機(jī)器視覺是用計算機(jī)來模擬人的視覺功能，從客觀事物的圖像中提取信息，進(jìn)行處理并加以理解，最終用于工業(yè)智能制造中的實際檢測、測量和控制等工作環(huán)節(jié)。在以智能制造為核心的工業(yè)4.0時代背景下， 隨著中國制造2025戰(zhàn)略的深入，機(jī)器視覺產(chǎn)業(yè)正呈現(xiàn)出爆炸式增長的勢頭。在智能機(jī)器人、無人機(jī)、自動駕駛、智能醫(yī)生、智能安防、VR／AR等應(yīng)用領(lǐng)域，機(jī)器視覺給各種先進(jìn)產(chǎn)品一雙“慧眼”，幫助各種儀器在未來工業(yè)自動化、智能化的工業(yè)4．0發(fā)展道路上大展拳腳。
現(xiàn)象：巨頭紛紛布局機(jī)器視覺
在2016年的新技術(shù)并購中，除了VR，最火熱的莫過于機(jī)器視覺了。
機(jī)器視覺是通過計算機(jī)來模擬人類視覺功能，以讓機(jī)器獲得相關(guān)視覺信息并加以理解。機(jī)器視覺系統(tǒng)的原理是計算機(jī)或圖像處理器以及相關(guān)設(shè)備來模擬與人類視覺功能，從客觀事物的圖像中提取信息進(jìn)行處理，獲得相關(guān)視覺信息，并加以理解，最終用于實際檢測和控制等領(lǐng)域。
也許很多人還不了解機(jī)器視覺的應(yīng)用領(lǐng)域，實際上，在所有的智能制造產(chǎn)業(yè)和產(chǎn)品中，幾乎都可以找到機(jī)器視覺的應(yīng)用點。比如智能汽車、智能交通，智能家居，智能穿戴設(shè)備、自動化生產(chǎn)線、無人機(jī)、甚至VR和AR領(lǐng)域......。因為機(jī)器視覺主要用計算機(jī)來模擬人的視覺功能，將機(jī)器賦予了人腦的一部分功能， 即從客觀事物的圖像中提取信息，進(jìn)行處理并加以理解，最終用于實際檢測、測量和控制階段。而人類目前的信息傳輸中，95％以上是通過視覺傳輸?shù)�，也正是視覺傳輸?shù)母咝�，才讓機(jī)器視覺在未來的“智能”時代占據(jù)了重要的地位。
隨著機(jī)器視覺技術(shù)的不斷發(fā)展，在各行業(yè)中的應(yīng)用日益加深，2016年全球互聯(lián)網(wǎng)和半導(dǎo)體巨頭紛紛布局機(jī)器視覺領(lǐng)域。
比如2016年5月， 英特爾收購俄羅斯機(jī)器視覺公司Itseez。據(jù)了解，Ttseez是一家私人公司， 成立于2005年。該公司已開發(fā)了面向駕駛員輔助系統(tǒng)的軟件和服務(wù)，能就可能發(fā)生的碰撞向駕駛員發(fā)出警告，提高駕駛員觀察周邊環(huán)境的能力和讓駕駛變得更簡單。此次收購加強(qiáng)了英特爾在電子感知和圖像理解領(lǐng)域的能力，有利于公司于汽車和物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的創(chuàng)新。
此外，2016年9月，英特爾還收購機(jī)器視覺公司Movidjus，該公司可以提供低功耗機(jī)器視覺芯片，而且已于谷歌、聯(lián)想、大疆等公司簽訂協(xié)議，為無人機(jī)、安保攝像頭、VR/AR頭盔等設(shè)備提供技術(shù)服務(wù)。
