2019年我国3D工业相机测量模组行业发展概况及未来发展趋势[图]

测量模组陆宝英 2021-03-25 05:18 来源：智研咨询

1、3D工业相机测量模组行业产品定义及分类

普通摄像头都是2D平面成像的，丢失了物理世界中的第三维信息（尺寸和距离等几何数据），计算机只能实现影像记录和平面图像特征识别，分析算法难度极大，目前能够实现的智能分析功能十分有限。

3D成像能够识别视野内空间每个点位的三维坐标信息，从而使得计算机得到空间的3D数据并能够复原完整的三维世界并实现各种智能的三维定位。

3D工业相机测量模组包括镜头（lens）、传感器（sensor）、后端图像处理芯片（Backend IC）、软板（FPC）等四个部分。

根据不同的硬件组合方案和内置算法设计，目前 3D 成像技术可为：结构光（Structure Light）、ToF 时差测距法（Time of Flight）、双目立体视觉（Binocular Stereo Vision）。

三类 3D 成像技术比较分析

	结构光	TOF	双目立体视觉
技术成熟度	☆	☆☆	☆☆☆
硬件成本	☆☆☆	☆☆	☆
模组大小	☆☆☆	☆☆☆	☆
功耗	☆☆	☆☆☆	☆
时延	☆☆	☆☆	☆
强光性能	☆☆	☆☆	☆☆☆
暗光性能	☆☆☆	☆☆☆	☆☆
额外光源	需要	需要	不需要
散热要求	☆☆☆	☆☆☆	☆
软件复杂度	☆	☆	☆☆☆

资料来源：智研咨询整理

（1）双目立体视觉

常识可知当人利用两只眼睛获取的图像比单眼所获图像更具有明显的深度感，而双目立体视觉就是仿照人双眼的原理，利用成像设备从不同的位置获取被测物体的两幅图像，通过计算图像对应点间的位置偏差，来获取物体三维几何信息。利用双摄像头同时拍摄被测物体，通过算法算出被拍摄物体与左/右摄像头的角度，再加上固定的两个摄像头的中心距，利用三角定位法则可计算出物体的景深信息。但是若两个摄像头的中心距过小，则可计算的物体距离范围较小。若想识别较远具体物体的景深信息，就必须让左右摄像头的距离拉远，这一点在较小体积的移动终端中很难实现。利用双摄像头实现光学变焦主要是左右摄像头使用不同的FOV（可视角），这样两个摄像头取景不同。当用户需要广角照片，则用视角为85度的左摄像头取景，获得广角效果。当用户需要长焦照片，则用视角为45度的右摄像头取景，获得长焦效果。

（2）ToF时差测距法

TOF时差测距法是指传感器发出经调制的近红外光，遇物体后反射，传感器通过计算光线发射和反射时间差或相位差，来换算被拍摄景物的距离，以产生深度信息，此外再结合传统的相机拍摄，就能将物体的三维姿态信息与平面色彩信息。TOF与结构光的不同之处在于其采用主动光探测方式，与一般光照需求不一样的是，TOF照射单元的目的不是照明，而是利用入射光信号与反射光信号的变化来进行距离测量，所以TOF的照射单元都是对光进行高频调制之后再进行发射，因此不需要严格的控制外界光线环境。ToF时差测距法能够实时计算被测物体的景深信息，同时不受外界光线环境和物体表面灰度影响，同时其计算精度并不随被测物体距离变化而变化，对于一些大范围运动场景的应用具有非常意义。但是TOF传感器都需要高速信号控制，因此对CPU主频要求较高，同时产生的功耗较大。目前意法半导体推出的Flight Sense是全球市场排名第一的ToF解决方案，其在手机行业的渗透率也相当客观。

（3）结构光方案

结构光是3D成像的一个光学方法，其通过投射出一组用数学方法构造的特定激光红外线图案，按照一定顺序扫描在被测物体上。激光红外线经被测物体发生反射，由摄像头捕捉到因照射被测物体而发生扭曲形变的激光红外图案，通过将变形图案与基准图案对比则可计算被照射物体表面上每个点的立体空间坐标，然后用获得的点云数据进行详细的3D模型构建。虽然结构光是目前业界较为成熟的3D成像解决方案，但是其依赖畸变后的反射红外线进行被测物体的位置测算，因此受到被测物体的距离限制以及环境光线的影响。

