北京(jing)2023年1月18日  /美通社/ -- 微云全息(xi)公(gong)(gong)司(si)(納(na)斯達克(ke):HOLO)（以下簡稱為"HOLO"或"公(gong)(gong)司(si)"），一家(jia)提供全息(xi)數(shu)字(zi)(zi)孿生技(ji)術(shu)服(fu)務提供商(shang)，開發多套算法支持(chi)基于計算機(ji)圖像技(ji)術(shu)生成3D全息(xi)數(shu)字(zi)(zi)內容(rong)。本(ben)算法為公(gong)(gong)司(si)自主(zhu)研發的(de)成果，有利于公(gong)(gong)司(si)進(jin)一步完善知識產權保護(hu)體(ti)系，保持(chi)技(ji)術(shu)領先(xian)地位(wei)，提升公(gong)(gong)司(si)的(de)核心競爭力。

微(wei)云全(quan)息(xi)根(gen)據計(ji)(ji)算(suan)機(ji)生成全(quan)息(xi)技術（CGH,Computer-Generated Holography）面臨的各種(zhong)問題(ti)，關鍵是(shi)(shi)效(xiao)率(lv)問題(ti)，研究和應用了CGH多個(ge)算(suan)法(fa)(fa)，并(bing)對(dui)(dui)其進行優化(hua)以提高效(xiao)率(lv)和提高3D全(quan)息(xi)數字圖像(xiang)的質(zhi)量(liang)。微(wei)云全(quan)息(xi)在CGH計(ji)(ji)算(suan)中(zhong)，通過對(dui)(dui)3D對(dui)(dui)象分解(jie)為多個(ge)基(ji)本(ben)單元，然(ran)后3D對(dui)(dui)象進行景深數據編(bian)輯合成疊加所有基(ji)本(ben)單元數據來(lai)獲得(de)全(quan)息(xi)數字圖像(xiang)。因此，CGH涉及巨大的計(ji)(ji)算(suan)量(liang)，實現實時的動態全(quan)息(xi)3D顯示是(shi)(shi)一個(ge)很大的挑戰。特別(bie)是(shi)(shi)在3D對(dui)(dui)象復雜(za)且全(quan)息(xi)數字圖像(xiang)尺寸大的情況(kuang)。微(wei)云全(quan)息(xi)基(ji)于點陣的算(suan)法(fa)(fa)、基(ji)于多邊(bian)形的算(suan)法(fa)(fa)和基(ji)于分層的算(suan)法(fa)(fa)，3個(ge)方案來(lai)提高計(ji)(ji)算(suan)效(xiao)率(lv)，將優化(hua)算(suan)法(fa)(fa)應用在CGH之中(zhong)。

微(wei)云(yun)全(quan)(quan)(quan)(quan)息(xi)(xi)基(ji)(ji)于點(dian)(dian)陣算(suan)(suan)(suan)(suan)(suan)(suan)(suan)法(fa)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)CGH，將3D全(quan)(quan)(quan)(quan)息(xi)(xi)對(dui)象由數(shu)百萬個(ge)點(dian)(dian)陣表(biao)示(shi)，對(dui)象的(de)(de)(de)(de)(de)(de)每一(yi)個(ge)像(xiang)素由一(yi)個(ge)點(dian)(dian)表(biao)示(shi)，照射全(quan)(quan)(quan)(quan)息(xi)(xi)數(shu)字內(nei)(nei)容的(de)(de)(de)(de)(de)(de)球面(mian)波，全(quan)(quan)(quan)(quan)息(xi)(xi)數(shu)字內(nei)(nei)容的(de)(de)(de)(de)(de)(de)復振(zhen)幅分布可(ke)以(yi)(yi)(yi)通(tong)過疊(die)加(jia)所(suo)有(you)目標點(dian)(dian)來獲得(de)，通(tong)過提(ti)前計(ji)(ji)算(suan)(suan)(suan)(suan)(suan)(suan)(suan)所(suo)有(you)可(ke)能(neng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)對(dui)象的(de)(de)(de)(de)(de)(de)點(dian)(dian)并(bing)(bing)將其(qi)存(cun)儲在(zai)(zai)計(ji)(ji)算(suan)(suan)(suan)(suan)(suan)(suan)(suan)機預先判斷中(zhong)，可(ke)以(yi)(yi)(yi)大大減(jian)少計(ji)(ji)算(suan)(suan)(suan)(suan)(suan)(suan)(suan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)負(fu)擔。