我國3D工業(yè)相機(jī)測量模組行業(yè)發(fā)展概況及未來發(fā)展趨勢

我國3D工業(yè)相機(jī)測量模組行業(yè)發(fā)展概況及未來發(fā)展趨勢

1、3D工業(yè)相機(jī)測量模組行業(yè)產(chǎn)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(jù)），計(jì)算機(jī)只能實(shí)現(xiàn)影像記錄和平面圖像特征識(shí)別，分析算法難度極大，目前能夠?qū)崿F(xiàn)的智能分析功能十分有限。

3D成像能夠識(shí)別視野內(nèi)空間每個(gè)點(diǎn)位的三維坐標(biāo)信息，從而使得計(jì)算機(jī)得到空間的3D數(shù)據(jù)并能夠復(fù)原完整的三維世界并實(shí)現(xiàn)各種智能的三維定位。

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

根據(jù)不同的硬件組合方案和內(nèi)置算法設(shè)計(jì)，目前3D成像技術(shù)可為：結(jié)構(gòu)光（StructureLight）、ToF時(shí)差測距法（TimeofFlight）、雙目立體視覺（BinocularStereoVision）。

（1）雙目立體視覺

常識(shí)可知當(dāng)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(shè)備從不同的位置獲取被測物體的兩幅圖像，通過計(jì)算圖像對應(yīng)點(diǎn)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(shí)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(gè)攝像頭的中心距，利用三角定位法則可計(jì)算出物體的景深信息。但是若兩個(gè)攝像頭的中心距過小，則可計(jì)算的物體距離范圍較小。若想識(shí)別較遠(yuǎn)具體物體的景深信息，就必須讓左右攝像頭的距離拉遠(yuǎn)，這一點(diǎn)在較小體積的移動(dòng)終端中很難實(shí)現(xiàn)。利用雙攝像頭實(shí)現(xiàn)光學(xué)變焦主要是左右攝像頭使用不同的FOV（可視角），這樣兩個(gè)攝像頭取景不同。當(dāng)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(dāng)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(shí)差測距法

TOF時(shí)差測距法是指傳感器發(fā)出經(jīng)調(diào)制的近紅外光，遇物體后反射，傳感器通過計(jì)算光線發(fā)射和反射時(shí)間差或相位差，來換算被拍攝景物的距離，以產(chǎn)生深度信息，此外再結(jié)合傳統(tǒng)的相機(jī)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(jié)構(gòu)光的不同之處在于其采用主動(dòng)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(hào)與反射光信號(hào)的變化來進(jìn)行距離測量，所以TOF的照射單元都是對光進(jìn)行高頻調(diào)制之后再進(jìn)行發(fā)射，因此不需要嚴(yán)格的控制外界光線環(huán)境。ToF時(shí)差測距法能夠?qū)崟r(shí)計(jì)算被測物體的景深信息，同時(shí)不受外界光線環(huán)境和物體表面灰度影響，同時(shí)其計(jì)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(yùn)動(dòng)場景的應(yīng)用具有非常意義。但是TOF傳感器都需要高速信號(hào)控制，因此對CPU主頻要求較高，同時(shí)產(chǎn)生的功耗較大。目前意法半導(dǎo)體推出的FlightSense是全球市場排名第一的ToF解決方案，其在手機(jī)行業(yè)的滲透率也相當(dāng)客觀。

（3）結(jié)構(gòu)光方案

結(jié)構(gòu)光是3D成像的一個(gè)光學(xué)方法，其通過投射出一組用數(shù)學(xué)方法構(gòu)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(jīng)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(zhǔn)圖案對比則可計(jì)算被照射物體表面上每個(gè)點(diǎn)的立體空間坐標(biāo)，然后用獲得的點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行詳細(xì)的3D模型構(gòu)建。雖然結(jié)構(gòu)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(jìn)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(jī)測量模組行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)疽鈭D

3D工業(yè)相機(jī)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(lǐng)域主要是工業(yè)相機(jī)行業(yè)等。

3、我國3D工業(yè)相機(jī)測量模組行業(yè)市場規(guī)模

《2021-2027年中國3D工業(yè)相機(jī)測量模組市場前景預(yù)測及未來發(fā)展趨勢報(bào)告》數(shù)據(jù)顯示：2019年我國3D工業(yè)相機(jī)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(jī)測量模組行業(yè)市場規(guī)模情況如下圖所示：

目前，國內(nèi)3D工業(yè)相機(jī)測量模組行業(yè)主要應(yīng)用于測量/檢測領(lǐng)域，其他領(lǐng)域需求較少。

4、我國3D工業(yè)相機(jī)測量模組行業(yè)發(fā)展產(chǎn)銷量情況

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

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

目前國內(nèi)已有多家企業(yè)布局3D工業(yè)相機(jī)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>