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得益于移動(dòng)機(jī)器人市場(chǎng)和機(jī)器人揀選應(yīng)用的強(qiáng)勢(shì)需求，未來五年，3D相機(jī)有望引領(lǐng)全球機(jī)器視覺市場(chǎng)增長(zhǎng)。2022-2028年，全球3D機(jī)器視覺相機(jī)市場(chǎng)的年復(fù)合增長(zhǎng)率（CAGR）預(yù)計(jì)為13%，遠(yuǎn)高于全球機(jī)器視覺市場(chǎng)6.4%的預(yù)期增長(zhǎng)率；全球3D相機(jī)的銷售額預(yù)計(jì)將從2022年的7.67億美元增長(zhǎng)到2028年的近16億美元，其中飛行時(shí)間法（ToF）和雙目立體視覺（stereo-vision）方案的相機(jī)預(yù)計(jì)增長(zhǎng)尤為強(qiáng)勁。

根據(jù)Interact Analysis最新發(fā)布的《機(jī)器視覺》研究報(bào)告，2023年全球機(jī)器視覺市場(chǎng)銷售額為62.6億美元，比2022年下降了2.8%。盡管2023年市場(chǎng)規(guī)模出現(xiàn)了小幅收縮，但我們預(yù)計(jì)未來五年，全球機(jī)器視覺市場(chǎng)將恢復(fù)穩(wěn)定增長(zhǎng)，年復(fù)合增長(zhǎng)率達(dá)6.4%；2024年，市場(chǎng)規(guī)模預(yù)計(jì)將溫和增長(zhǎng)1.4%。

預(yù)計(jì)未來5年，全球3D相機(jī)市場(chǎng)將以年均13%的速度強(qiáng)勁增長(zhǎng)

3D相機(jī)的類型

根據(jù)不同技術(shù)路線，3D相機(jī)可以分為4種產(chǎn)品類型，每種類型都具有針對(duì)不同應(yīng)用的關(guān)鍵特性和優(yōu)勢(shì)。

結(jié)構(gòu)光3D相機(jī)

結(jié)構(gòu)光3D相機(jī)（Structured light 3D cameras）的基本原理是，將具有一定結(jié)構(gòu)的光線序列通過編碼圖案形式投射到被拍攝的物體表面，并分析返回的編碼圖案與物體相互作用時(shí)的畸變或扭曲程度，從中計(jì)算場(chǎng)景中被拍攝物體的深度和形狀。該類型相機(jī)通常應(yīng)用于需要精確測(cè)量和圖像采集的場(chǎng)景，目前常被部署在料箱抓取（bin picking）解決方案中。結(jié)構(gòu)光3D相機(jī)通常比其他3D相機(jī)類型價(jià)格更高。Zivid 2相機(jī)是結(jié)構(gòu)光3D相機(jī)的一個(gè)示例。

立體視覺3D相機(jī)

立體視覺相機(jī)（Stereo-vision cameras）是由兩個(gè)相機(jī)構(gòu)成的成像設(shè)備，通過雙眼視差來計(jì)算得出深度。首先，這兩個(gè)相機(jī)捕捉同一物體在不同視角下的圖像。然后，利用圖像中對(duì)應(yīng)點(diǎn)之間的視差來計(jì)算場(chǎng)景中物體的深度信息。這種類型的相機(jī)在機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域中應(yīng)用最為廣泛，并且特別適合用于自動(dòng)駕駛。這兩類應(yīng)用領(lǐng)域?yàn)檫@種類型的相機(jī)提供了巨大的增長(zhǎng)潛力。Basler的Stereo相機(jī)就屬于立體視覺相機(jī)。

飛行時(shí)間法3D相機(jī)

飛行時(shí)間法3D相機(jī)（Time-of-Flight 3D cameras）是一種通過測(cè)量光線從相機(jī)到物體并返回所需的時(shí)間來確定場(chǎng)景中物體距離的成像設(shè)備。這些相機(jī)最常用于需要高速采集圖像、但對(duì)圖像質(zhì)量要求不嚴(yán)格的應(yīng)用。對(duì)于移動(dòng)機(jī)器人來說，飛行時(shí)間法3D相機(jī)也是一種成本更低的選擇，能夠使它們?cè)谧鳂I(yè)中避開障礙物并在有其他機(jī)器人的場(chǎng)景中導(dǎo)航。Lucid的Helios 2屬于飛行時(shí)間法3D相機(jī)的一個(gè)示例。

激光三角法3D相機(jī)

激光三角法3D相機(jī)（Laser triangulation 3D cameras）基于激光三角測(cè)量原理來測(cè)量距離并創(chuàng)建物體的三維影像。該類型相機(jī)向目標(biāo)物體表面投射激光線或圖案，然后觀察激光形成的光斑與物體相互作用時(shí)的變形或位移程度，在計(jì)算和處理捕捉到的信息之后，確定物體的深度或三維結(jié)構(gòu)。由于其高精度和高分辨率，該類型相機(jī)更常用于質(zhì)量檢查應(yīng)用，并且也可以用于移動(dòng)機(jī)器人導(dǎo)航。LMI的Chroma-Scan相機(jī)是激光三角法3D相機(jī)的一個(gè)產(chǎn)品示例

雙目立體視覺和飛行時(shí)間法3D相機(jī)價(jià)格較低，但我們預(yù)計(jì)這兩類產(chǎn)品市場(chǎng)將出現(xiàn)強(qiáng)勁增長(zhǎng)。