在(zai)(zai)微(wei)云(yun)全(quan)(quan)(quan)(quan)息(xi)(xi)基(ji)(ji)于點(dian)(dian)陣算(suan)(suan)(suan)(suan)(suan)(suan)(suan)法(fa)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)CGH中(zhong)，還可(ke)以(yi)(yi)(yi)通(tong)過在(zai)(zai)線和離(li)線對(dui)算(suan)(suan)(suan)(suan)(suan)(suan)(suan)法(fa)進(jin)行優化，可(ke)在(zai)(zai)離(li)線計(ji)(ji)算(suan)(suan)(suan)(suan)(suan)(suan)(suan)出來預3D全(quan)(quan)(quan)(quan)息(xi)(xi)數(shu)字點(dian)(dian)陣數(shu)據并(bing)(bing)存(cun)儲在(zai)(zai)表(biao)中(zhong)，加(jia)快了(le)(le)(le)全(quan)(quan)(quan)(quan)息(xi)(xi)圖的(de)(de)(de)(de)(de)(de)生(sheng)成速度。此(ci)外，為(wei)(wei)減(jian)少3D全(quan)(quan)(quan)(quan)息(xi)(xi)數(shu)字內(nei)(nei)容對(dui)內(nei)(nei)存(cun)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)量(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)占(zhan)用，通(tong)過微(wei)云(yun)全(quan)(quan)(quan)(quan)息(xi)(xi)基(ji)(ji)于點(dian)(dian)陣算(suan)(suan)(suan)(suan)(suan)(suan)(suan)法(fa)，可(ke)以(yi)(yi)(yi)在(zai)(zai)一(yi)個(ge)3D全(quan)(quan)(quan)(quan)息(xi)(xi)對(dui)象沿軸向劃(hua)分為(wei)(wei)多個(ge)2D切片(pian)平面(mian)并(bing)(bing)且(qie)只有(you)每個(ge)切片(pian)平面(mian)中(zhong)心對(dui)象點(dian)(dian)為(wei)(wei)主，其(qi)他目標點(dian)(dian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)可(ke)以(yi)(yi)(yi)根(gen)據空(kong)間坐標中(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)相(xiang)(xiang)對(dui)位置(zhi)關系，將同(tong)平面(mian)內(nei)(nei)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)點(dian)(dian)陣移位計(ji)(ji)算(suan)(suan)(suan)(suan)(suan)(suan)(suan)出來，通(tong)過將所(suo)有(you)目標點(dian)(dian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)偏移相(xiang)(xiang)加(jia)乘相(xiang)(xiang)應的(de)(de)(de)(de)(de)(de)振(zhen)幅得(de)到結果(guo)，以(yi)(yi)(yi)此(ci)來減(jian)少計(ji)(ji)算(suan)(suan)(suan)(suan)(suan)(suan)(suan)量(liang)，同(tong)時為(wei)(wei)了(le)(le)(le)減(jian)少內(nei)(nei)存(cun)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)占(zhan)用量(liang)。通(tong)過微(wei)云(yun)全(quan)(quan)(quan)(quan)息(xi)(xi)CGH點(dian)(dian)陣算(suan)(suan)(suan)(suan)(suan)(suan)(suan)法(fa)不僅可(ke)以(yi)(yi)(yi)完(wan)整保(bao)留了(le)(le)(le)全(quan)(quan)(quan)(quan)息(xi)(xi)數(shu)字圖像(xiang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)完(wan)整相(xiang)(xiang)位與景深(shen)數(shu)據而且(qie)提(ti)高了(le)(le)(le)整體(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)計(ji)(ji)算(suan)(suan)(suan)(suan)(suan)(suan)(suan)效率。