2016年7月，谷歌收購了巴黎機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)開發(fā)商Moodstocks。該公司主要為智能手機(jī)開發(fā)以機(jī)器學(xué)習(xí)為基礎(chǔ)的圖像識別技術(shù)，推出的Moodstocks Notes，可通過照片識別書籍、CD、海報、傳單和酒標(biāo)等對象。下載該應(yīng)用程序后，對準(zhǔn)照片掃描，用戶即可瀏覽其他人對該商品的說明及評論。此前谷歌已經(jīng)收購了美國著名的Industria1 Perception公司， 該公司致力于研究用于工業(yè)機(jī)器人的3D視覺識別技術(shù)，能夠準(zhǔn)確對物體進(jìn)行分類，可以使工業(yè)機(jī)器人對不同形狀的物體進(jìn)行精準(zhǔn)的貨物裝卸。另外Facebook和谷歌攜手俄羅斯計算機(jī)視覺公司VisionLabs開發(fā)了一個通用的開源計算機(jī)視覺開發(fā)平臺。
2016年11月，F(xiàn)acebook收購了面部識別技術(shù)初創(chuàng)公司FacioMetrics。收購目的是為了強(qiáng)化Facebook的圖片和視頻特效。目前，F(xiàn)acioMetrics提供的工具能夠記錄、檢測、掃描臉部，了解人類面部的行為和年齡，該軟件由卡內(nèi)基梅隆大學(xué)“人類感覺實驗室”研究人員研發(fā)。FacioMetrics創(chuàng)始人費爾南多•德拉托雷表示，該公司研究和分析面部圖像就是用來滿足包括VR和AR在內(nèi)的各種需求。
另外，著名IP與處理器制造商ARM在2016年5月以3.5億美元收購英國計算視覺公司Apical。目前，Apical掌握著全球最先進(jìn)的計算機(jī)成像技術(shù)，Apical的專利技術(shù)已經(jīng)覆蓋了超過15億的手機(jī)設(shè)備，在收購Apical以后，ARM的處理器業(yè)務(wù)將跳轉(zhuǎn)到一個全新的領(lǐng)域，為其在物聯(lián)網(wǎng)市場的競爭增加了視覺技術(shù)方面的優(yōu)勢。因為ARM自己并不是設(shè)備生產(chǎn)商，但全球數(shù)以億計的設(shè)備中都能發(fā)現(xiàn)ARM的IP設(shè)置。
還有汽車巨頭福特收購以色列機(jī)器視覺和機(jī)器學(xué)習(xí)公司SAIPS， 該公司開發(fā)的圖像和視頻算法解決方案、深度學(xué)習(xí)、信號處理及分類技術(shù)，能夠幫助福特的無人駕駛汽車學(xué)習(xí)和適應(yīng)周圍的環(huán)境。
總之，隨著新技術(shù)對于機(jī)器視覺的需求逐漸增多，機(jī)器視覺必然會成為新經(jīng)濟(jì)的熱點。機(jī)器視覺技術(shù)將有效轉(zhuǎn)換、升級設(shè)備功能與人機(jī)交互方式，為市場帶來新的變革。
背景：機(jī)器視覺系統(tǒng)是工業(yè)4.0之眼
如果說工業(yè)機(jī)器人是人類手的延伸、交通工具是人類腿的延伸，那么機(jī)器視覺就相當(dāng)于人類視覺在機(jī)器上的延伸。機(jī)器視覺實現(xiàn)了對工件尺寸、形狀、顏色等特征的自動判斷和識別， 可以讓機(jī)器代替人眼做測量和判斷，是實現(xiàn)工業(yè)自動化和智能化的必要手段。
據(jù)悉，機(jī)器視覺工業(yè)應(yīng)用廣泛，主要具有四個功能：
首先是引導(dǎo)和定位功能。視覺定位要求機(jī)器視覺系統(tǒng)能夠快速準(zhǔn)確的找到被測零件并確認(rèn)其位置，上下料使用機(jī)器視覺來定位，引導(dǎo)機(jī)械手臂準(zhǔn)確抓取。比如在半導(dǎo)體封裝領(lǐng)域，設(shè)備需要根據(jù)機(jī)器視覺取得的芯片位置信息調(diào)整拾取頭，準(zhǔn)確拾取芯片并進(jìn)行綁定。
其次是外觀檢測功能。檢測生產(chǎn)線上產(chǎn)品有無質(zhì)量問題，該環(huán)節(jié)也是取代人工最多的環(huán)節(jié)。機(jī)器視覺可以檢測的對象包括尺寸檢測、外觀缺陷檢測、質(zhì)量缺陷檢測、附屬物檢測等。另外高精度檢測則在電子產(chǎn)品檢測中有很多應(yīng)用。有些電子產(chǎn)品的精密度較高，達(dá)到0.01—0.02m甚至到微米級，人眼無法檢測必須使用機(jī)器完成。
