一、技术原理与优势
（一）3D感知技术体系分类及发展现状
在3D感知技术体系中，主要分为被动视觉和主动视觉两大技术路径。先说被动视觉技术路径，它包括单目、双目和多目视觉。单目视觉就是基于单摄像头二维图像分析，它依赖深度学习算法来推断深度信息，像Mobileye EyeQ系列就是用的这种技术，虽然技术已经比较成熟，但精度受限于场景复杂度，典型误差率大概在15%-30%。双目视觉则是模拟人眼视差原理，通过双摄像头基线距离来计算物体深度，能支持实时三维重建，帧率一般能达到30fps及以上，适用于动态场景，比如特斯拉FSD 12.0版本就用了双目视觉，其分辨率能达到1280×720@60Hz。多目视觉是进一步扩展基线长度与视角覆盖，通过多传感器冗余提升抗干扰能力，不过硬件成本会增加40%-60%，主要用于高端工业检测场景。
自动驾驶展了解到，主动视觉技术路径则有ToF（飞行时间法）、结构光和激光三角测量法。ToF是通过发射调制光脉冲并计算反射时间差来生成深度图，适用于中短距离（0.1-5米）场景，功耗低，像iPhone Face ID就用了这种技术，但它易受环境光干扰，室外场景精度会下降约50%。结构光是投射编码图案并分析形变，像微软Kinect V2用的就是这个技术，它能实现微米级静态物体建模，不过动态适应性差，帧率通常在15fps及以下，主要应用于3D扫描与医疗成像。激光三角测量法是基于激光发射器与接收器的几何关系来计算距离，精度能达到±0.01mm，适用于工业精密测量，但探测距离受限，通常小于1米，设备单价还比较高。
从全球3D视觉市场规模来看，2022年是82亿美元，受智能驾驶与人形机器人需求驱动，预计2028年能达到176亿美元，年复合增长率为13.2%，其中双目技术占比从24%提升至37%。在细分市场增速方面，车载领域2023-2028年年复合增长率为21.3%，主要是L2+渗透率在驱动；消费电子领域年复合增长率为9.8%，但智能手机ToF模组需求已经趋于饱和；工业机器人领域年复合增长率为18.7%，高精度检测需求正在爆发。
（二）双目视觉技术核心优势
自动驾驶展了解到，双目视觉技术的优势主要体现在几个方面。首先是仿生学原理，它基于人眼视差的三维重建机制，通过12-25cm基线距离模拟人眼瞳距，利用视差计算模型（如SGBM算法）实现动态目标深度感知，最小探测误差能控制在0.1%以内。其次是在算法上的进化，从传统立体匹配（像BM/SGM算法）向深度学习演进（如PSMNet、GANet等网络），这让它的动态场景适应能力提升了3倍。
自动驾驶展了解到，在技术性能比较上，双目视觉在分辨率、抗干扰、测量距离等关键指标上都有不错的表现。比如在抗强光能力上，双目视觉能超过100,000lux，而激光雷达小于50,000lux，结构光更小，只有小于10,000lux。在有效测距方面，双目视觉能达到0.3-50米，激光雷达是0.5-200米，结构光则在0.1-3米。在动态帧率上，双目视觉能达到30-60fps，激光雷达是10-20Hz，结构光是5-15fps。而且双目视觉在雨雾天气下点云密度保持率能超过85%，相比之下激光雷达只有60%，这使得它在复杂光照条件下的农业无人机场景中更具优势。
成本方面，双目视觉相较于激光雷达能降低60-80%的硬件成本。从BOM成本拆解来看，双目模组核心包含CMOS传感器和ISP芯片，量产成本能控制在80美元以内，而激光雷达成本要高很多，16线机械式方案成本约800美元，固态方案（如禾赛AT128）仍需450美元。商业案例方面，比亚迪海鸥车型搭载双目ADAS方案，较激光雷达版本每辆车能节省320美元，有力推动了7万级车型的智能化渗透。