在(zai)(zai)微(wei)(wei)云全(quan)(quan)息(xi)(xi)(xi)基(ji)于點(dian)陣算(suan)(suan)(suan)(suan)(suan)(suan)法(fa)(fa)的(de)(de)(de)(de)(de)CGH中(zhong)(zhong)，加(jia)快(kuai)計(ji)(ji)(ji)算(suan)(suan)(suan)(suan)(suan)(suan)速(su)度的(de)(de)(de)(de)(de)另一種方法(fa)(fa)是(shi)(shi)減少每個(ge)(ge)對象點(dian)的(de)(de)(de)(de)(de)計(ji)(ji)(ji)算(suan)(suan)(suan)(suan)(suan)(suan)區域。如在(zai)(zai)我們不需(xu)要(yao)百(bai)萬級點(dian)陣數(shu)(shu)(shu)據的(de)(de)(de)(de)(de)高精度全(quan)(quan)息(xi)(xi)(xi)數(shu)(shu)(shu)字(zi)圖像內(nei)容時，或在(zai)(zai)同一圖層或幀的(de)(de)(de)(de)(de)某些(xie)區域不需(xu)要(yao)更高精度的(de)(de)(de)(de)(de)情況下(xia)，我們可(ke)(ke)以(yi)采(cai)取(qu)基(ji)于多(duo)(duo)(duo)(duo)邊(bian)(bian)(bian)(bian)(bian)形(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)全(quan)(quan)息(xi)(xi)(xi)數(shu)(shu)(shu)字(zi)內(nei)容算(suan)(suan)(suan)(suan)(suan)(suan)法(fa)(fa)，微(wei)(wei)云全(quan)(quan)息(xi)(xi)(xi)基(ji)于多(duo)(duo)(duo)(duo)邊(bian)(bian)(bian)(bian)(bian)形(xing)(xing)算(suan)(suan)(suan)(suan)(suan)(suan)法(fa)(fa)，顧名思(si)義算(suan)(suan)(suan)(suan)(suan)(suan)法(fa)(fa)將3D全(quan)(quan)息(xi)(xi)(xi)對象，視作數(shu)(shu)(shu)千(qian)個(ge)(ge)多(duo)(duo)(duo)(duo)邊(bian)(bian)(bian)(bian)(bian)形(xing)(xing)而(er)不是(shi)(shi)數(shu)(shu)(shu)百(bai)萬個(ge)(ge)點(dian)。這樣(yang)，計(ji)(ji)(ji)算(suan)(suan)(suan)(suan)(suan)(suan)單元的(de)(de)(de)(de)(de)數(shu)(shu)(shu)量(liang)顯著減少。在(zai)(zai)微(wei)(wei)云全(quan)(quan)息(xi)(xi)(xi)基(ji)于多(duo)(duo)(duo)(duo)邊(bian)(bian)(bian)(bian)(bian)形(xing)(xing)算(suan)(suan)(suan)(suan)(suan)(suan)法(fa)(fa)的(de)(de)(de)(de)(de)CGH中(zhong)(zhong)，將每個(ge)(ge)多(duo)(duo)(duo)(duo)邊(bian)(bian)(bian)(bian)(bian)形(xing)(xing)視為(wei)一個(ge)(ge)多(duo)(duo)(duo)(duo)邊(bian)(bian)(bian)(bian)(bian)形(xing)(xing)孔(kong)徑(jing)，通過添加(jia)所有(you)多(duo)(duo)(duo)(duo)邊(bian)(bian)(bian)(bian)(bian)形(xing)(xing)孔(kong)徑(jing)的(de)(de)(de)(de)(de)衍(yan)射圖得到CGH，此外，結合計(ji)(ji)(ji)算(suan)(suan)(suan)(suan)(suan)(suan)機(ji)圖形(xing)(xing)學的(de)(de)(de)(de)(de)渲(xuan)染算(suan)(suan)(suan)(suan)(suan)(suan)法(fa)(fa)，微(wei)(wei)云全(quan)(quan)息(xi)(xi)(xi)基(ji)于多(duo)(duo)(duo)(duo)邊(bian)(bian)(bian)(bian)(bian)形(xing)(xing)算(suan)(suan)(suan)(suan)(suan)(suan)法(fa)(fa)可(ke)(ke)以(yi)輕松(song)地為(wei)3D場(chang)景(jing)添加(jia)紋(wen)理(li)和(he)(he)陰影。基(ji)于多(duo)(duo)(duo)(duo)邊(bian)(bian)(bian)(bian)(bian)形(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)算(suan)(suan)(suan)(suan)(suan)(suan)法(fa)(fa)的(de)(de)(de)(de)(de)核心(xin)問(wen)題，是(shi)(shi)傾斜(xie)平(ping)面和(he)(he)全(quan)(quan)息(xi)(xi)(xi)平(ping)面之間的(de)(de)(de)(de)(de)衍(yan)射計(ji)(ji)(ji)算(suan)(suan)(suan)(suan)(suan)(suan)。