计算光学带来的成像革命

本书以科普的形式，详细阐述了计算光学成像的基础知识和实践应用。 ?$z.K>S5  
通过专题讲解的形式，深入浅出地讲述了光场、光学系统设计、偏振、散射成像、相位、计算照明、计算光学成像中的数学问题、计算成像的编码等计算光学成像的关键技术，阐述了超快成像技术、计算探测器、深度学习、超分辨率、量子成像、微纳光学等前沿技术与计算光学成像的融合。 'R9g7,53R  
本书用通俗易懂的语言、形象直观的插图，将计算光学成像技术娓娓道来，不仅可以为计算光学和光学成像等领域的初学者建立一个完整的理论体系，帮助其更好地理解这门学科；而且能够为广大计算光学领域的从业人员提供参考，使其短时间内对某个专题有较为深入的认识，更好地做好研究和应用工作。 K"<*a"1I  
4'Xgk
8)  
C+F*690
h  
Qn:kz*:  
 T7$S_  
sk2%  
目录 2UP,Tgn..  
Q0_>'sEM  
下一代光电成像技术：计算光学成像 001 YCy22@C  
1. 什么是计算光学成像 002 [U\
(G  
2. 为何要发展计算成像 003 )F pJ1  
3. 计算成像发展过程中面临哪些问题 004 -Dzsa  
4. 计算成像有哪些种类 006 99OD=pxQ  
5. 计算成像发展的现状怎么样 007 0{^H]Y  
6. 计算成像的未来是什么 007 VY+>=!  
#\4 b:dv  
光场：计算光学的灵魂 009 jU=<
r  
1. 什么是光场 010 wk\L*\@Y}  
2. 从物理学的角度看光场 011 },+~F8B  
3. “全”光场的意义是什么 015 F6S~$
<  
4. 如何测量“全”光场 016 49 }{R/:  
5. 光场对计算光学的推动 018 b X)|MiWI  
jN/C'\QL  
光学系统设计，何去何从 021 znZ7*S >6\  
1. 熟悉的光学镜头 022 y/_wx(2  
2. 球面、非球面、自由曲面到超透镜 024 MZ#T^Y  
3. 极简光学系统设计 028 O.k\]'  
4. 计算光学系统设计 029 !0
Q8iW:  
o*ANi;1]&B  
偏振：古老却依然很新鲜 031 %85Icg  
1. 漫长的偏振历史 032 dEp/dd~(&  
2. “*所不能”的偏振 035 (:\LWJX0=  
3. 偏振探测器——偏振成像走向广阔市场的钥匙 041 FfMnul  
4. 偏振成像的未来是什么 043 We`'>'W0  
8SnS~._9  
散射成像：又爱又恨的散射 045 [cU,!={  
1. 无处不在的散射 046 mog9jw  
2. “开挂”的散射成像 052  s&*yk p  
3. “被炒作”的散射成像 057 ~%y\@x7I  
4. 散射成像的未来 059 5)+F(  
kI*UkM-  
相位，到底是个啥 061 IlLn4Iw  
1. 相位到底是什么 062 *,#q'!Hq  
2. 相位能干什么 065 #Ws53mT  
3. 怎么用好相位 071 OM96`  
PDw{R]V+  
计算照明，你是计算成像的“金箍棒” 073 (;6s)z  
1. 什么是计算照明 074 ZL%VOxYqi  
2. 为什么要计算照明 075 ValS8V*N1  
3. 计算照明拥有美好的未来 083 WPY8C3XO  
a&/HSf_G  
计算光学成像中的数学问题思考 085 K&pM o.  
1. 0≠1，数字与模拟的对决 086 ER|!KtCSM  
2. 再见了，无穷 089 Q5E:|)G  
3. 除以0，你躲得了初一，逃不了十五 090 p$!@I  
4. 歧路亡羊——一对多映射问题 092 'M%5v'$y  
5. 虚做实来实亦虚——相位恢复 095 {y);vHf$  
6. 相关 097 ` %' z  
7. 尾声 099 R "E<8w  
^o%_W0_r  
计算成像的编码，该怎么编 101 (zah890//  
1. 编码到底是什么 102 ]G1R0
Q  
2. 为什么要编码？我们该怎么编码 104 jmW^`%;7  
3. 如何评价编码 107 \ sf!  
4. 编码的未来如何 109 ~%aJFs  
irFc}.dI  
偏振为什么能三维成像 111 S|2VP8xY9  
1. 寻找另一个维度的代价 112 mrnxI#6  
2. 偏振三维成像的原理 117 +G!v!(Ob+  
3. 偏振成像系统与偏振三维成像卫星载荷 120 :Kay$r0+  
4. 影响偏振三维成像的因素 123 Z>{*ISvpq  
5. 更广阔的应用前景 124 !d4HN.a7+u  
|(%AM*n  
再论计算成像——应用篇 127 3}M\c)
 