最后是識別功能，就是利用機(jī)器視覺對圖像進(jìn)行處理、分析和理解，以識別各種不同模式的目標(biāo)和對象。可以達(dá)到數(shù)據(jù)的追溯和采集，在汽車零部件、食品、藥品等應(yīng)用較多。
概括地說，機(jī)器視覺系統(tǒng)的特點是提高生產(chǎn)的柔性和自動化程度，主要在一些不適合于人工作業(yè)的危險工作環(huán)境或人工視覺難以滿足要求的場合，常用機(jī)器視覺來替代人工視覺；同時在大批量工業(yè)生產(chǎn)過程中，用人工視覺檢查產(chǎn)品質(zhì)量效率低且精度不高，用機(jī)器視覺檢測方法可以火大提高生產(chǎn)效率和生產(chǎn)的自動化程度。
比如在食品藥品生產(chǎn)領(lǐng)域，眾所周知，食品藥品關(guān)系到人類的生命健康， 如果因為藥品的質(zhì)量問題而對人的生命造成威脅，這將是一個大的災(zāi)難。因而各藥品生產(chǎn)廠家，尤其是世界知名大廠對藥品的整個生產(chǎn)過程甚至后段的包裝都給予了非常大的重視。在食品藥品的生產(chǎn)、包裝過程中，無論是藥品的泡罩包裝、液體灌裝，還是后段的壓蓋、貼標(biāo)、噴碼，以及最后的裝盒檢測，機(jī)器視覺技術(shù)都可以發(fā)揮其強(qiáng)大的功能。
再比如果蔬采摘是農(nóng)業(yè)牛產(chǎn)鏈中最耗時耗力的一個環(huán)節(jié)。應(yīng)用農(nóng)業(yè)機(jī)器人紅解決勞動力不足、降低采摘成本、提高勞動牛產(chǎn)率、保證果蔬適時采收等方面具有很大潛力，然而，由工作環(huán)境復(fù)雜多變， 對視覺辨別能力要求高。目前的機(jī)器人視覺定位蔬果已由最初的單日視覺發(fā)展到雙目視覺甚至多目視覺， 以實現(xiàn)對蔬果在三維空間的精確定位。荷蘭、美國等國家已經(jīng)有基于雙日立體視覺原理的溫室黃瓜、草莓采摘機(jī)器人系統(tǒng)，正確識別率能達(dá)96%以上。
焦點：機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的難點和痛點
在以智能制造為核心的工業(yè)4.0時代背景下，隨著中國制造2025戰(zhàn)略的深入，智能機(jī)器人產(chǎn)業(yè)市場呈現(xiàn)爆炸式增長勢頭。作為機(jī)器人的“大腦中樞神經(jīng)”，人工智能在過去的幾年里一直處于持續(xù)的高速發(fā)展階段，很多機(jī)器人也已經(jīng)具備了相當(dāng)高的智能化特點，但是還遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到人類所設(shè)想的智能化程度，原因就在于機(jī)器人的視覺系統(tǒng)技術(shù)一直難以突破。想想無人駕駛汽車，即輪式機(jī)器人， 無人機(jī)，即飛行機(jī)器人，如果僅僅依靠雷達(dá)，其技術(shù)成本將會十分高昂。要讓這些機(jī)器人去很好的替代人類工作的話，首先要做的就是讓它們得能“看” 到才行，不僅如此，在日常生活中我們所用到的很多智能化的東西也是需要去看的，除了無人駕駛汽車、智能無人機(jī)和智能吸塵器，工業(yè)生產(chǎn)線、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)機(jī)械、各種娛樂產(chǎn)品啟示都與機(jī)器視覺有著重要的關(guān)系。