在(zai)(zai)該算(suan)(suan)(suan)(suan)(suan)(suan)法(fa)(fa)中(zhong)(zhong)，3D全(quan)(quan)息(xi)(xi)(xi)對象被分成數(shu)(shu)(shu)千(qian)個(ge)(ge)傾斜(xie)的(de)(de)(de)(de)(de)多(duo)(duo)(duo)(duo)邊(bian)(bian)(bian)(bian)(bian)形(xing)(xing)，這些(xie)多(duo)(duo)(duo)(duo)邊(bian)(bian)(bian)(bian)(bian)形(xing)(xing)并不平(ping)行于平(ping)面圖層。基(ji)于多(duo)(duo)(duo)(duo)邊(bian)(bian)(bian)(bian)(bian)形(xing)(xing)算(suan)(suan)(suan)(suan)(suan)(suan)法(fa)(fa)定義局部坐(zuo)標系中(zhong)(zhong)具有(you)振(zhen)幅和(he)(he)相位函數(shu)(shu)(shu)的(de)(de)(de)(de)(de)基(ji)礎(chu)多(duo)(duo)(duo)(duo)邊(bian)(bian)(bian)(bian)(bian)形(xing)(xing)，并首先計(ji)(ji)(ji)算(suan)(suan)(suan)(suan)(suan)(suan)其(qi)頻(pin)譜(pu)。然后利(li)用矩(ju)(ju)(ju)陣，從基(ji)礎(chu)多(duo)(duo)(duo)(duo)邊(bian)(bian)(bian)(bian)(bian)形(xing)(xing)和(he)(he)傾斜(xie)多(duo)(duo)(duo)(duo)邊(bian)(bian)(bian)(bian)(bian)形(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)頂(ding)點(dian)向(xiang)量(liang)計(ji)(ji)(ji)算(suan)(suan)(suan)(suan)(suan)(suan)三維變換矩(ju)(ju)(ju)陣中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)核心(xin)參(can)數(shu)(shu)(shu)。3D全(quan)(quan)息(xi)(xi)(xi)變換包含三維空間中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)平(ping)移、旋轉(zhuan)和(he)(he)縮放變換，因此可(ke)(ke)以(yi)使用三維變換矩(ju)(ju)(ju)陣中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)核心(xin)參(can)數(shu)(shu)(shu)一步計(ji)(ji)(ji)算(suan)(suan)(suan)(suan)(suan)(suan)CGH，來節(jie)省多(duo)(duo)(duo)(duo)邊(bian)(bian)(bian)(bian)(bian)形(xing)(xing)描繪(hui)，不需(xu)要(yao)額外的(de)(de)(de)(de)(de)擴散計(ji)(ji)(ji)算(suan)(suan)(suan)(suan)(suan)(suan)，也沒有(you)深度限制(zhi)。為(wei)了加(jia)快(kuai)計(ji)(ji)(ji)算(suan)(suan)(suan)(suan)(suan)(suan)速(su)度，采(cai)用基(ji)于多(duo)(duo)(duo)(duo)邊(bian)(bian)(bian)(bian)(bian)形(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)全(quan)(quan)解(jie)析(xi)算(suan)(suan)(suan)(suan)(suan)(suan)法(fa)(fa)，可(ke)(ke)以(yi)從基(ji)礎(chu)多(duo)(duo)(duo)(duo)邊(bian)(bian)(bian)(bian)(bian)形(xing)(xing)中(zhong)(zhong)明確表示出其(qi)解(jie)析(xi)譜(pu)。使用基(ji)礎(chu)多(duo)(duo)(duo)(duo)邊(bian)(bian)(bian)(bian)(bian)形(xing)(xing)和(he)(he)傾斜(xie)多(duo)(duo)(duo)(duo)邊(bian)(bian)(bian)(bian)(bian)形(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)，變換矩(ju)(ju)(ju)陣的(de)(de)(de)(de)(de)解(jie)析(xi)譜(pu)計(ji)(ji)(ji)算(suan)(suan)(suan)(suan)(suan)(suan)出全(quan)(quan)息(xi)(xi)(xi)平(ping)面中(zhong)(zhong)任意多(duo)(duo)(duo)(duo)邊(bian)(bian)(bian)(bian)(bian)形(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)全(quan)(quan)局角譜(pu)。

