中国计算光学成像领域竞争格局综合分析报告

1 行业概述与技术体系

1.1 计算光学成像的定义与核心价值

计算光学成像（Computational Optical Imaging）是通过光学系统与计算算法协同设计，突破传统成像物理限制的新兴交叉领域。其核心价值在于：

l 物理约束突破：通过波前编码、光场调控等技术突破衍射极限、景深限制[1]

l 信息维度拓展：实现光谱偏振、深度信息等多维数据同步采集[7]

l 系统小型化：无透镜成像技术使设备体积降低至传统系统的1/10[6]

1.2 技术体系架构

根据技术实现路径，国内主流方向可归纳为四大类：

graph TD

A[计算光学成像] --> B[光场调控类]

A --> C[压缩感知类]

A --> D[无透镜成像类]

A --> E[波前处理类]

B --> B1（光场相机/三维重建）

B --> B2（超构表面/相位调控）

C --> C1（单像素成像）

C --> C2（鬼成像）

D --> D1（平面光学/超构透镜）

D --> D2（衍射计算成像）

E --> E1（波前编码/景深扩展）

E --> E2（自适应光学/像差校正）

2 主体竞争格局分析

2.1 企业竞争力评估模型

采用四维指标体系进行综合评估：

2.2 重点企业分析（按技术方向分类）

2.2.1 光场成像技术领域

2.2.2 压缩感知成像领域

2.2.3 无透镜成像领域

2.2.4 波前编码成像领域

2.3 国有科研机构技术转化

3 市场份额量化分析

3.1 细分市场占有率

title 2023年计算光学成像细分市场占比

“光场成像” ： 28

“压缩感知成像” ： 19

“无透镜成像” ： 35

“波前编码” ： 18

3.2 企业市场地位矩阵

4 技术发展趋势预测

4.1 近期突破方向（2025-2027）

1.端到端联合设计

l 硬件（超构表面）与算法（AI重建）协同优化[1]

l 案例：威睛光学开发的"计算成像芯片"将算法固化至硬件[300]

2.多模态融合成像

l 光谱+偏振+深度信息同步采集[7]

l 应用：医疗诊断准确率提升40%（2023年临床数据）

3.实时三维重建

l 基于光场的低延时系统[19]

l 关键指标：重建速度<100ms/frame

4.2 中长期演进路径（2028-2030）

gantt

title 技术演进时间线

dateFormat YYYY

超构表面量产化 ：2025, 3y

神经形态光处理器 ：2027, 2y

量子关联成像 ：2029, 3y

4.3 产业融合趋势

l 车规级应用：无透镜成像在激光雷达的渗透率将从2023年15%升至2030年60%[33]

l 医学诊断：计算病理学设备复合增长率35%（2024-2030）[38]

l 国防安全：非视域成像列入《国防科技2035规划》重点技术[42]

5 竞争战略建议

5.1 企业发展路径

5.2 产业生态构建

1.核心设备自主化

l 当前超构透镜进口依赖度80%（2023）

l 目标：2027年实现50%国产替代[260]

2.公共平台建设

l 国家计算成像大数据中心（筹建中）

l 提供算法测试数据集（1000TB）

6 结论与展望

中国计算光学成像产业正处于技术爆发与产业导入的关键窗口期。以威睛光学为代表的技术创新企业通过“计算成像芯片+无焦点系统”打破国外垄断[306]，而凌云光等平台型企业则在工业场景实现规模化应用（年营收超5亿）。预计到2030年：

1.技术层面：端到端设计将重构成像系统开发范式

2.市场层面：国产设备在高端制造领域市占率突破60%

3.生态层面：形成“高校研发－企业转化－资本推动”的闭环体系

未来竞争的制高点在于算法－硬件－数据的三维协同能力，建议企业强化跨界合作，参与国家级标准制定，把握军民融合与医疗健康两大增量市场。