　消費電子、汽車、食品、醫藥為我國機器視覺主要應用領域，其中機器視覺在消費電子行業中的應用最為成熟，2019年市場份額高達46.6%。

　　根本上來講，行業和產品屬性綜合決定了機器視覺在下游滲透率的高低，以消費電子為例：

　　①行業屬性：消費電子生產工藝復雜、零部件繁多，需依賴大量人力進行工序檢測，對應較高的人力成本，行業對高效的自動化產線需求較高，機器視覺的優勢得以發揮；

　　②產品屬性：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、劃痕檢測等已無法依靠人眼完成，機器視覺具備應用的必要性。

　　展望未來，我們認為，機器視覺在3C領域需求仍有望持續提升，驅動力包括：

　　①3C產品生命周期短，制造商需頻繁采購設備，以蘋果為例，固定資產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），將帶動持續的機器視覺需求；

　　②3C產品結構趨于復雜化，產線對生產效率和加工精度的要求日益提升，蘋果對機器視覺的需求正在由組裝廠向模組廠前置，機器視覺在蘋果產業鏈滲透率仍將持續提升；

　　③在消費升級的背景下，本土高端智能手機市場正在加速放量，安卓系廠商對加工效率和精度的要求也在持續提升，機器視覺在安卓系產線內的滲透率存在較大提升空間。

三、機器視覺行業盈利水平出色，本土企業方興未艾

　　3.1機器視覺：產業鏈完善，核心零部件價值量占比較高

　　工業機器視覺產業鏈繁雜，中游和下游可簡單劃分為零部件供應商（光源、鏡頭、相機和視覺控制系統等）和集成開發商（組裝集成和軟件二次開發等）兩大類

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

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

　　3.2機器視覺是技術密集型行業，整體盈利水平較高

　　機器視覺為技術密集型行業，企業核心競爭力的維持需依賴于持續性研發投入。我們認為，高研發投入構建深厚技術壁壘，從根本上來講，成熟企業在產品技術和應用開發兩個技術層面上具備較強的先發優勢，奠定了其較高的盈利能力中樞。

　　①在產品技術層面，軟件平臺的搭建需依賴堅實的底層算法和豐富的數據庫，技術壁壘較高，對于光源、鏡頭和相機等硬件環節，同樣在精度、速度和穩定性等維度要求較高，企業需進行持續性研發投入，不斷進行產品迭代和技術提升，維持在市場中的產品競爭力；

　　②在應用開發層面，機器視覺下游應用場景眾多，解決方案的開發需基于大量實戰案例，行業kown-how較多，產業經驗積累為行業另一大技術壁壘，同樣需要依賴于大量研發資源投入。

　　縱觀海內外，可以發現機器視覺零部件龍頭企業均具備較強且穩定的盈利能力：①整體來看，基恩士和康耐視的毛利率長期穩居高位，中樞值分別為80%和75%；奧普特的毛利率水平同樣優異，2017-2020年分別為71.38%、71.29%、73.59%和73.94%，穩中有升；②細分來看，機器視覺為軟硬件結合產品結構，對于原材料成本較高的硬件，同樣具備較強的盈利能力；以奧普特為例，2017-2020年其光源業務的毛利率分別為81.57%、82.05%、82.60%和79.25%，已接近純軟件產品的毛利水平，也足以彰顯機器視覺行業的高盈利屬性。

四、康耐視&基恩士：他山之石，可以攻玉

　　4.1康耐視：以視覺軟件為核心，積極布局領先技術

　　康耐視成立于1981年，創始人是全球“機器視覺”之父Robert J.Dhillman博士，現在是全球領先的機器視覺零部件及解決方案供應商。公司于1982年推出第一個光符字符識別視覺系統DataMan，此后不斷豐富產品線，進入快速發展期；此外，公司聚焦3D視覺、深度學習等前沿領域，通過收購及自研積極布局，為公司在機器視覺領域的長期發展提供了強大的技術支撐。

　　康耐視產品矩陣十分豐富，且以標準化產品為主。公司現可提供2D視覺、3D視覺、視覺軟件和工業讀碼器等系列，產品多為標準化，具備較強通用性，2020年公司標準品營收占比高達83.21%；整體上來看，公司產品核心在于過硬的軟件實力，已在深度學習領域取得實質性進展，2018年正式推出基于深度學習的工業圖像分析軟件Cognex ViDi套件；

　　4.2基恩士：軟硬件并舉，全球擴張的機器視覺龍頭

　　基恩士成立于1974年，是全球最早從事工業自動化生產的公司之一，公司以自動化傳感器為切入點，逐步將業務范疇拓展至機器視覺、測量儀和顯微鏡等領域，業務規模快速擴張，截至2021年，旗下已擁有由19家跨國公司組成的高效銷售網絡，還在全球46個國家設立了230個辦事處，2001年在我國設立子公司，正式進軍中國市場。

　　恩士持續拓展產品矩陣，產品種類十分豐富，包括機器視覺系統、傳感器、控制系統、測量系統、激光設備、顯微鏡等產品線，產品同樣多為集成化的標準產品；

　　機器視覺貫穿基恩士各產品線，是構建其產品競爭力的核心技術壁壘：

　　①基于已掌握的機器視覺核心技術，基恩士對其進行產品化開發，逐步形成視覺系統、讀碼器、圖像傳感器和手持終端等機器視覺產品；

　　②對于測量儀、激光設備、測量系統、顯微鏡等產品線，基恩士將其機器視覺技術進行系統集成，保障了該類產品在市場中技術水平的先進性。

五、本土部分機器視覺企業梳理

　　5.1奧普特：本土機器視覺核心零部件龍頭

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

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

　　5.2矩子科技：本土自動光學檢測設備領先企業

　　矩子科技成立于2007年，公司自成立之初便以機器視覺設備為核心發展方向，主營產品包括機器視覺設備、控制線纜組件和控制單元及設備，其中機器視覺設備包括自動光學檢測設備和機器視覺生產設備兩大類，2020年合計營收占比為43.18%。

　　公司產品廣泛應用于電子、新能源、食品包裝和汽車等領域，與蘋果、華為、和碩、Ultra Clean等海內外優質客戶保持密切合作，2019年境外營收占比達到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綜合供應商

　　凌云光成立于2002年，是我國較早進入機器視覺領域的企業之一，公司發展戰略聚焦機器視覺，業務覆蓋可配置視覺系統、智能視覺裝備和視覺器件，并基于自身技術儲備，逐步實現對工業相機、專用光源、核心算法庫和智能軟件包等核心部件的自主研發。

　　公司已累計豐富的客戶資源，長期服務于蘋果、華為和小米產業鏈，產品廣泛應用于瑞聲科技、歌爾股份、京東方、福萊特、寧德時代等行領域的領先企業。公司長期深耕先進成像、圖像處理算法、機器視覺軟件和自動化控制等領域，全面掌握“光機電算軟”底層技術，是國內少有的擁有獨立算法庫的企業。