1. 手机摄影 129 3bH5C3(u  
2. 监控 131 >6K4b/.5w  
3. 汽车自动驾驶 133 M]0^ind  
4. 光学遥感 135 RV]a%mVlM  
5. 医学检查与手术 136 _[$# b]V  
6. 工业检测 138 j7sU0"7^  
7. 军事应用 141 Hs<n^fyf  
8. 总结 141 q}Rlo/R  
_SF!T6A  
天下武功，唯快不破——超快成像技术 143 DB Xm  
1. 什么是超快成像（高速摄影） 144 GEi MmH?  
2. 超快成像的发展历程 147 1,u{&%yL"w  
3. 超快成像分类 153 x[}06k'  
4. 超快成像存在的问题和未来 155 (1y='L2rj  
5. 尾声 157 W%zmD Hk~  
77_g}N  
千呼万唤不出来的计算探测器 159 H:E5xz3VQ  
1. 人眼，视觉与仿生 160 :xN8R^(  
2. 从胶片到CCD和CMOS 163 Uf[T_  
3. 什么是计算探测器 165 b.6ZfB,+G  
4. 探测器的未来是什么 170 o~}1oN  
5. 总结 171 ?7rD42\8H  
G*Ib^;$u  
深度学习：你行不行 173 09x+Tko9;*  
1. 源起 174 p9w%kM?  
2. 兴盛 177 |?|K\UF(Y  
3. 失败 180 wjg}[R@!  
4. 求败 182 g?$e^ls  

!a)s`  
超分辨率，到底超了谁 183 |3"NwM>  
1. 分辨率的定义 185 1[[TB .xF  
2. 衍射极限与分辨率 186 7n [12:  
3. 超分辨率与超衍射极限 189 lSs^A@s  
4. 图像超分辨率重建 200 ?V6 %>RU  
5. 小结 200 j$%yw4dsj  
ylT6h_z1[Y  
量子成像“量子”不 201 S].Ft/+H  
1. 量子，科学史上*大的“纠缠” 202 F42TKPN^uu  
2. 量子成像，满足了人们的科幻想法 207 ax;{MfsK  
3. 从量子成像到关联成像 211 _p$"NNFN  
4. 如何对待量子成像 213 XzN-slu!  
5. 量子啊，量子 214 &KOO
&,  
(,d/JnP  
微纳光学，你很有前途 217 +0dQORo  
1. 倏逝波、负折射率和光子晶体 218 `J]<_0kX}%  
2. 什么是微纳光学 222 d{iL?>'?^  
3. 微纳光学在成像中的作用 228 ^$8Vh=D  
4. 很有前途，但路很长 237 1riBvBT  
g8rp|MOH  
天下无雾：我们能不能透过那道雾霾 239 KWtu,~O_u  
1. 天下无雾 240 ;*"!:GR%h  
2. 雾里看花——我们到底能看多远 246 olHH9R9:  
3. 心中无雾——让我们看得更清楚 250 L F8Pb;I  
4. 雾兮雾兮，其形若兮 252 k>$FT`  
/bu'6/!`  
信息是如何在光场中传递的 253 p9k4w% ~:  
1. MTF，举起了传统成像评价的大旗 254 % i%ew4  
2. 熵：从热力学到信息论 256 ,uKs>T^  
3. 信息在成像链路中的传递 259 Vx}Yl&*D  
4. 信息容量与解译 264 CL EpB2_  
5. 总结 269 ef^Cc)S-Q  
@'@s*9Nr  
参考文献 271 8H&_,;
  
^!$} BY