上方圖表顯示了3D相機(jī)市場(chǎng)中每種產(chǎn)品類型的市場(chǎng)規(guī)模占比變化預(yù)測(cè)。值得注意的是雙目立體視覺相機(jī)和飛行時(shí)間法相機(jī)市場(chǎng)的增長(zhǎng)——盡管到2028年，我們預(yù)計(jì)這兩種類型的3D相機(jī)市場(chǎng)規(guī)模占比僅僅分別增長(zhǎng)3%和2%，但從出貨量來看，這一增長(zhǎng)將相當(dāng)可觀，因?yàn)橄啾绕渌麅煞N產(chǎn)品類型，這兩種相機(jī)的價(jià)格低很多。我們預(yù)計(jì)，在預(yù)測(cè)期（2023～2028）內(nèi)，雙目立體視覺相機(jī)的復(fù)合年增長(zhǎng)率為19%，飛行時(shí)間法相機(jī)的復(fù)合年增長(zhǎng)率為17.3%，遠(yuǎn)高于3D機(jī)器視覺相機(jī)市場(chǎng)的整體增長(zhǎng)預(yù)測(cè)。

3D機(jī)器視覺相機(jī)的市場(chǎng)增長(zhǎng)為何如此之快？

從長(zhǎng)期角度來看，驅(qū)動(dòng)3D相機(jī)市場(chǎng)高增長(zhǎng)的關(guān)鍵因素，在于所有3D相機(jī)類型的價(jià)格預(yù)計(jì)都會(huì)下降。這使得客戶能夠?qū)?D相機(jī)應(yīng)用到系統(tǒng)升級(jí)中，替換速度較慢、準(zhǔn)確度較低的2D系統(tǒng)。尤其在機(jī)器人應(yīng)用中，我們預(yù)計(jì)3D相機(jī)將出現(xiàn)強(qiáng)勁增長(zhǎng)，因?yàn)閱蝹€(gè)3D相機(jī)就能夠執(zhí)行與多個(gè)2D相機(jī)相同的任務(wù)，從而使機(jī)器人工作速度更快，產(chǎn)線結(jié)構(gòu)更緊湊。

此外，隨著3D相機(jī)市場(chǎng)繼續(xù)保持增長(zhǎng)，每年都將會(huì)有更多新供應(yīng)商入場(chǎng)，這會(huì)帶來價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)，導(dǎo)致產(chǎn)品價(jià)格的下降，從而使更多客戶能夠采用3D視覺系統(tǒng)。在中國(guó)，廠商通常以較低的價(jià)格銷售產(chǎn)品，以實(shí)現(xiàn)對(duì)進(jìn)口產(chǎn)品的替代，這使得價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)尤為激烈，但也降低了客戶使用門檻，推動(dòng)市場(chǎng)的長(zhǎng)期增長(zhǎng)。

在自動(dòng)駕駛和料箱抓取應(yīng)用場(chǎng)景中，3D機(jī)器視覺市場(chǎng)的增長(zhǎng)尤其顯著。在我們的預(yù)測(cè)中，得益于3D相機(jī)的應(yīng)用，這兩類機(jī)器視覺應(yīng)用的復(fù)合年增長(zhǎng)率最高。自動(dòng)駕駛，尤其是移動(dòng)機(jī)器人領(lǐng)域，增長(zhǎng)非?？?，供應(yīng)商正越來越多地采用集成一個(gè)或多個(gè)3D相機(jī)來導(dǎo)航機(jī)器人的方案。根據(jù)Interact Analysis在移動(dòng)機(jī)器人和機(jī)器人揀選應(yīng)用市場(chǎng)的研究，未來幾年這兩個(gè)市場(chǎng)具備高成長(zhǎng)確定性，因此相應(yīng)的，機(jī)器視覺也將在這兩個(gè)領(lǐng)域顯著增長(zhǎng)。

料箱抓取、碼垛和拆碼垛，也是3D機(jī)器視覺相機(jī)的主要增長(zhǎng)領(lǐng)域。揀選機(jī)器人銷量的持續(xù)增長(zhǎng)正在推動(dòng)3D相機(jī)市場(chǎng)的快速擴(kuò)張。

從2023到2028年，預(yù)計(jì)用于自動(dòng)駕駛和料箱揀選應(yīng)用的機(jī)器視覺市場(chǎng)復(fù)合年增長(zhǎng)率分別為20.8%和19.2%。

3D機(jī)器視覺市場(chǎng)的新發(fā)展

越來越多新3D相機(jī)產(chǎn)品進(jìn)入市場(chǎng)，以下是一些近期值得關(guān)注的新產(chǎn)品。

Photoneo: MotionCam 3D

該相機(jī)以其 3D 圖像采集而聞名，它使用并行結(jié)構(gòu)光技術(shù)以高達(dá) 40m/s 的速度進(jìn)行運(yùn)動(dòng)掃描，具有高分辨率且無模糊圖像。

Lucid Vision: Helios2 Ray

Lucid Vision Labs最新發(fā)布了一款名為 Helios2 Ray 的全新飛行時(shí)間相機(jī)，其分辨率為 0.3 Mpixel，距離可達(dá) 8.3 m，幀速率為 30 fps。該相機(jī)擁有四個(gè)激光二極管，能夠?qū)崟r(shí)生成3D點(diǎn)云，即使在陽光下也能正常工作。

Orbecc：Gemini 2 XL

Orbecc推出了Gemini 2 XL立體視覺3D相機(jī)，專為苛刻的照明條件而設(shè)計(jì)。它能夠測(cè)量從0.4m到20m的深度，捕捉幀率高達(dá)20 fps。這款相機(jī)主要用于機(jī)器人和基于AI的視覺系統(tǒng)。