近期,中國網路空間安全協會點名英特爾產品“安全漏洞問題頻發”,結合此前全球藍色畫面事件、黎巴嫩尋呼機事件,在高階晶片、作業系統、基礎軟體等重點領域,國產替代刻不容緩。
日前,工信部印發《工業重點行業領域裝置更新和技術改造指南》,明確指出:到2027年,完成約200萬套工業軟體和80萬臺套工業作業系統更新換代任務。意在全面實現工業軟體和系統的國產化。在工信部對汽車、電子、機器人、電力、輕工業等重點行業的改造意見中,機器視覺系統被多次提及,是更新換代的重點領域之一。
機器視覺被稱為“工業之眼”,底層邏輯是利用機器代替人工,對物體進行識別、測量,並做出判斷。硬體負責成像,相當於人的“眼睛”,包括光源及光源控制器、鏡頭和工業相機;軟體負責影象處理分析,相當於“大腦的視覺皮層”,二者一起構成機器視覺產業鏈的上游,是體現競爭力的關鍵環節。
機器視覺軟體的核心是底層演算法,由於技術壁壘高,底層演算法庫幾乎由國外壟斷。
全球知名的工業機器視覺演算法庫/軟體有:
OpenCV, 是美國英特爾公司開發的一個免費開源的計算機視覺庫,主要應用於計算機視覺領域,在機器視覺領域應用不多,適合學術研究和開發原型,不適合工業應用。
HALCON,是德國MVTec公司開發的一套標準的機器視覺演算法包,以其高速、高精度的影象處理和分析能力而聞名,適用於各種工業自動化和質量控制任務,有著極高的靈活性,但應用開發難度大、週期長。
VisionPro,是美國康耐視公司開發的機器視覺演算法庫和應用軟體,主要用於影象處理、特徵檢測、測量和識別,在工業自動化和質量控制領域表現出色,具有快速的影象處理速度和出色的分析功能。
日本基恩士公司是一家軟硬體一體的視覺廠商,其開發的視覺軟體主要包括LJ-XNavigator、LJ-XObserver、VS系列和XG-X系列,需要嵌入相應的硬體裝置。比如,LJ-XNavigator和LJ-XObserver是基恩士用於3D視覺系統的軟體,主要用於硬體和軟體的除錯。
MIL(Matrox Imaging Library),是加拿大Matrox公司開發的一個影象處理軟體開發包,主要用於影象採集、處理和分析,包含大量的最佳化函式用於影象處理。
這些國外公司開發的機器視覺軟體經歷了20-30年的迭代與改進,在製造業場景中得到廣泛的應用,透過資料的積攢和演算法的更迭,築起很高的技術壁壘。
國內的機器視覺軟體大多是在OpenCV等開源演算法庫或HALCON等商業演算法庫的基礎上,進行二次開發,存在產品安全、智慧財產權、後期維護等方面的風險。
從0-1自建底層演算法和視覺應用平臺,或成為突破技術壁壘,實現國產替代的關鍵。
目前,中國本土企業已在機器視覺軟體領域佈局多年,透過嵌入硬體,選擇AI視覺、3D視覺等細分賽道,或者自研通用機器視覺軟體等方式切入市場。
中國具有典型性的工業機器視覺演算法庫/軟體有:
VisionMaster,是海康機器人自主研發機器視覺軟體,提供了千餘個完全自主研發的影象處理運算元與多種互動式開發工具,支援多種影象採集裝置,能夠滿足機器視覺領域中定位、測量、識別、檢測等需求。
Mech-Vision,是梅卡曼德開發的一款針對機器人硬體裝置的機器視覺軟體,內建3D視覺、AI深度學習等先進演算法,與梅卡曼德3D視覺感測器搭配使用,主要應用於各類機器人引導及視覺檢測場景。
HCVisionQuick,是匯萃智慧自主研發的通用型機器視覺軟體,可輕鬆實現影象檢測、測量、定位、識別、機械手視覺、3D視覺、AI視覺及深度學習、紅外視覺等功能,具有無需程式設計、拖拽易用、功能豐富等特點。該軟體基於其自研演算法庫HCVisionlib,擁有3000多個AI及機器視覺演算法,經過10多年產品研發和版本迭代,及嚴格的工業現場應用測試,已在華為、富士康、蒙牛、海爾、寶鋼等企業批次應用。
AIDI,是阿丘科技研發的工業機器視覺 AI 平臺,應用於多種工業場景,在AI檢測、分類定級及字元識別方面具有較多的應用。
此外,中國常用的機器視覺軟體還有創科的CKVision、陝西維視的Vision Bank等。
機器視覺公司各有優勢,技術路徑也是多線交織。
海康機器人的VisionMaster需要嵌入其視覺硬體裝置,側重於軟硬體一體;梅卡曼德的Mech-Vision 側重3D視覺;阿丘科技的AIDI 側重AI視覺;匯萃智慧的HCVisionQuick 是獨立於硬體裝置的視覺軟體,基於其完全自主的底層演算法庫,具有行業通用性、易用性及專案快速開發的特點。
隨著工信部出手推進工業軟體自主換代,能夠突破底層演算法技術壁壘,實現獨立自主,並在工業場景中得到驗證的國產機器視覺軟體產品,或將迎來黃金期。