立體成像
關注創建者：匿名 創建時間：2026-01-05
立體成像的實例教程
為了實現手機外觀設計的差異化，各家廠商開始在手機背殼上越來越多地應用新型光學成像技術。當前，使用集成成像技術的懸浮成像技術開始被多家手機廠商應用于其高端型號的背板設計上。
懸浮成像技術，又稱空中成像技術，是一種通過特殊的光學裝置將圖像投射到空中，形成懸浮在空中的三維立體影像技術。作為一種全新的顯示和交互技術，懸浮成像技術的獨特魅力體現在其能夠在無實體接觸的情況下實現立體、真實的空中成像，并支持直觀的人機交互體驗。
近年來，在相關企業的積極推動下，搭載這一先進技術的產品正在逐步從實驗室走向市場，實現商業化落地。例如，部分智能座艙、懸浮精靈以及車載顯示產品已成功實現了規模化量產。但由于懸浮成像技術的設計和仿真難度，供應商通常要耗費比通常設計更多的時間成本和打樣次數來獲得理想的產品效果。因此，供應商們需要通過光學仿真軟件來實現最優的產品解決方案。
作為一款專業用于光學設計、環境與視覺模擬系統、成像應用的光學仿真軟件，Ansys Speos提供完美的可視化光學系統和直觀的人機交互平臺。基于三維模型CAD數據，Ansys Speos進行人眼視覺分析和人因環境評估，在產品設計階段對方案可行性進行驗證，在設計前期發現、反饋和處理問題，實現最優的產品解決方案。
基于此，7月18日，Ansys 系列網絡研討會將推出「Ansys 光學在手機背殼立體成像中的應用」主題。在本次研討會中，將介紹通過Ansys Speos搭建和仿真懸浮成像技術的方法，幫助設計者預測產品成像效果，定位設計錯誤，降低打樣次數從而降低設計成本。另外Ansys Speos 支持在VR頭顯中直接觀察懸浮成像效果，相比于普通屏幕，通過VR頭顯，設計者可以直接觀察到產品的懸浮效果，實現對設計更加高效的評估。
展開 </p><p><br></p><p><strong>Zemax完成原理建模與參數精準確定</strong></p><p>本系統基于雙目立體成像原理實現炮膛疵病三維測量，通過Zemax完成原理建模、工況仿真與核心參數優化，為后續設計奠定精準基礎。</p><p><strong>1.核心設計原理仿真</strong>：采用雙鏡頭單圖像傳感器的分離式雙光路設計，僅在直角棱鏡處共光路（避免雜散光），通過Zemax搭建雙目成像模型，模擬待測點成像與視差計算過程，確定雙光路基線距離5mm，既保證立體視差滿足三維測量，又預留足夠觀測空間。加入共用式直角棱鏡，經Zemax仿真驗證，有效保證雙光路光線平行性，大幅降低裝配難度。</p><p class="ql-align-center"><img src="https://img.jishulink.com/202604/imgs/10a1371e2bb6405b8348d66931ad59c4"></p><p class="ql-align-center">圖1 內窺鏡在炮筒內檢測示意圖</p><p><img src="https://img.jishulink.com/202604/imgs/692fa728d3734ed3be13ea653d8d010a"></p><p class="ql-align-center">圖2 雙目立體成像原理</p><p><strong>2.關鍵參數仿真確定</strong>：針對Ф30、Ф37、Ф57、Ф76、Ф85mm5種口徑，在Zemax中設置5個組態模擬不同工況，仿真計算得核心參數：單光路全視場角68°，工作距離1099mm，有效通光口徑＜4.5mm，景深12~40mm；選用2/3"圖像傳感器，設定空間頻率45lp/mm處MTF＞0.2為核心像質指標，確保各口徑下觀測范圍至少包含2條陽線+1條陰線。
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原文信息
原文標題：“Suppressing meta-holographic artifacts by laser coherence tuning（通過激光相干性調控抑制超表面全息偽影）”
第一作者：Yaniv Eliezer
通訊作者：Shumin Xiao、Qinghai Song、Hui Cao
01/超表面全息的偽影困境
全息技術憑借獨特的立體成像效果，展現出強烈的科技應用潛力，而超表面全息作為新型全息技術，可通過一片薄于紙張的器件實現大視場、高分辨率的立體成像，成為極具發展前景的“黑科技”。
然而，相干偽影的存在成為制約其性能提升的關鍵瓶頸，類似精密投影儀因光源與鏡頭瑕疵導致畫面出現雜亂波紋、噪點，嚴重降低成像質量，限制了超表面全息的實際應用。
超表面全息相干偽影的產生主要源于三個核心因素，具體如下：
?納米單元的近場耦合串擾
超表面由數萬計的納米柱（超原子，meta-atoms）構成，設計過程中通常假設單個納米柱獨立工作，但實際應用中，納米柱間距極小，會通過近場耦合產生“串擾”現象，導致納米柱實際光學相位響應偏離預設設計值，進而引發偽影。
?制造工藝的微尺度缺陷
超表面制備需在指甲蓋大小的芯片上加工數十納米粗細的納米柱，其加工難度堪比在頭發絲上刻字，不可避免地會出現加工瑕疵、表面粗糙及結構變形等問題，導致相位調制偏離設計目標，產生偽影缺陷。
?全息算法的先天不足
用于計算全息圖的GS（Gerchberg-Saxton）等經典算法，本身會在成像過程中引入相位奇點（類似圖像上的“漩渦”結構），進而形成暗斑或散斑，成為偽影產生的另一重要誘因。
