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机器视觉是利用机器代替人眼进行 人形机器之人机器视觉梳理 机器视觉,是人形机器人感知和理解周围环境的关键技术之一。其本质是为机器植入“眼睛”,利用环境和物体对光的反射来获取及感知... 

来源:雪球App,作者: 淡泊捉妖记,(https://xueqiu.com/4286944238/316172356)

机器视觉,是人形机器人感知和理解周围环境的关键技术之一。其本质是为机器植入“眼睛”,利用环境和物体对光的反射来获取及感知信息。未来的机器人也将和人类一样,大量信息都将通过视觉感知获取。

机器视觉的产业链中,上游主要有光源、镜头、工业相机、工控机、图像处理软件等机器视觉组件设备的提供商;产业中游包括基于视觉应用软件的应用系统(检测、测量、定位、识别系统等)以及各类视觉设备;产业链下游主要为各行业的产线综合解决方案供应商终端行业。

一个完整的机器视觉系统包括硬件和软件两部分:“视”,即系统的硬件组成部分,主要包括:光源、镜头、工业相机、图像采集卡;“觉”,即系统的视觉处理软件,主要由图像获取、摄像机标定和获取发送目标点的坐标三部分组成。产业链上游的工业相机、图像采集卡等核心零部件及算法软件是整个机器视觉行业中价值量最高的部分。

工业相机:是机器视觉系统的核心部件,相当于人眼的视网膜,成本占比约 27%。

据公开信息显示,目前国内厂商奥普特、海康机器人(海康威视子公司)、大恒图像和华睿科技(大华股份子公司)、埃科光电等厂商均已具备工业相机生产能力。图像采集卡:图像采集卡是构建完整的机器视觉系统的重要部件,其功能是建立和前端相机中的连接,管理相机控制信号,从相机中获取数据,并将其转换成计算机能处理的信息。

我国机器视觉设备厂商使用的高速图像采集卡主要依赖进口,国产化率较低。

公开资料显示,国内图像采集卡和图像处理器环节中包括大恒图像、维视图像、凌云光、埃科光电、北京君正、富瀚微等也在加速布局。

光源:光源的作用是照亮目标并突出可视化特征。与民用照明光源相比,机器视觉的光源在照度、均匀性和稳定性三个核心指标上有较高的要求。

国内厂商中奥普特是市占率最大的企业,主要参与厂商还包括沃德普和纬朗光电、大族激光、义众实业等。

3D视觉:作为机器人感知的前沿和核心手段,根据成像原理的不同,3D视觉感知技术主要包括飞行时间(ToF)法、结构光法等。

3D视觉感知行业经过数十年发展,由早期工业级向消费级拓展,当前产业链各环节国产进程不断深入,奥比中光、海康威视、奥普特、凌云光等正在成为国产替代头部厂商。

图像处理软件及算法平台:机器视觉系统中,软件以及系统是核心,能为整套方案带来更高的产品溢价。国内软件和算法环节代表厂商包括凌云光、深科达、商汤科技、虹软科技和云从科技等率先入局。

机器视觉设备和集成:除了自主研发、生产标准化的机器视觉核心部件,机器视觉厂商也深度结合下游实际场景,以整体解决方案的模式提供成套系统。

全球机器视觉高端市场由海外品牌主导,基恩士、康耐视两大巨头合计全球市占率超60%,国内机器视觉设备环节主流供应商包括天准科技、凌云光、奥普特、矩子科技、精测电子、赛腾股份、奥比中光、劲拓股份、先导智能、瑞芯微等;系统集成商主要布局者有凌云光、精测电子、依图科技、智泰科技、维视图像、格林深瞳等。

人形机器人主要视觉方案

现有的人形机器人视觉感知系统结合多模态感知能力和AI算法,实现环境理解和安全避障等功能,有望提升多目视觉、激光雷达等3D视觉技术的需求。

当前人形机器人厂商大部分案例均使用3D视觉传感器,各类型的深度相机被广泛使用,部分厂商的方案同时搭配了激光雷达,如AgilityRobotics的 Digit、宇树的 H1、智元的远征 A1 等。国外厂商波士顿Dynamics的Atlas采用RGB摄像头+ToF深度相机。