二、核心应用场景商业化进程
（一）智能驾驶领域突破性应用
自动驾驶展了解到，在智能驾驶领域，双目视觉技术有着突破性的应用。以特斯拉FSD纯视觉方案演化为例，从硬件迭代来看，从2016年的HW2.5（单目×8）到2023年的HW4.0（双目×3+单目×4），算力提升了36倍，达到72TOPS，点云生成效率也从2.5ms/帧优化至0.8ms/帧。在算法上，V11版本引入BEV+Transformer架构，长尾场景处理能力提升了3倍，2024年的V12版本更是实现了纯视觉占用网络替代传统高精地图。
商业化方面，全球FSD行驶里程在2024年第一季度已经突破10亿英里，影子模式验证效率较激光雷达方案提升了40%。国产方案也在不断创新，比如比亚迪的“二郎神”三目系统和大疆的成行平台7V方案。比亚迪前视三目（800万像素×3，FOV 120°+60°+30°组合）能实现50-500米多焦段覆盖，量产成本较激光雷达方案下降了62%。大疆7V方案包括4颗环视（200万像素）+2颗侧视（300万像素）+1颗后视（800万像素），支持无GNSS环境下厘米级定位，已经搭载在五菱缤果等7万级车型上。
自动驾驶展了解到，从成本下探趋势来看，双目视觉方案已经从30万级车型逐渐普及到7万级车型。在30万+车型中，像蔚来ET7双目方案成本是1200美元，渗透率18%；15-20万车型中，比亚迪宋Plus双目方案成本580美元，渗透率42%；7万级车型中，五菱缤果双目方案成本220美元，渗透率67%。2023年中国市场双目ADAS装机量突破320万套，同比增速达到89%。
（二）人形机器人感知系统重构
在人形机器人领域，头部厂商的技术路线各有特点。特斯拉Optimus采用28个谐波减速器作为驱动模组，视觉配置是双目×2+ToF×4，静态功耗500W，动态功耗1.2kW，避障精度在0.5m/s移动速度下能达到±3mm，环境建模速度是200ms/帧。小鹏Iron则使用32个行星滚柱丝杠作为驱动模组，视觉配置是三目×1+激光雷达×1，动态功耗800W，避障精度在0.3m/s移动速度下是±5mm，环境建模速度350ms/帧。优必选Walker X采用40个空心杯电机作为驱动模组，视觉配置是六目全景视觉系统，全负荷功耗1.5kW，避障精度在0.2m/s移动速度下能达到±1.5mm，环境建模速度150ms/帧。
这些机器人对核心性能有很高的要求，比如特斯拉Optimus采用多光谱ToF（940nm+1380nm双波段），在30cm距离内能实现±1mm测距精度，动态响应时间小于50ms，比工业机器人标准提升了5倍。小鹏Iron集成视觉（3D点云）+力觉（6轴扭矩传感器）+声呐（40kHz超声波）数据流，采用时间同步误差小于1微秒的FPGA芯片来实现多源信息融合。优必选Walker X搭载自研QRNN算法框架，在NVIDIA Jetson Orin平台实现1.5TOPS/W的能效比，典型场景功耗较传统方案降低40%。
（三）无人机行业应用深化
自动驾驶展了解到，在无人机行业，双目视觉技术的应用也在不断深化。在农业植保场景中，极飞P150无人机搭载双目+毫米波雷达，能实现0.1-5米的超低空飞行，高度控制误差在±2cm以内，药液飘移率从传统单目方案的12%降至3.5%。在测绘巡检场景中，大疆Mavic 3E采用六目视觉系统，复杂地形建模速度能达到2.5平方公里/小时，精度在±5cm以内，在电力巡检场景下，导线断股检测准确率从89%提升至97%。