2、3D工业相机测量模组行业产业链示意图

3D工业相机测量模组上游原材料包括电子元器件、传感器及其他原材料，下游领域主要是工业相机行业等。

3D工业相机测量模组行业产业链

资料来源：智研咨询整理

3、我国3D工业相机测量模组行业市场规模

智研咨询发布的《2021-2027年中国3D工业相机测量模组市场前景预测及未来发展趋势报告》数据显示：2019年我国3D工业相机测量模组行业市场规模约9945万元，同比2018年的4810万元增长106.76%，近几年我国3D工业相机测量模组行业市场规模情况如下图所示：

2015-2019年中国3D工业相机测量模组行业市场规模情况

资料来源：智研咨询整理

目前，国内3D工业相机测量模组行业主要应用于测量/检测领域，其他领域需求较少。

2015-2019年中国3D工业相机测量模组行业细分市场情况

资料来源：智研咨询整理

4、我国3D工业相机测量模组行业发展产销量情况

2019年我国3D工业相机测量模组行业产量4850套，3D工业相机测量模组行业需求量20505套。近几年我国3D工业相机测量模组行业供需态势如下图所示：

2015-2019年3D工业相机测量模组行业发展产销量情况

资料来源：智研咨询整理

5、2020年中国3D工业相机测量模组行业品牌发展分析

目前国内已有多家企业布局3D工业相机测量模组行业，例如小优智能科技（深圳）有限公司、浙江华睿科技有限公司以及西安知象光电科技有限公司等等。

我国3D工业相机测量模组产业链部分参与者简介

参与者	简介
小优智能科技（深圳）有限公司	是一家专注于高精度3D机器视觉模组（基于动态结构光技术）研发、生产及销售的高科技企业。公司自主研发的3D机器视觉模组采用激光/DLP白光编码光栅结构光+双工业相机方案，还原物体三维信息，广泛应用于消费电子领域（3D人脸识別、医美整形等）、工业领域（3D无序抓取、拆垛码垛、上下料、3D检测等）和安防领域（公安刑侦、公安交通等），具有精度高、速度快、成本低的优势。
浙江华睿科技有限公司	是一家专注于机器视觉产品研发、生产与销售的专业性公司，是全球领先的以视频为核心的智慧物联解决方案提供商和运营服务商——大华股份旗下机器视觉子公司。
西安知象光电科技有限公司	知象光电科技是国家高新技术企业，着力研发结构光3D成像核心硬件技术，打造高精度3D成像国际品牌。
东莞市盟拓智能科技有限公司	专业从事机器视觉和人工智能技术的研发、生产、销售、服务。已成功地推出了3D-01、3D-10、3D-500系列的数字3D机器视觉系统。
深圳市安华光电技术有限公司	从事行业涉及目标显示、模拟仿真、激光显示、光学投影等多个领域，在光学超短焦投影，LED微型投影方面有多项专利技术
深圳市迈德威视科技有限公司	现已成为国内知名品牌工业相机制造商，与诸多上市公司和行业龙头保持着紧密的合作关系。
北京睿拓时创科技有限公司	北京睿拓时创科技有限公司是一家专注于创新、设计、仿真、制造、验证一体化解决方案推广和服务的公司，公司主要产品包括数据专利与创新软件、设计制造及有限元解决方案，以及光学测量设备。
精锐视觉智能科技集团	专业从事机器视觉和人工智能技术在制造业中的产业化应用，以及提供整套工业视觉智能化解决方案的国家高新技术企业，主要产品包括三维视觉高精度检测系统、智能视觉巡检机器人系统、外观瑕疵智能视觉检测系统等标准系统及装备，目前重点服务的领域有：钢铁、化工、发电、煤矿、汽车零配件、包装、3C、PCB等。