微(wei)云(yun)全息(xi)(xi)基(ji)(ji)于(yu)點陣(zhen)的(de)算(suan)(suan)(suan)法(fa)(fa)和(he)基(ji)(ji)于(yu)多邊形(xing)算(suan)(suan)(suan)法(fa)(fa)，都可以提供(gong)3D場景的(de)精(jing)確(que)幾何信(xin)息(xi)(xi)，但(dan)其計(ji)算(suan)(suan)(suan)量(liang)仍然很大。微(wei)云(yun)全息(xi)(xi)開(kai)發了(le)基(ji)(ji)于(yu)層(ceng)(ceng)的(de)算(suan)(suan)(suan)法(fa)(fa)以減少計(ji)算(suan)(suan)(suan)單元并加快計(ji)算(suan)(suan)(suan)速度。在基(ji)(ji)于(yu)層(ceng)(ceng)的(de)算(suan)(suan)(suan)法(fa)(fa)中，將3D全息(xi)(xi)對象劃分為(wei)平(ping)行于(yu)全息(xi)(xi)平(ping)面的(de)幾層(ceng)(ceng)，并且每層(ceng)(ceng)被視(shi)為(wei)一(yi)個獨立的(de)計(ji)算(suan)(suan)(suan)單元。然后利用(yong)衍射計(ji)算(suan)(suan)(suan)每層(ceng)(ceng)的(de)子全息(xi)(xi)圖，通(tong)過疊加所(suo)有(you)子全息(xi)(xi)圖得(de)到(dao)CGH。因為(wei)人眼的(de)分辨(bian)率(lv)有(you)限，基(ji)(ji)于(yu)層(ceng)(ceng)的(de)算(suan)(suan)(suan)法(fa)(fa)比基(ji)(ji)于(yu)點陣(zhen)的(de)算(suan)(suan)(suan)法(fa)(fa)和(he)基(ji)(ji)于(yu)多邊形(xing)算(suan)(suan)(suan)法(fa)(fa)，計(ji)算(suan)(suan)(suan)單元更(geng)小。微(wei)云(yun)全息(xi)(xi)基(ji)(ji)于(yu)層(ceng)(ceng)算(suan)(suan)(suan)法(fa)(fa)的(de)CGH，也采用(yong)了(le)角(jiao)譜法(fa)(fa)，避免(mian)了(le)近(jin)軸近(jin)似(si)，計(ji)算(suan)(suan)(suan)了(le)精(jing)確(que)的(de)衍射場，優化基(ji)(ji)于(yu)層(ceng)(ceng)的(de)算(suan)(suan)(suan)法(fa)(fa)來(lai)加快計(ji)算(suan)(suan)(suan)速度。

微(wei)(wei)云(yun)全(quan)息(xi)基于(yu)(yu)點陣算(suan)法、基于(yu)(yu)多邊形算(suan)法和(he)(he)基于(yu)(yu)層的算(suan)法，應用(yong)于(yu)(yu)不(bu)同(tong)(tong)的客戶和(he)(he)場景的需要(yao)，可(ke)根據不(bu)同(tong)(tong)的需求應用(yong)在(zai)(zai)(zai)不(bu)同(tong)(tong)的3D全(quan)息(xi)數字(zi)(zi)內(nei)(nei)容或同(tong)(tong)一3D全(quan)息(xi)數字(zi)(zi)內(nei)(nei)容制作(zuo)，旨在(zai)(zai)(zai)優化計算(suan)方法和(he)(he)提高計算(suan)的效(xiao)率，可(ke)以實現(xian)快(kuai)速生成全(quan)息(xi)數字(zi)(zi)內(nei)(nei)容，在(zai)(zai)(zai)現(xian)在(zai)(zai)(zai)各行業(ye)如直播、娛(yu)樂、電商、教育等行業(ye)都在(zai)(zai)(zai)讓內(nei)(nei)容走(zou)向(xiang)3D全(quan)息(xi)化的今天有著非(fei)常(chang)積極的促進(jin)作(zuo)用(yong)，各行業(ye)都需要(yao)3D全(quan)息(xi)內(nei)(nei)容或產品展(zhan)示輕量化服務以加快(kuai)終端的響(xiang)應效(xiao)率，因此(ci)微(wei)(wei)云(yun)全(quan)息(xi)開發的3D全(quan)息(xi)數字(zi)(zi)內(nei)(nei)容算(suan)法有效(xiao)提高計算(suan)效(xiao)率，有著非(fei)常(chang)重要(yao)的行業(ye)意義和(he)(he)應用(yong)價值。

關于.微云全息

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