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。 *N}$~N  
通过专题讲解的形式，深入浅出地讲述了光场、光学系统设计、偏振、散射成像、相位、计算照明、计算光学成像中的数学问题、计算成像的编码等计算光学成像的关键技术，阐述了超快成像技术、计算探测器、深度学习、超分辨率、量子成像、微纳光学等前沿技术与计算光学成像的融合。 7#NHPn  
本书用通俗易懂的语言、形象直观的插图，将计算光学成像技术娓娓道来，不仅可以为计算光学和光学成像等领域的初学者建立一个完整的理论体系，帮助其更好地理解这门学科；而且能够为广大计算光学领域的从业人员提供参考，使其短时间内对某个专题有较为深入的认识，更好地做好研究和应用工作。 t\TxK7i  
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目录 i]L=M 5^C  
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下一代光电成像技术：计算光学成像 001 >/lB%<$/  
1. 什么是计算光学成像 002 ]f&f_"D  
2. 为何要发展计算成像 003 4>a(!ht  
3. 计算成像发展过程中面临哪些问题 004 %5DM ew  
4. 计算成像有哪些种类 006 3,X8 5`v^  
5. 计算成像发展的现状怎么样 007 DHv86TvJt  
6. 计算成像的未来是什么 007 GZKYRPg  
!n P4S)A  
光场：计算光学的灵魂 009 +8x_f0<  
1. 什么是光场 010 *?]<=IV?  
2. 从物理学的角度看光场 011 VX>j2Z'  
3. “全”光场的意义是什么 015 Jj5VBI!Ok  
4. 如何测量“全”光场 016 W&&|T;P<J  
5. 光场对计算光学的推动 018 G_,9h!e  
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光学系统设计，何去何从 021 \nPf\6;M  
1. 熟悉的光学镜头 022 KfYU.Q  
2. 球面、非球面、自由曲面到超透镜 024 4d}=g]P  
3. 极简光学系统设计 028 )fxn bBz{  
4. 计算光学系统设计 029 `wQs$!a
  
kS=nH9  
偏振：古老却依然很新鲜 031 F|qMo|  
1. 漫长的偏振历史 032 0@{0#W3R  
2. “*所不能”的偏振 035 NQX?&9L`r  
3. 偏振探测器——偏振成像走向广阔市场的钥匙 041 &R?to>xr\  
4. 偏振成像的未来是什么 043 \E<Qi3W>*  
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散射成像：又爱又恨的散射 045 }qhYHC  
1. 无处不在的散射 046 tHHJ|4C  
2. “开挂”的散射成像 052 8iOHav4  
3. “被炒作”的散射成像 057 '`.-75T  
4. 散射成像的未来 059 4,Oa(b  
F:q8.^HTJ  
相位，到底是个啥 061 U]_WX(4 @  
1. 相位到底是什么 062 O9/)_:Wdh  
2. 相位能干什么 065 UnP<`z#  
3. 怎么用好相位 071 5u;//Cm  
H9_iTGBQ  
计算照明，你是计算成像的“金箍棒” 073 ZfH>UHft  
1. 什么是计算照明 074 .P/0`A{&  
2. 为什么要计算照明 075 qNP)oU92  
3. 计算照明拥有美好的未来 083 O(!;7v}  
L8!yP.3   
计算光学成像中的数学问题思考 085 9+PAyI#w  
1. 0≠1，数字与模拟的对决 086 T*PEUq  
2. 再见了，无穷 089 saQs<1  
3. 除以0，你躲得了初一，逃不了十五 090 PREGQ0  
4. 歧路亡羊——一对多映射问题 092 cz/cY:o)  
5. 虚做实来实亦虚——相位恢复 095
C.ji]P#
 
6. 相关 097 7pQ5`;P  
7. 尾声 099 bv'>4a  
{*TB }Xsr,  
计算成像的编码，该怎么编 101 |N"K83_pr  
1. 编码到底是什么 102 ]@<VLP?  
