通用3D機(jī)器視覺(jué)平臺(tái)是不是偽命題？

作者 | 路遙

編輯?| 秀松

通用3D機(jī)器視覺(jué)平臺(tái)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(jī)器視覺(jué)是工業(yè)制造向“智造”升級(jí)的重要一環(huán)。

從技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)看，工業(yè)機(jī)器視覺(jué)正在經(jīng)歷從2D到3D的蝶變。

3D視覺(jué)的價(jià)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(duì)體積、形狀、距離等信息測(cè)量的需要。并且，3D視覺(jué)不容易受照明條件的影響，其成像精度遠(yuǎn)高于2D視覺(jué)，同時(shí)，其快速處理信息的能力也非2D視覺(jué)系統(tǒng)可比。

目前，得益于中國(guó)的供應(yīng)鏈優(yōu)勢(shì)，3D機(jī)器視覺(jué)所需要的硬件，諸如光源、鏡頭、工業(yè)相機(jī)等，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)較高的國(guó)產(chǎn)替代率。

但在工業(yè)3D視覺(jué)軟件領(lǐng)域，國(guó)內(nèi)目前尚未出現(xiàn)一款現(xiàn)象級(jí)軟件。

由于工業(yè)賽道足夠細(xì)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(jìn)行“喂養(yǎng)”，更多的3D視覺(jué)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(gè)通用的3D機(jī)器視覺(jué)平臺(tái)，來(lái)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(shí)的應(yīng)用場(chǎng)景，無(wú)形的軟件之墻

國(guó)內(nèi)3D機(jī)器視覺(jué)技術(shù)已經(jīng)開(kāi)始落地。但從市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)層面看，3D機(jī)器視覺(jué)暫未出現(xiàn)明顯的市場(chǎng)格局，多數(shù)企業(yè)正處于“鋪市場(chǎng)、拼落地”的階段，搶占市場(chǎng)的無(wú)形之戰(zhàn)已經(jīng)打響。

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

后方戰(zhàn)場(chǎng)，工藝算法是主要壁壘，各家在防護(hù)等級(jí)、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(chǎng)戰(zhàn)役要爭(zhēng)奪的第一片高地，是以勞動(dòng)力密集型為主要特征的制造業(yè)和物流行業(yè)。

“2018年開(kāi)始，物流行業(yè)的客戶率先進(jìn)入規(guī)?；渴鸬臓顟B(tài)，客戶側(cè)他們的時(shí)間跑出來(lái)的最快?！眻D漾科技CEO費(fèi)浙平告訴掘金志。

3D機(jī)器視覺(jué)在制造業(yè)的應(yīng)用，當(dāng)前主要集中在質(zhì)檢場(chǎng)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(cè)。而在物流行業(yè)，3D機(jī)器視覺(jué)則應(yīng)用到了引導(dǎo)機(jī)器人（機(jī)械臂）進(jìn)行識(shí)別、分揀、上下料、拆碼垛等工作。

這兩大行業(yè)的特點(diǎn)是，產(chǎn)品相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)，且具備自動(dòng)化基礎(chǔ)，這為開(kāi)發(fā)通用3D機(jī)器視覺(jué)平臺(tái)打下了基礎(chǔ)。

然而要開(kāi)發(fā)通用3D視覺(jué)平臺(tái)還面臨兩個(gè)直觀問(wèn)題：市場(chǎng)接受度，以及技術(shù)如何解決差異化需求。

市場(chǎng)接受度

不少業(yè)內(nèi)人士向掘金志表示：3D視覺(jué)的市場(chǎng)接受度越來(lái)越高。

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

在經(jīng)歷技術(shù)落地與市場(chǎng)教育之后，許多工業(yè)企業(yè)已經(jīng)認(rèn)識(shí)到3D視覺(jué)帶來(lái)的價(jià)值。在談項(xiàng)目時(shí)，開(kāi)始就指明“不要2D的，要3D的?！?/p>

這意味著，從市場(chǎng)需求看，工業(yè)企業(yè)已經(jīng)開(kāi)始認(rèn)可3D視覺(jué)技術(shù)對(duì)行業(yè)產(chǎn)生的價(jià)值，并逐漸接受這種變化，開(kāi)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(diǎn)：

產(chǎn)品功能性，即針對(duì)應(yīng)用場(chǎng)景，找到最合適的3D視覺(jué)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(xiàng)目時(shí)間節(jié)點(diǎn)的產(chǎn)品。

從需求倒推至技術(shù)，市場(chǎng)需要的是穩(wěn)定可靠、復(fù)用性強(qiáng)的產(chǎn)品，但現(xiàn)階段的3D視覺(jué)產(chǎn)品同質(zhì)化競(jìng)爭(zhēng)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(chǎng)景需求。

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

通用3D視覺(jué)平臺(tái)之難

工業(yè)企業(yè)存在不同業(yè)務(wù)場(chǎng)景、生產(chǎn)環(huán)節(jié)，甚至同一場(chǎng)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(guò)程中的多品種、小批量，是許多工業(yè)企業(yè)的經(jīng)營(yíng)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(duì)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(wú)異于空中樓閣——好看管用，但用不起。