主流产品也在不断迭代升级，比如大疆Phantom4 Pro六目系统，配置前视双目（30fps）+下视双目（60fps）+红外ToF×2，性能上0-15米高度悬停误差在±0.1m以内，抗风能力达到10m/s，单次建模最大面积扩展至10km²。极飞天目视觉模块，核心参数是4K双目（H.265编码）+RTK定位（厘米级）+AI处理单元（4TOPS算力），在2024年新疆棉田测绘作业中，效率提升了3倍，单日作业量从800亩增至2500亩。
三、产业链关键环节竞争格局
（一）核心硬件供应商分析
在自动驾驶展了解到，核心硬件供应商方面，奥比中光有着很强的竞争力。它拥有1200多项3D视觉专利，自研SLA激光微纳加工技术，能实现0.01mm级结构光编码精度，行业平均是0.05mm。在量产能力上，奥比中光Astra Pro的量产良率能达到98.7%，月产能35万套，而行业标杆英特尔RealSense的量产良率是92.3%，月产能18万套。奥比中光的客户覆盖大疆、华为、比亚迪等，2023年在工业视觉市占率达到71.2%。
芯片解决方案方面，特斯拉FSD芯片和地平线征程系列各有特点。特斯拉FSD 4.0采用7nm制程工艺，算力72TOPS，能效比2.5TOPS/W，典型功耗28W，应用于Model S/X/Y等车型。地平线征程5（J5）采用16nm制程工艺，算力128TOPS，能效比3.8TOPS/W，典型功耗18W，应用于理想L8、长安深蓝SL03等车型。特斯拉采用垂直整合模式，芯片-算法-数据闭环迭代，2024年HW4.0装机量超过200万套。地平线则是开放生态战略，J5芯片出货量在2023年达到150万片，合作车企超过25家。
（二）系统集成商能力矩阵
在车载领域，保隆科技的800万像素三目系统已经实现量产。技术参数上，前视主摄800万像素（HDR 120dB）+侧视200万像素（广角150°），探测距离10-500米动态范围，夜间最低照度0.1lux。在量产指标上，产线自动化率92%，单日产能2400套，良率99.1%，已经搭载在吉利银河L7、长城枭龙MAX等车型上。在环境适应性上，通过了**-40℃至85℃极端温度测试和15G加速度的振动测试**。
自动驾驶展了解到，在机器人领域，元橡科技与10多家头部客户建立了合作生态。它自研的双目ASIC芯片，算力4TOPS，功耗1.2W，立体匹配算法延迟小于5ms。在人形机器人方面，为优必选、达闼提供动态避障（响应时间小于30ms）解决方案；在工业机械臂方面，为新松、埃斯顿提供0.01mm级定位精度解决方案；在服务机器人方面，为普渡、云迹提供多机协同路径规划解决方案。2023年元橡科技的双目模组出货量突破85万套，在服务机器人领域的市占率达到41.3%。
（三）算法层技术突破方向
在算法层，BEV+Transformer架构的演进是一个重要方向。从特斯拉FSD V11到小鹏XNGP 4.0，再到华为ADS 3.0，BEV分辨率、注意力头数量、场景理解维度和推理速度都在不断提升。特斯拉V12版本的占用网络预测精度提升至98.7%，误检率下降至0.07次/千公里。
自动驾驶展了解到，多传感器时空同步融合算法也在不断突破。在时间同步上，采用IEEE 1588v2精密时钟协议，将视觉-激光雷达时间戳偏差压缩至**±10微秒**，行业平均是**±100微秒**。在空间标定上，研发在线自标定算法，标定误差小于0.01°，传统方法误差在0.1°-0.5°。这些技术在小鹏G9城市NGP和大疆L3智驾系统中得到了应用。
四、重点企业竞争力评估
（一）上市公司财务指标对比
