立體成像的案例
懸浮成像技術與VR，Ansys Speos光學在手機背殼立體成像中的應用
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 Zemax案例 | 用于炮膛檢測的內窺鏡光學系統設計的精準化解決方案
</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。
展開 激光空間相干性調控 | 超表面全息偽影抑制的新策略
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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 麥吉爾大學PANS助力建筑材料飛躍：同時提高拓撲互鎖陶瓷的強度和韌性
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。
展開 
奧林巴斯工業內窺鏡IPLEX One
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</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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該系列以寬變倍比、高數值孔徑（NA）和卓越成像質量為核心優勢，支持從宏觀輪廓到微觀細節的無縫連續觀察，顯著提升圖像精度與操作效率。
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然后, 我逆立體成像到球體, 其中的圓圈成為緯度圈，然后在每一個圈外圍做一個管. ' 可再生資源 ' （Renewable Resource）也大體相同，只是在每個圓上是單獨的點, 我只在最后的圖像中顯示半個球體，而不是整個球體。
當問及他如何看待數學與美學之間的哲學關系時，他說："成為數學家的過程，就是一種非常獨特的審美觀不斷成長的過程，它告訴你一個論點或理論是美麗的還是丑陋的， 當然這一點或許被過分強調了，仿佛成了一種陳詞濫調。"
然而, Shonkwiler 繼續就這個問題談下去。"我確實認為, 一個有趣的數學可視化往往有強烈的視覺吸引力，即使在傳統意義上并不美麗。這可能只是我的偏見, 所以肯定有一個經驗問題——是否真的美，如果是，為什么，你可能會進行一個形而上或認識論的權衡。但無論如何, 我認為找到那些視覺上引人注目的數學片段, 然后納入一些傳統的美學觀點，并試著把它們呈現出來，是一個有趣的挑戰。這些年來, 我覺得我已經變得稍微好一些了, 但我肯定還在學習和探索。
下圖是 Shonkwiler 在科羅拉多州博爾德市舉辦的 MediaLive x Ello: 國際 GIF 競賽的現場照片，他正在展示他的 GIF 作品：
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機器人視覺三維成像技術全解析
圖6 立體視覺三維成像示意圖
立體視覺可分為被動和主動兩種形式。被動視覺成像只依賴相機接收到的由目標場景產生的光輻射信息，該輻射信息通過2D圖像像素灰度值進行度量。被動視覺常用于特定條件下的3D成像場合，如室內、目標場景光輻射動態范圍不大和無遮擋；場景表面非光滑，且紋理清晰，容易通過立體匹配尋找匹配點；或者像大多數工業零部件，幾何規則明顯，控制點比較容易確定等。
主動立體視覺是利用光調制（如編碼結構光、激光調制等）照射目標場景，對目標場景表面的點進行編碼標記，然后對獲取的場景圖像進行解碼，以便可靠地求得圖像之間的匹配點，再通過三角法求解場景的3D結構。主動立體視覺的優點是抗干擾性能強、對環境要求不高（如通過帶通濾波消除環境光干擾），3D測量精度、重復性和可靠性高；缺點是對于結構復雜的場景容易產生遮擋問題。
基于結構光測量技術和3D物體識別技術開發的機器人3D視覺引導系統，可對較大測量深度范圍內散亂堆放的零件進行全自由的定位和拾取。相比傳統的2D視覺定位方式只能對固定深度零件進行識別且只能獲取零件的部分自由度的位置信息，具有更高的應用柔性和更大的檢測范圍。可為機床上下料、零件分揀、碼垛堆疊等工業問題提供有效的自動化解決方案。
展開 
Wabtec原奧林巴斯工業內窺鏡解決方案
核心的Swoptix多視圖成像技術，允許在不退出檢測區域的情況下，實時切換對焦距離和觀察視角（直視/側視），極大提升了檢測效率。
成像與測量技術：從“看清”到“量化”
工業檢測的終極目標不僅是發現缺陷，更是為了量化風險。
圖像處理與增強
面對油污、高反光或低照度環境，現代內窺鏡集成了先進的算法：
* 降噪技術：過濾低光照下的隨機噪聲，提升信噪比。
* 動態范圍擴展：平衡燃燒室或焊縫檢測中的明暗對比，確保細節清晰。
* 防油與畸變校正：特殊物鏡設計配合算法，實時校正魚眼畸變并自動排油，提供真實視覺反饋。
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。
* 超廣角立體測量：擴展了測量的視場角，使得在大空間內也能進行精準測量。
* 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。從檢查渦輪發動機葉片的微裂紋，到探測風力發電機齒輪箱的磨損，這些設備始終守護著關鍵資產的安全。
隨著Wabtec數字智能戰略的推進，未來工業內窺鏡將進一步融合人工智能技術，具備更強的自動缺陷識別（ADR）能力，實現從單一光學工具向集成像、測量、分析于一體的智能檢測平臺的全面進化。
展開 從“工業之眼”到“智能平臺”：Evident原奧林巴斯便攜式工業內窺鏡的技術重構
軟件定義與模塊化
第十代產品（如IPLEX One）標志著內窺鏡進入了“軟件定義”時代，通過硬件與軟件的解耦，用戶可在統一架構上通過授權解鎖不同性能，核心的Swoptix多視圖成像技術，允許操作者在不退出檢測區域的情況下，實時切換對焦距離與觀察視角，極大地提升了檢測效率。
視覺增強與量化分析：從“看見”到“洞察”
工業檢測的終極目標不僅是發現異常，更是為了量化風險，內窺鏡通過先進的算法與光學技術，賦予了檢測人員“透視”與“測量”的能力。
圖像處理算法
面對油污、高反光或極暗環境，設備集成了強大的圖像處理引擎，降噪技術有效提升了低照度下的信噪比；動態范圍擴展技術平衡了燃燒室或焊縫檢測中的明暗反差；特殊的物鏡設計配合算法，能實時校正魚眼畸變并自動排油，確保視覺反饋的真實性。
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。
行業應用與未來展望
目前，這一技術體系已廣泛應用于航空航天、能源電力、汽車制造及石油化工等關鍵領域，從檢查渦輪葉片的微裂紋，到監測風力發電機齒輪箱的磨損，視頻內窺鏡已成為保障關鍵資產安全運行的核心工具。
隨著人工智能技術的深度融合，便攜式工業內窺鏡正逐步具備自動缺陷識別（ADR）能力，以后它將從單一的光學工具，徹底演變為集高清成像、三維測量、AI分析于一體的智能檢測平臺，持續守護工業系統的脈絡與肌理。
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