得益于移动机器人市场和机器人拣选应用的强势需求，未来五年，3D相机有望引领全球机器视觉市场增长。2022-2028年，全球3D机器视觉相机市场的年复合增长率（CAGR）预计为13%，远高于全球机器视觉市场6.4%的预期增长率；全球3D相机的销售额预计将从2022年的7.67亿美元增长到2028年的近16亿美元，其中飞行时间法（ToF）和双目立体视觉（stereo-vision）方案的相机预计增长尤为强劲。
根据Interact Analysis最新发布的《机器视觉》研究报告，2023年全球机器视觉市场销售额为62.6亿美元，比2022年下降了2.8%。尽管2023年市场规模出现了小幅收缩，但我们预计未来五年，全球机器视觉市场将恢复稳定增长，年复合增长率达6.4%；2024年，市场规模预计将温和增长1.4%。
预计未来5年，全球3D相机市场将以年均13%的速度强劲增长
3D相机的类型
根据不同技术路线，3D相机可以分为4种产品类型，每种类型都具有针对不同应用的关键特性和优势。
结构光3D相机
结构光3D相机（Structured light 3D cameras）的基本原理是，将具有一定结构的光线序列通过编码图案形式投射到被拍摄的物体表面，并分析返回的编码图案与物体相互作用时的畸变或扭曲程度，从中计算场景中被拍摄物体的深度和形状。该类型相机通常应用于需要精确测量和图像采集的场景，目前常被部署在料箱抓取（bin picking）解决方案中。结构光3D相机通常比其他3D相机类型价格更高。Zivid 2相机是结构光3D相机的一个示例。
立体视觉3D相机
立体视觉相机（Stereo-vision cameras）是由两个相机构成的成像设备，通过双眼视差来计算得出深度。首先，这两个相机捕捉同一物体在不同视角下的图像。然后，利用图像中对应点之间的视差来计算场景中物体的深度信息。这种类型的相机在机器人技术领域中应用最为广泛，并且特别适合用于自动驾驶。这两类应用领域为这种类型的相机提供了巨大的增长潜力。Basler的Stereo相机就属于立体视觉相机。
飞行时间法3D相机
飞行时间法3D相机（Time-of-Flight 3D cameras）是一种通过测量光线从相机到物体并返回所需的时间来确定场景中物体距离的成像设备。这些相机最常用于需要高速采集图像、但对图像质量要求不严格的应用。对于移动机器人来说，飞行时间法3D相机也是一种成本更低的选择，能够使它们在作业中避开障碍物并在有其他机器人的场景中导航。Lucid的Helios 2属于飞行时间法3D相机的一个示例。
激光三角法3D相机
激光三角法3D相机（Laser triangulation 3D cameras）基于激光三角测量原理来测量距离并创建物体的三维影像。该类型相机向目标物体表面投射激光线或图案，然后观察激光形成的光斑与物体相互作用时的变形或位移程度，在计算和处理捕捉到的信息之后，确定物体的深度或三维结构。由于其高精度和高分辨率，该类型相机更常用于质量检查应用，并且也可以用于移动机器人导航。LMI的Chroma-Scan相机是激光三角法
3D相机的一个产品示例
双目立体视觉和飞行时间法3D相机价格较低，但我们预计这两类产品市场将出现强劲增长。
上方图表显示了3D相机市场中每种产品类型的市场规模占比变化预测。值得注意的是双目立体视觉相机和飞行时间法相机市场的增长——尽管到2028年，我们预计这两种类型的3D相机市场规模占比仅仅分别增长3%和2%，但从出货量来看，这一增长将相当可观，因为相比其他两种产品类型，这两种相机的价格低很多。我们预计，在预测期（2023～2028）内，双目立体视觉相机的复合年增长率为19%，飞行时间法相机的复合年增长率为17.3%，远高于3D机器视觉相机市场的整体增长预测。
3D机器视觉相机的市场增长为何如此之快？
从长期角度来看，驱动3D相机市场高增长的关键因素，在于所有3D相机类型的价格预计都会下降。这使得客户能够将3D相机应用到系统升级中，替换速度较慢、准确度较低的2D系统。尤其在机器人应用中，我们预计3D相机将出现强劲增长，因为单个3D相机就能够执行与多个2D相机相同的任务，从而使机器人工作速度更快，产线结构更紧凑。
此外，随着3D相机市场继续保持增长，每年都将会有更多新供应商入场，这会带来价格竞争，导致产品价格的下降，从而使更多客户能够采用3D视觉系统。在中国，厂商通常以较低的价格销售产品，以实现对进口产品的替代，这使得价格竞争尤为激烈，但也降低了客户使用门槛，推动市场的长期增长。
在自动驾驶和料箱抓取应用场景中，3D机器视觉市场的增长尤其显著。在我们的预测中，得益于3D相机的应用，这两类机器视觉应用的复合年增长率最高。自动驾驶，尤其是移动机器人领域，增长非常快，供应商正越来越多地采用集成一个或多个3D相机来导航机器人的方案。根据Interact Analysis在移动机器人和机器人拣选应用市场的研究，未来几年这两个市场具备高成长确定性，因此相应的，机器视觉也将在这两个领域显著增长。
料箱抓取、码垛和拆码垛，也是3D机器视觉相机的主要增长领域。拣选机器人销量的持续增长正在推动3D相机市场的快速扩张。
从2023到2028年，预计用于自动驾驶和料箱拣选应用的机器视觉市场复合年增长率分别为20.8%和19.2%。
3D机器视觉市场的新发展
越来越多新3D相机产品进入市场，以下是一些近期值得关注的新产品。
Photoneo: MotionCam 3D
该相机以其 3D 图像采集而闻名，它使用并行结构光技术以高达 40m/s 的速度进行运动扫描，具有高分辨率且无模糊图像。
Lucid Vision: Helios2 Ray
Lucid Vision Labs最新发布了一款名为 Helios2 Ray 的全新飞行时间相机，其分辨率为 0.3 Mpixel，距离可达 8.3 m，帧速率为 30 fps。该相机拥有四个激光二极管，能够实时生成3D点云，即使在阳光下也能正常工作。
Orbecc：Gemini 2 XL
Orbecc推出了Gemini 2 XL立体视觉3D相机，专为苛刻的照明条件而设计。它能够测量从0.4m到20m的深度，捕捉帧率高达20 fps。这款相机主要用于机器人和基于AI的视觉系统。
来源：Interact Analysis
