通用3D機器視覺平臺是不是偽命題？

作者 | 路遙

編輯?| 秀松

通用3D機器視覺平臺的故事很性感，但在產(chǎn)品與需求之間，還隔著一層厚障壁。

機器視覺是工業(yè)制造向“智造”升級的重要一環(huán)。

從技術(shù)發(fā)展的趨勢看，工業(yè)機器視覺正在經(jīng)歷從2D到3D的蝶變。

3D視覺的價值在于，多一維度的信息數(shù)據(jù)（主要是空間坐標(biāo)），能滿足對體積、形狀、距離等信息測量的需要。并且，3D視覺不容易受照明條件的影響，其成像精度遠高于2D視覺，同時，其快速處理信息的能力也非2D視覺系統(tǒng)可比。

目前，得益于中國的供應(yīng)鏈優(yōu)勢，3D機器視覺所需要的硬件，諸如光源、鏡頭、工業(yè)相機等，已經(jīng)實現(xiàn)較高的國產(chǎn)替代率。

但在工業(yè)3D視覺軟件領(lǐng)域，國內(nèi)目前尚未出現(xiàn)一款現(xiàn)象級軟件。

由于工業(yè)賽道足夠細分，加上軟件算法需要大量數(shù)據(jù)資源和深度行業(yè)know-how進行“喂養(yǎng)”，更多的3D視覺企業(yè)選擇走定制化路線，這樣更容易部署。

不少企業(yè)提出暢想：是否可以造一個通用的3D機器視覺平臺，來滿足各行各業(yè)的差異化需求？或者最大程度地減少定制化部署，以節(jié)約成本？

真實的應(yīng)用場景，無形的軟件之墻

國內(nèi)3D機器視覺技術(shù)已經(jīng)開始落地。但從市場競爭層面看，3D機器視覺暫未出現(xiàn)明顯的市場格局，多數(shù)企業(yè)正處于“鋪市場、拼落地”的階段，搶占市場的無形之戰(zhàn)已經(jīng)打響。

正面戰(zhàn)場，行業(yè)案例是敲門磚，各家使出看家本領(lǐng)搶市場、推方案。

后方戰(zhàn)場，工藝算法是主要壁壘，各家在防護等級、穩(wěn)定性、精度、掃描速度、數(shù)據(jù)傳輸等方面挖河道、修筑高墻。

這場戰(zhàn)役要爭奪的第一片高地，是以勞動力密集型為主要特征的制造業(yè)和物流行業(yè)。

“2018年開始，物流行業(yè)的客戶率先進入規(guī)模化部署的狀態(tài)，客戶側(cè)他們的時間跑出來的最快?！眻D漾科技CEO費浙平告訴掘金志。

3D機器視覺在制造業(yè)的應(yīng)用，當(dāng)前主要集中在質(zhì)檢場景，如高端制造業(yè)半導(dǎo)體、精密儀器等的產(chǎn)品外觀缺陷質(zhì)量檢測。而在物流行業(yè)，3D機器視覺則應(yīng)用到了引導(dǎo)機器人（機械臂）進行識別、分揀、上下料、拆碼垛等工作。

這兩大行業(yè)的特點是，產(chǎn)品相對標(biāo)準(zhǔn)，且具備自動化基礎(chǔ)，這為開發(fā)通用3D機器視覺平臺打下了基礎(chǔ)。

然而要開發(fā)通用3D視覺平臺還面臨兩個直觀問題：市場接受度，以及技術(shù)如何解決差異化需求。

市場接受度

不少業(yè)內(nèi)人士向掘金志表示：3D視覺的市場接受度越來越高。

兩三年前，3D視覺創(chuàng)業(yè)者經(jīng)常遭受來自投資人和客戶的雙重質(zhì)問：“3D視覺到底是不是偽需求？”“2D視覺到底能不能解決？”

在經(jīng)歷技術(shù)落地與市場教育之后，許多工業(yè)企業(yè)已經(jīng)認(rèn)識到3D視覺帶來的價值。在談項目時，開始就指明“不要2D的，要3D的?！?/p>

這意味著，從市場需求看，工業(yè)企業(yè)已經(jīng)開始認(rèn)可3D視覺技術(shù)對行業(yè)產(chǎn)生的價值，并逐漸接受這種變化，開始愿意為新技術(shù)買單。