2. 为什么要编码？我们该怎么编码 104 B["+7\c<~  
3. 如何评价编码 107 DuR9L'  
4. 编码的未来如何 109 CEaAtAM  
$p4e8j[EJ  
偏振为什么能三维成像 111 qlYi:uygY  
1. 寻找另一个维度的代价 112 P5oS 1iu*  
2. 偏振三维成像的原理 117 #jG?{j3;?  
3. 偏振成像系统与偏振三维成像卫星载荷 120 u_ l?d  
4. 影响偏振三维成像的因素 123 TK[[6IB  
5. 更广阔的应用前景 124 WysWg7,r  
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再论计算成像——应用篇 127 3*2~#dh=  
1. 手机摄影 129 R6oD  
2. 监控 131 ng9e)lU~*b  
3. 汽车自动驾驶 133 LQ4:SV'3  
4. 光学遥感 135 ![\P/1p  
5. 医学检查与手术 136 ej&.tNvq  
6. 工业检测 138 saP%T~  
7. 军事应用 141 GdNhEv  
8. 总结 141 fxoEK}TM  
T1.U (::  
天下武功，唯快不破——超快成像技术 143
3~Fag1Hp  
1. 什么是超快成像（高速摄影） 144 d7[^pN  
2. 超快成像的发展历程 147 b~:)d>s8wY  
3. 超快成像分类 153 qve'Gm)  
4. 超快成像存在的问题和未来 155 .24z+|j  
5. 尾声 157 d94k  
dhLR#m30T  
千呼万唤不出来的计算探测器 159 uGb+ *tD  
1. 人眼，视觉与仿生 160 O!f37n-TB  
2. 从胶片到CCD和CMOS 163 UCfouQCj  
3. 什么是计算探测器 165 *8?2+)5"  
4. 探测器的未来是什么 170 M.}J SDt  
5. 总结 171 P658 XKE  
!37I2*
+4  
深度学习：你行不行 173 JN+7oh]u  
1. 源起 174 0Atha>w^o~  
2. 兴盛 177 SsW<,T  
3. 失败 180 [1kQ-Ko`  
4. 求败 182 |e2s\?nB0S  
u%z'.#r;a  
超分辨率，到底超了谁 183 d/OP+yzgZ  
1. 分辨率的定义 185 SF+L-R<e  
2. 衍射极限与分辨率 186 l`N#~<.  
3. 超分辨率与超衍射极限 189 DMG'8\5C  
4. 图像超分辨率重建 200 S%}G 8Ty  
5. 小结 200 S
9}I  
B!x#|vGXL  
量子成像“量子”不 201 YlbX_h2S"  
1. 量子，科学史上*大的“纠缠” 202 hIV]ZYbH  
2. 量子成像，满足了人们的科幻想法 207 \zg R]|  
3. 从量子成像到关联成像 211 i56Rdb  
4. 如何对待量子成像 213 $ MH;v_'a  
5. 量子啊，量子 214 5Ex[}y9L`  
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微纳光学，你很有前途 217 x
cAs}y}  
1. 倏逝波、负折射率和光子晶体 218 8}:$=n4&  
2. 什么是微纳光学 222 EF\OM?R  
3. 微纳光学在成像中的作用 228
=O0A(ca"g  
4. 很有前途，但路很长 237 ;BH.,{*@B  
}vU/]0@,E  
天下无雾：我们能不能透过那道雾霾 239 >xS({1A}  
1. 天下无雾 240 sU&v B:]~  
2. 雾里看花——我们到底能看多远 246 YFJaf"?8g  
3. 心中无雾——让我们看得更清楚 250 Z8bg5%  
4. 雾兮雾兮，其形若兮 252 "kFH*I+v  
o^X3YaS)  
信息是如何在光场中传递的 253 Xzg >/w 8J  
1. MTF，举起了传统成像评价的大旗 254 I1':&l^O  
2. 熵：从热力学到信息论 256 P:.jb!ZU  
3. 信息在成像链路中的传递 259 bHRn}K+<}c  
4. 信息容量与解译 264 0>SA90Q  
5. 总结 269 d"db`8 ;S  
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参考文献 271 WFahb3kx  
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