只有當(dāng)工業(yè)機(jī)器人具備觀察事情的能力時，才能夠很好的對事情判斷，從而做到智能化的靈活自行解決一些問題。
各工業(yè)4.0的大勢力下，智能制造對工業(yè)機(jī)器人的要求也越來越高， 傳統(tǒng)的通過編程來執(zhí)行某一特定動作的機(jī)器人，將不再能滿足制造業(yè)向前發(fā)展的需求。很多時候，我們將需要機(jī)器人能夠具備識別、分析、處理等更高級的功能，也就是說需要為工業(yè)機(jī)器人安裝一雙“火眼金睛”米替代人眼做測量和判斷，機(jī)器視覺相當(dāng)于為工業(yè)機(jī)器人裝上了“眼睛”，讓他們能夠清晰地不知疲倦的看到物休，發(fā)揮人眼檢查榆測的功能，這在高度自動化的人規(guī)模生產(chǎn)中非常重要。
在行業(yè)應(yīng)用方面，主要有制藥、包裝、電子、汽車制造、半導(dǎo)體、紡織、煙草、交通、物流等行業(yè)，用機(jī)器視覺技術(shù)取代人工，可以提供生產(chǎn)效和產(chǎn)品質(zhì)量。例如在今天的電商時代需要強(qiáng)大的物流行業(yè)，物流企 業(yè)就可以使用機(jī)器視覺技術(shù)進(jìn)行快遞的分揀分類，這樣不僅可以代替人工進(jìn)行分揀，減少物品的損壞率，還可以提高分揀效率，減少人工勞動。
日前中國正成為世界機(jī)器視覺發(fā)展最活躍的地區(qū)之一，其重要原因是除了機(jī)器人產(chǎn)業(yè)，中國已經(jīng)成為全球制造業(yè)的加工中心，高要求的零部件加工及其相應(yīng)的先進(jìn)生產(chǎn)線，使許多具有同際先進(jìn)水平的機(jī)器視覺系統(tǒng)和應(yīng)用經(jīng)驗也進(jìn)入了中國。數(shù)據(jù)顯示，中國機(jī)器視覺市場規(guī)饃達(dá)到50億元，其中智能相機(jī)、軟件、光源和板卡每年的增長幅度都達(dá)到了15%以上，工業(yè)相機(jī)和鏡頭也保持了20%以上的增幅。我國正在實施的工業(yè)4.0離不開智能制造， 智能制造離不開機(jī)器視覺。2017-2020年，在中國制造2025的推動下， 中國機(jī)器視覺市場增速預(yù)計將保持在20%左右。
目前，美日兩國的機(jī)器視覺制造商在全球處于絕對領(lǐng)先地位。其中，日本基恩士無論從產(chǎn)業(yè)規(guī)模還是市場占有率看，都位居行業(yè)第一。與國際市場不同，中國機(jī)器視覺行業(yè)尚未形成明顯的競爭格局。據(jù)悉，國外大多數(shù)機(jī)器視覺制造商基本具備從核心組件(光源、鏡頭、相機(jī)、圖像采集卡、圖象處理軟件等)到系統(tǒng)集成的產(chǎn)業(yè)鏈優(yōu)勢，而中國機(jī)器視覺制造商在軟件及硬件市場都不具備優(yōu)勢(硬件主要外購)，因此大多集中在機(jī)器視覺系統(tǒng)集成及設(shè)備制造上。隨著中國微處理器、半導(dǎo)體技術(shù)的進(jìn)步， 以及勞動力成本上升和高質(zhì)量產(chǎn)品的需求，中國機(jī)器視覺市場將從2017年進(jìn)入高速發(fā)展期， 但長期的技術(shù)短板還需要逐步解決。
啟示：中國制造需要的核心技術(shù)仍需攻堅
中國經(jīng)濟(jì)正在努力回歸制造業(yè)。中國制造業(yè)向來“大而不強(qiáng)”，由于普遍缺乏核心技術(shù)，大部分制造企業(yè)處于世界產(chǎn)業(yè)鏈的下游。從2010年左右，中國制造業(yè)已經(jīng)開始意識到核心技術(shù)缺失削弱了中國制造業(yè)整體競爭力的事實，并開始進(jìn)行轉(zhuǎn)型。值得興奮的是，中國制造在軌道交通、船舶工業(yè)、工程器械、航空工業(yè)等領(lǐng)域逐漸掌握核心技術(shù)并迎頭趕上。但是中國制造依然在眾多領(lǐng)域與發(fā)達(dá)國家在技術(shù)水平上存在較大的差距。