技術(shù)如何解決差異化需求

工業(yè)企業(yè)關(guān)注的主要有兩點：

產(chǎn)品功能性，即針對應(yīng)用場景，找到最合適的3D視覺解決方案。

快速交付能力，即找到能夠?qū)⑵湫枨罂焖佼a(chǎn)品化，滿足項目時間節(jié)點的產(chǎn)品。

從需求倒推至技術(shù)，市場需要的是穩(wěn)定可靠、復(fù)用性強的產(chǎn)品，但現(xiàn)階段的3D視覺產(chǎn)品同質(zhì)化競爭非常嚴(yán)重，很難滿足不同行業(yè)、同一行業(yè)不同領(lǐng)域的多樣化應(yīng)用場景需求。

換句話說，在3D視覺公司提供的產(chǎn)品與實際需求之間，還隔著一層需要逾越的厚障壁。

通用3D視覺平臺之難

工業(yè)企業(yè)存在不同業(yè)務(wù)場景、生產(chǎn)環(huán)節(jié)，甚至同一場景不同工廠的需求都相互迥異。

設(shè)備具備非標(biāo)性，通用性差，制造過程中的多品種、小批量，是許多工業(yè)企業(yè)的經(jīng)營現(xiàn)狀。

這導(dǎo)致許多企業(yè)不得不選擇成本高昂、難以復(fù)用的定制化路線。

對于講究生產(chǎn)柔性、靈活配置生產(chǎn)資源的中小企業(yè)，這種定制化產(chǎn)品無異于空中樓閣——好看管用，但用不起。

因此，市場本身需要一些能夠提供可復(fù)用的通用型產(chǎn)品。

但現(xiàn)階段，由于技術(shù)和成本的原因，工業(yè)3D視覺平臺做到完全通用幾乎不可能，只能將通用部份沉淀下來，盡量減少定制化比例，將可通用的部分做到極致。

簡單來說，這類“有限制”的通用，算作是從定制化邁向通用的一種過渡路線。

即便是做這樣一種“類通用”的軟件平臺，也需要產(chǎn)品性能以及行業(yè)Know-How的支撐，二者缺一不可。

一方面，這類軟件算法平臺，需要通過強大的底層算法與海量的數(shù)據(jù)構(gòu)建，實現(xiàn)產(chǎn)品的“通用性”。即找出定位、識別、抓取、測量等場景中的共性，來解決缺陷檢測、無序抓取等具體問題。

在此基礎(chǔ)之上，技術(shù)供應(yīng)商還要在功能與成本之間找到平衡點。

一位業(yè)內(nèi)人士向掘金志表示，“由于標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品需要適應(yīng)各類非標(biāo)場景，做到同時滿足精度、速度、抗陽光性能、識別難度等需求，性能必須強大且有冗余，在此基礎(chǔ)上，標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品還要兼顧成本和易用性?！?/p>

另一方面，3D機器視覺要在工業(yè)落地，行業(yè)Know-How極為重要。

在非標(biāo)場景中提煉出標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)，需要既懂行業(yè)又懂技術(shù)的人才。不同場景的共性體現(xiàn)在何處，哪些模塊可以復(fù)用，如何降低技術(shù)成本等等，沒有對行業(yè)的深度認(rèn)知與Know-How沉淀，很難做出與市場需求相匹配的產(chǎn)品。

除了產(chǎn)品和行業(yè)Know-How之外，還需要產(chǎn)業(yè)鏈上下游的密切配合。

通過技術(shù)滿足多行業(yè)的多種應(yīng)用，需要將核心技術(shù)凝結(jié)在標(biāo)準(zhǔn)化的產(chǎn)品中，包括在傳感、感知、規(guī)劃幾個層面的同步提升，比如3D相機硬件、視覺軟件、機器人軟件。軟硬件的兼容性難題、迭代速度等，也需要產(chǎn)業(yè)上下游合作。

通用難題待解，合作才能走得更遠

從產(chǎn)業(yè)鏈分工來看，3D視覺行業(yè)已形成一條包括產(chǎn)品供應(yīng)商、解決方案集成商、終端應(yīng)用的產(chǎn)業(yè)化分工鏈條。