因此，市場(chǎng)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(jué)平臺(tái)做到完全通用幾乎不可能，只能將通用部份沉淀下來(lái)，盡量減少定制化比例，將可通用的部分做到極致。

簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，這類“有限制”的通用，算作是從定制化邁向通用的一種過(guò)渡路線。

即便是做這樣一種“類通用”的軟件平臺(tái)，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(tái)，需要通過(guò)強(qiáng)大的底層算法與海量的數(shù)據(jù)構(gòu)建，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的“通用性”。即找出定位、識(shí)別、抓取、測(cè)量等場(chǎng)景中的共性，來(lái)解決缺陷檢測(cè)、無(wú)序抓取等具體問(wèn)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(diǎn)。

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(chǎng)景，做到同時(shí)滿足精度、速度、抗陽(yáng)光性能、識(shí)別難度等需求，性能必須強(qiáng)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(jī)器視覺(jué)要在工業(yè)落地，行業(yè)Know-How極為重要。

在非標(biāo)場(chǎng)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(chǎng)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(méi)有對(duì)行業(yè)的深度認(rèn)知與Know-How沉淀，很難做出與市場(chǎng)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(guò)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(gè)層面的同步提升，比如3D相機(jī)硬件、視覺(jué)軟件、機(jī)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(yuǎn)

從產(chǎn)業(yè)鏈分工來(lái)看，3D視覺(jué)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(jué)傳感器硬件和軟件算法；

解決方案集成商，直接面對(duì)終端各類應(yīng)用場(chǎng)景的具體需求，針對(duì)各類應(yīng)用算法進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，提供完整的解決方案。

集成商圈子的競(jìng)爭(zhēng)，主要體現(xiàn)在開(kāi)拓渠道，以及項(xiàng)目執(zhí)行能力上。他們面對(duì)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(duì)客戶痛點(diǎn)拿出完整的解決方案，并將這種經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行沉淀，而后找到同類場(chǎng)景，進(jìn)行推廣復(fù)制。

目前，國(guó)內(nèi)3D視覺(jué)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(guó)2000多家視覺(jué)集成商中脫穎而出。

3D視覺(jué)存在大量分散的柔性化下游應(yīng)用場(chǎng)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(gè)客戶需求，投入大量人力，長(zhǎng)時(shí)間打磨定制化的解決方案，效率很低。

因此，對(duì)于集成商來(lái)說(shuō)，一個(gè)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(jī)器人和相機(jī)、傳感器，一鍵鏈接，即插即用，將復(fù)雜的視覺(jué)項(xiàng)目部署和交付變得簡(jiǎn)單易用的通用視覺(jué)軟件平臺(tái)，至關(guān)重要。

工業(yè)視覺(jué)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(wèn)題的能力，在行業(yè)內(nèi)甚至跨行業(yè)進(jìn)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(guò)，集成商的軟硬件開(kāi)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(jué)集成商，3D視覺(jué)感知方案供應(yīng)商，在3D視覺(jué)相關(guān)企業(yè)中占據(jù)少數(shù)。

于3D視覺(jué)方案提供商來(lái)說(shuō)，核心競(jìng)爭(zhēng)力在產(chǎn)品的功能性，包括對(duì)3D視覺(jué)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(guò)，智能制造領(lǐng)域，非標(biāo)場(chǎng)景眾多，對(duì)于行業(yè)和應(yīng)用場(chǎng)景理解的要求很高，目前供應(yīng)商針對(duì)典型的場(chǎng)景以工藝包的形式做產(chǎn)品，但仍有大量場(chǎng)景需要根據(jù)用戶的需求做開(kāi)發(fā)或調(diào)整，想要緩解落地部署的壓力，沉淀出一個(gè)通用的3D視覺(jué)平臺(tái)，是解題思路之一。

好的通用視覺(jué)軟件，既要能夠幫助集成商在降低二次開(kāi)發(fā)難度的同時(shí)，提高開(kāi)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(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)的“大腦”，通過(guò)圖像處理算法完成對(duì)被測(cè)物的識(shí)別、定位、測(cè)量、檢測(cè)等功能。不過(guò)，工業(yè)系統(tǒng)具有各自封閉開(kāi)發(fā)的特性，多平臺(tái)和多品牌的多種產(chǎn)品的適配上容易相互“打架”。

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

總的來(lái)說(shuō)，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(diǎn)，滿足客戶的實(shí)際落地需求。

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

在技術(shù)優(yōu)勢(shì)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(diǎn)。

當(dāng)下，3D視覺(jué)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(jué)技術(shù)又懂工業(yè)場(chǎng)景的人才亟待補(bǔ)充，業(yè)內(nèi)3D視覺(jué)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范也相對(duì)空白等。

3D機(jī)器視覺(jué)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(shí)，打造出相對(duì)通用的視覺(jué)軟件平臺(tái)，已是接來(lái)下各方競(jìng)爭(zhēng)中的重要突破口。