比如醫(yī)療沒備、汽車發(fā)動機(jī)和電噴系統(tǒng)、家電領(lǐng)域的線性變頻壓縮機(jī)和直驅(qū)變頻電機(jī)、鋼鐵領(lǐng)域的模具鋼和工具鋼、自動化生產(chǎn)線、高端化妝品和藥品等等。這些領(lǐng)域由于我國產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不合理、自主創(chuàng)新能力不夠，長期以來一直沒有大的突破，成長制約中國制造的主要障礙。
據(jù)鋼鐵行業(yè)專家介紹，雖然國內(nèi)鋼鐵產(chǎn)能過剩，但我國在模具鋼、工具鋼的制造方面與國外的制造水平仍存在一定差距。 “模具鋼就是機(jī)車軸承、精密儀器的零部件所使用的鋼材”，目前國內(nèi)生產(chǎn)水平難以與國外相比較，大部分企業(yè)的采購渠道還是直接從國外進(jìn)口，另外，做比較好的刀具所用的工具鋼，現(xiàn)在也基本上要從國外進(jìn)口。
近幾年，中國制造業(yè)開始意識到自主創(chuàng)新以及掌握核心技術(shù)的重要性，逐漸加大了技術(shù)研發(fā)的投入，并取得了初步成效。但是在機(jī)器視覺領(lǐng)域，從剛才的陳述中讀者就能體會到，目前主要的創(chuàng)新動力主要來自于美國、英國、俄羅斯、以色列等國家。隨著現(xiàn)代工業(yè)自動化技術(shù)日趨成熟，雖然越來越多的制造企業(yè)考慮如何采用機(jī)器視覺來幫助生產(chǎn)線實現(xiàn)檢查、測量和自動識別等功能，以提高效率并降低成本，從而實現(xiàn)生產(chǎn)效益最大化，但是采用的產(chǎn)品基本還不是中國制造。
從“世界工廠”的“美譽(yù)” 到“中國制造”的期待， 中國現(xiàn)在的創(chuàng)新動力正在逐步恢復(fù)， 但中國缺少的是一種集成創(chuàng)新的領(lǐng)導(dǎo)者。比如機(jī)器視覺系統(tǒng)由多種技術(shù)構(gòu)成，這些技術(shù)涉及人工智能、神經(jīng)生物學(xué)、心理物理學(xué)、計算機(jī)科學(xué)、圖像處理、模式識別等諸多學(xué)科，所以也就需要多個領(lǐng)域的專業(yè)知識。視覺系統(tǒng)的開發(fā)需要關(guān)注硬件、軟件以及它們的跨界集成，硬件系統(tǒng)又需要成像系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、處理器等領(lǐng)域的持續(xù)進(jìn)步，所以只有眾多細(xì)分領(lǐng)域的創(chuàng)新小溪動力不止，才能匯成中國制造的創(chuàng)新海洋。
核心關(guān)注：拓步ERP系統(tǒng)平臺是覆蓋了眾多的業(yè)務(wù)領(lǐng)域、行業(yè)應(yīng)用，蘊(yùn)涵了豐富的ERP管理思想，集成了ERP軟件業(yè)務(wù)管理理念，功能涉及供應(yīng)鏈、成本、制造、CRM、HR等眾多業(yè)務(wù)領(lǐng)域的管理，全面涵蓋了企業(yè)關(guān)注ERP管理系統(tǒng)的核心領(lǐng)域，是眾多中小企業(yè)信息化建設(shè)首選的ERP管理軟件信賴品牌。
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本文標(biāo)題：機(jī)器視覺：讓中國制造2025“看”得更遠(yuǎn)
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