產(chǎn)品提供商，負(fù)責(zé)軟硬件的研發(fā)，比如3D視覺傳感器硬件和軟件算法；

解決方案集成商，直接面對終端各類應(yīng)用場景的具體需求，針對各類應(yīng)用算法進行二次開發(fā)，提供完整的解決方案。

集成商圈子的競爭，主要體現(xiàn)在開拓渠道，以及項目執(zhí)行能力上。他們面對具體的落地應(yīng)用，向上完成軟硬件產(chǎn)品的集成，向下針對客戶痛點拿出完整的解決方案，并將這種經(jīng)驗進行沉淀，而后找到同類場景，進行推廣復(fù)制。

目前，國內(nèi)3D視覺賽道，集成商數(shù)量眾多，能否做到更快、更好地交付，決定著他們能否從中國2000多家視覺集成商中脫穎而出。

3D視覺存在大量分散的柔性化下游應(yīng)用場景，由于方案定制化程度高，標(biāo)準(zhǔn)化難度大，常常是集成商與上游產(chǎn)品公司，根據(jù)某個客戶需求，投入大量人力，長時間打磨定制化的解決方案，效率很低。

因此，對于集成商來說，一個能夠?qū)崿F(xiàn)硬件設(shè)備與軟件算法的快速融合，做到與大部分主流機器人和相機、傳感器，一鍵鏈接，即插即用，將復(fù)雜的視覺項目部署和交付變得簡單易用的通用視覺軟件平臺，至關(guān)重要。

工業(yè)視覺核心軟件系統(tǒng)的通用化，可以幫助集成商提高服務(wù)能力和解決用戶復(fù)雜問題的能力，在行業(yè)內(nèi)甚至跨行業(yè)進行解決方案的遷移與復(fù)制，大大縮短部署周期，節(jié)省人力物力投入。

不過，集成商的軟硬件開發(fā)能力較弱，需要借助上游產(chǎn)品供應(yīng)商的研發(fā)能力。

相較于為數(shù)眾多的視覺集成商，3D視覺感知方案供應(yīng)商，在3D視覺相關(guān)企業(yè)中占據(jù)少數(shù)。

于3D視覺方案提供商來說，核心競爭力在產(chǎn)品的功能性，包括對3D視覺傳感器性能、成本、體積的優(yōu)化，以及智能算法的優(yōu)化。

不過，智能制造領(lǐng)域，非標(biāo)場景眾多，對于行業(yè)和應(yīng)用場景理解的要求很高，目前供應(yīng)商針對典型的場景以工藝包的形式做產(chǎn)品，但仍有大量場景需要根據(jù)用戶的需求做開發(fā)或調(diào)整，想要緩解落地部署的壓力，沉淀出一個通用的3D視覺平臺，是解題思路之一。

好的通用視覺軟件，既要能夠幫助集成商在降低二次開發(fā)難度的同時，提高開發(fā)速度，幫助將客戶的需求快速產(chǎn)品化，還要能較好地與行業(yè)解決方案集成。

圖像處理軟件是機器視覺系統(tǒng)的“大腦”，通過圖像處理算法完成對被測物的識別、定位、測量、檢測等功能。不過，工業(yè)系統(tǒng)具有各自封閉開發(fā)的特性，多平臺和多品牌的多種產(chǎn)品的適配上容易相互“打架”。

因此，一個能與外部控制設(shè)備快速集成，增強產(chǎn)品擴展性，能適配多種主流協(xié)議，兼容主流3D相機（工業(yè)相機、結(jié)構(gòu)光相機、TOF相機、激光相機）的工業(yè)軟件十分重要。

總的來說，產(chǎn)品提供商的產(chǎn)品能力，與集成商的解決方案能力相輔相成，雙方只有密切配合，才能組成一柄完整的利劍，刺穿行業(yè)痛點，滿足客戶的實際落地需求。

相較于2D視覺，3D視覺的技術(shù)棧更深，由于新的技術(shù)路線隨時可能出現(xiàn)，目前還不能說哪一家已經(jīng)形成絕對的技術(shù)領(lǐng)先。

在技術(shù)優(yōu)勢之外，產(chǎn)品功能性和快速交付能力，依舊是賽道比拼的火力集中點。

當(dāng)下，3D視覺產(chǎn)品朝著標(biāo)準(zhǔn)化、通用化方向發(fā)展，存在一些客觀難題，比如既懂3D視覺技術(shù)又懂工業(yè)場景的人才亟待補充，業(yè)內(nèi)3D視覺標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范也相對空白等。

3D機器視覺的通用化之路固然困難重重，但如何在保證產(chǎn)品性能的同時，打造出相對通用的視覺軟件平臺，已是接來下各方競爭中的重要突破口。