奥比中光在2024年预计营收增长率能达到78%，具有技术先发优势。它累计授权专利1432项，其中双目相关专利占比68%，研发投入强度达到营收占比45%。在客户结构上，消费电子（大疆、OPPO）占比52%，汽车电子（比亚迪、蔚来）占比31%，2024年车载订单同比增长320%。不过，其CMOS传感器采购集中度达到82%（索尼供应），地缘政治可能影响供应链安全。
保隆科技的800万像素三目系统良率99.1%，单月交付能力7.2万套。它获得了比亚迪、吉利等车企的5年长约，2024-2028年确定性收入超过45亿元。从估值来看，2024年动态PE为24.21倍，通过PEG估值和DCF测算，显示出一定的估值合理性。
海康威视在机器视觉业务上有23%的毛利率。其业务结构包括工业相机（营收占比62%）和智能读码器（全球市占率28%）。在盈利能力上，与基恩士和康耐视等企业相比，有自身的特色和优势。2024年海康威视发布自研4D毫米波雷达视觉融合方案，目标将机器视觉毛利率提升至28%以上。
（二）未上市独角兽技术储备
元橡科技在双目ASIC芯片研发上取得进展，其算力密度达到[email protected]，能效比3.3TOPS/W，超越Mobileye EyeQ6的2.8TOPS/W，立体匹配算法延时从15ms压缩至4.8ms。2024年第三季度将完成车规级认证，2025年实现12英寸晶圆量产，规划产能5万片/年。它还与地平线联合开发“芯片+算法”交钥匙方案，已导入3家头部Tier1供应商。
自动驾驶展了解到，极目智能在农业无人机视觉系统市场有很强的统治力，2023年农业无人机视觉模块出货量38万套，市占率67.3%。其多光谱融合算法和动态避障性能出色，在商业化验证中，植保作业效率和成本优势明显。
五、行业发展趋势与投资策略
（一）技术迭代风险图谱
自动驾驶展了解到，多模态融合对纯视觉方案构成了挑战。当激光雷达价格下探至200美元/线，与双目视觉价差缩至2.3倍时，毫米波雷达4D成像分辨率突破0.1°×0.1°，动态目标识别准确率提升至97%，相比之下纯视觉方案为92%，融合方案的性能优势开始显现。预计2026年L4级自动驾驶多模态方案渗透率将超过60%。
神经形态视觉传感器也有潜在的颠覆性，动态视觉传感器（DVS）事件驱动特性实现微秒级响应，功耗较传统CMOS降低90%。在商业化进程上，无人机避障、机器人触觉和智能座舱监测等领域将逐步实现应用。
（二）市场空间预测
自动驾驶展了解到，在智能驾驶领域，2025年预计L2+渗透率32%，双目方案占比38%，单车价值量280美元；到2030年，L2+渗透率65%，双目方案占比57%，单车价值量165美元。在服务机器人领域，2025年双目方案占比41%，全球市场规模82亿美元；到2030年，双目方案占比78%，全球市场规模214亿美元。
（三）投资价值评级体系
在技术商业化成熟度模型（TRL）评估中，不同等级的技术处于不同的阶段，投资窗口期也不同。成熟技术（TRL7-9）可配置60%，前沿技术（TRL4-6）配置30%，基础研究（TRL1-3）配置10%。
自动驾驶展了解到，在重点标的配置建议上，硬件端的奥比中光和保隆科技值得关注。奥比中光具有技术先发和专利壁垒优势，给予25倍2024E PE估值。保隆科技的800万像素三目系统市占率有望提升，2024-2026年净利润CAGR 55%。在算法端，要跟踪特斯拉V12占用网络、华为GOD网络迭代进度，关注BEV模型参数突破100亿级的时间节点，同时警惕车企自研算法对第三方供应商的替代风险。
总之，双目视觉技术从原理到商业化应用都有着广阔的前景和深刻的影响，各企业和技术在不断竞争和迭代中推动着行业的发展。
文章来源：半导体产业报告——微信公众号