展開 本文在準靜態和沖擊條件下測試了面板，通過立體成像，圖像相關和三維重建來監控各個塊的位移和旋轉。本文報告了一個基于八面體塊的設計，它不僅比相同材料的整體板材更堅韌（50×）而且也更強（1.2×）。研究結果表明，TIM的強度和韌性沒有上限，它們作為結構和多功能材料具有巨大的潛力。基于本文的實驗，Francois Barthelat教授團隊提出了一個無量綱的“互鎖參數”，可以為研究人員探索未來的架構系統提供指導。
【圖文導讀】
圖1.建筑板的制造步驟。
（A）聚合物結構單元的三維印刷;
（B）將3D打印的塊轉移到基板上;
（C）澆注硅樹脂以制成用作模具的復制品;
（D）從固化的硅氧烷模具中取出3D打印的塊;
（E）將硫酸鈣（CaSO4）壓鑄到硅膠模具中;
（F）將構件組裝并用膠帶轉移到鋁框架中。
圖2.本研究探索的15個建筑面板設計概述：對于每個組，顯示了單個塊的幾何形狀，以及由CaSO塊制成的7×7面板的組件示意圖和圖片。
（A）基于方形內側截面的截頂四面體;
（B）基于六邊形內側部分的截頭八面體;
（C）十二面體。
圖3.架構面板的機械響應。
（A）實驗裝置的示意圖;
（B）在準靜態和沖擊條件下測試由八面體塊制成的建筑板的力-撓度曲線。具有相同面密度的整體板的響應也顯示用于比較。
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</figure>
</figure><p><br></p><p>平臺的核心技術優勢體現在其 Swoptix 多視圖成像系統。該技術允許在探頭不退出被檢區域的前提下，實時切換近/遠對焦及直視/側視視角，不僅大幅縮短檢測周期，還有效降低50%的光學端頭磨損。配合 Swoptix 單屏測量功能，操作者可在全幀畫面中直接完成4mm或6mm標準尺寸的精準測量，避免因切換界面或工具導致的流程中斷。</p><p>在三維建模方面，Evident 獨創的 3DAssist 軟件僅需單光路輸入，即可生成高保真3D模型，突破了傳統雙目立體成像對硬件結構的依賴，簡化系統復雜度的同時保障建模精度。此外，IPLEX One 兼容 ViSOL 工作流，并支持與主流第三方數字平臺無縫對接。其內置的無線遠程操控模塊具備超低延遲點對點通信能力，適用于電磁敏感或高保密性作業環境。</p><p>整機采用輕量化、無纜化設計，配備10英寸高亮度防反射觸摸屏，在強光、雨雪或極端溫度條件下仍保持穩定運行。緊湊機身與短距遠端結構優化了狹小空間內的操作靈活性。設備通過 MIL-STD 跌落測試與 IP 防護認證，兼顧堅固耐用性與人體工學舒適度，適合長時間高強度現場作業。依托全球服務網絡，IPLEX One 始終維持任務就緒狀態，為復雜工業場景提供面向未來的智能化檢測解決方案。</p>
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三維測量與建模
基于立體視覺原理，高端內窺鏡具備了精密測量能力，通過雙物鏡或結構光技術，設備可計算缺陷的長度、深度及面積，特別是3D輔助建模技術（如3DAssist），利用單光路輸入即可生成高保真3D模型，突破了傳統雙目立體成像的硬件限制，為缺陷分析提供了直觀的三維數據支持。
</p><p><br></p><p><strong>Zemax完成原理建模與參數精準確定</strong></p><p>本系統基于雙目立體成像原理實現炮膛疵病三維測量，通過Zemax完成原理建模、工況仿真與核心參數優化，為后續設計奠定精準基礎。
* 3D輔助建模：利用單光路輸入即可生成高保真3D模型（如3DAssist技術），突破了傳統雙目立體成像的硬件限制，為缺陷分析提供了直觀的三維數據支持。
行業應用與未來展望
目前，Wabtec旗下的原奧林巴斯工業內窺鏡解決方案已廣泛應用于航空航天、能源電力、汽車制造及石油化工等領域。
這一組合對自動駕駛去眩光與深度估計、醫療內窺鏡的立體成像具有關鍵價值。
路徑三：光譜 + 相位。 將高光譜成像與相位編碼景深擴展技術集成，實現材質識別與三維輪廓的同步獲取。這一組合在工業檢測（同時識別缺陷材質與三維位置）和醫療內窺鏡（同時識別病變組織與立體結構）中具有獨特優勢。
三條路徑從TRL 3-4推進至TRL 6-7，工業級兩維融合傳感器率先落地，消費級應用開始探索。
，展現出強烈的科技應用潛力，而超表面全息作為新型全息技術，可通過一片薄于紙張的器件實現大視場、高分辨率的立體成像，成為極具發展前景的“黑科技”。
</p><p>在三維建模方面，Evident 獨創的 3DAssist 軟件僅需單光路輸入，即可生成高保真3D模型，突破了傳統雙目立體成像對硬件結構的依賴，簡化系統復雜度的同時保障建模精度。此外，IPLEX One 兼容 ViSOL 工作流，并支持與主流第三方數字平臺無縫對接。其內置的無線遠程操控模塊具備超低延遲點對點通信能力，適用于電磁敏感或高保密性作業環境。
SZ系列奧林巴斯光學顯微鏡6個月前
雙光路立體成像設計能精準還原樣品的三維形貌與深度信息，在電子元件檢測、精密裝配、表面缺陷識別等操作性任務中表現突出。用戶僅需放置樣品、開啟光源并調節目鏡，即可通過變倍旋鈕實現連續放大，無需頻繁更換物鏡，大幅簡化操作流程。
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