国内大多厂商使用多传感器融合方案实现环境感知。从各厂商发布的产品参数看,国内机器人厂商配置方案选择3D摄像头为主的RGB+Depth的深度方案,同时配上超声波传感、激光雷达、ToF传感等进行辅助。优必选采用RGBD+双目相机;傅利叶GR-1采用深度相机;开普勒的先行者系类采用3D视觉+鱼眼环视相机;小米的CyberOne配备了自研空间视觉模组+AI 交互相机。

特斯拉人形机器人Optimus的视觉传感系统采用纯视觉方案,结合多目立体视觉通过多摄像头捕捉图像信息以及先进视觉处理算法FSD,面部配备汽车同款 Autopilot 摄像头,最远监测距离可达 250 米。

特斯拉纯视觉方案能够精准感知深度、速度、加速度信息,与通常的激光雷达融合方案相比硬件成本显著降低,而“算法+算力+数据”构筑了高竞争壁垒。

特斯拉Optimus视觉系统关键组成部分:

多目立体视觉:Optimus的视觉系统主要由多个摄像头组成,分布在机器人的不同部位,以提供全方位的视觉感知能力。

视觉处理算法:特斯拉Optimus纯视觉方案复用自动驾驶底层技术FSD技术,核心在于海量数据、自研芯片与算法训练。通过神经网络和深度学习算法,FSD技术使Optimus能够实时分析摄像头捕捉的画面,识别物体、行人和交通标志等,并规划出安全的行动路径。

神思电子:公司在人工智能领域:基于机器视觉方法的复杂场景弱目标检测定位、行为分析和属性识别技术,基于稀疏化方法的高性能嵌入式边缘端神经网络建模技术,基于超算服务和5G通讯技术的高并发机器视觉云平台技术,基于私有云部署、麦克阵列场景定制的语音识别云平台技术,基于行业知识库与知识工程引擎的自然语言理解云平台技术。

奥普特:公司聚焦机器视觉领域核心零部件的自主研发和生产。

虹软科技:公司在多前就研发了一系列基于服务机器人的计算机视觉和智能相关的技术,并落地使用。公司在人物检测和跟踪、人物识别、机器人避障、机器人跟踪特定人或面部、SLAMforRobotics、机器人寻找限定区域的路径行走、机器人帮助拍摄美颜照片及传输、机器人基本的手势交互等方面都研发了相应的引擎。

柯力传感:公司工业物联网五部:工业机器人,以投资公司柯轩智能为主线推进相关AGV工业机器人、3D机器视觉相机等项目开发、市场业务推进。

凌云光:公司长期从事机器视觉及光通信业务,服务多个行业,目前战略聚焦机器视觉业务。公司是可配置视觉系统、智能视觉装备与核心视觉器件的专业供应商,是我国较早进入机器视觉领域的企业之一。

格灵深瞳:公司以“让计算机看懂世界”为愿景,专注于将先进的计算机视觉技术和大数据分析技术与应用场景深度融合,提供面向城市管理、智慧金融、商业零售、体育健康、轨交运维等领域的人工智能产品及解决方案。

汉王科技:公司在机器视觉方面布局两个方面:一方面人脸识别及生物特征识别方面,另一方面是文本识别与文本大数据方面。

胜利精密:公司智能制造业务主要为客户提供量身定制的解决方案,包括非标自动化设备、高精密检测设备、人工视觉系统和人机交互系统等产品和服务。

奥比中光:公司针对服务机器人、工业机器人、ROS 教育机器人等不同种类机器人推出了视觉感知方案,提供单目结构光、双目结构光、激光雷达、iToF 全技术路线 3D 视觉传感器,帮助机器人实现建图、定位、避障、识别等功能。

其它:埃夫特、新时达、海天瑞声、中科信息、拓斯达、思特威等。

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