像的原理和前景技術(shù)背景：（1）像素?cái)?shù)對于成像用的相機(jī)是很重要的。你的相機(jī)有多少像素？真正應(yīng)該問的問題是你的相機(jī)需要多少像素？用于數(shù)字圖像采集的硅基電荷耦合器件 (CCD) 和互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體 (CMOS) 像素化傳感器的發(fā)展是一個(gè)快速變化的領(lǐng)域。從手機(jī)到專業(yè)數(shù)碼單反相機(jī)，構(gòu)成傳感器芯片的像素?cái)?shù)量既是性能指標(biāo)，也是營銷必不可少的話題。（2）在不適合硅基陣列圖像傳感器應(yīng)用的場景，使用單像素探測器二維光柵掃描（raster-scanned）的成像效率與圖像像素?cái)?shù)成反比。現(xiàn)代掃描技術(shù)通常采用一對振鏡，用于將光引導(dǎo)到單像素探測器上。光柵掃描系統(tǒng)通常用于需要在不適合硅基傳感器技術(shù)使用的波段進(jìn)行傳感的應(yīng) ...

晰光學(xué)匹配全景探測通道技術(shù)用于深層腦部大體積成像技術(shù)背景：活體大腦中的高分辨率光學(xué)成像已成為研究動物行為背后神經(jīng)回路（neural circuits）可塑性和功能的有力工具。基因編碼的熒光指示劑和光學(xué)成像使對活體動物神經(jīng)元結(jié)構(gòu)和功能的選擇性標(biāo)記和觀察成為可能，這改變了神經(jīng)回路的研究。此類技術(shù)需要將光聚焦到腦組織內(nèi)。由于折射率不均勻引起的隨機(jī)光散射，單細(xì)胞分辨率的功能成像探測深度通常在1 毫米的量級。即使對于厘米級的小鼠大腦，這種穿透深度也將大腦區(qū)域的光學(xué)成像限制在了淺表層，因此除非采用侵入式手段，否則大部分大腦仍然無法進(jìn)行高分辨率光學(xué)成像。盡管功能磁共振成像和基于超聲的方法等宏觀和介觀成像模式 ...

積記錄動態(tài)場景。通過以時(shí)間延遲積分方式執(zhí)行壓縮成像，實(shí)現(xiàn)以200 kHz的頻率連續(xù)記錄了0.85兆像素的視頻，對應(yīng)于每秒170吉像素的信息通量。作者：Jongchan Park and Liang Gao鏈接：https://doi.org/10.1364/OPTICA.4377362.標(biāo)題：用于回音壁模式微球和圓盤諧振器的超材料工程硅光子耦合器簡介：展示了一種基于亞波長超材料工程耦合體諧振器和硅波導(dǎo)的有效方法，證明了由二氧化硅、鈮酸鋰和氟化鈣制成的，直徑為 0.3-3.6 毫米的微球和微盤的光耦合效率高達(dá) 99%。這一成就可以實(shí)現(xiàn)體諧振器和硅光子電路的異構(gòu)集成，在傳感、通信和量子信息方面具有 ...

環(huán)訓(xùn)練技術(shù)背景：全息顯示擁有的直視顯示能力，適用于AR/VR應(yīng)用(對于直視顯示，全息支持AR/VR系統(tǒng)無眼鏡三維顯示模式。二維和三維全息有優(yōu)化focus cues、vision correction、設(shè)備外形尺寸、圖像分辨率、亮度、動態(tài)圖像、eyebox steering capabilities的潛力)。然而，計(jì)算機(jī)生成全息(computer-generated holography, CGH)的一個(gè)主要挑戰(zhàn)在于算法運(yùn)行時(shí)間和可獲得圖像質(zhì)量之間的權(quán)衡，這使得快速合成高質(zhì)量全息圖像在目前來講還難以實(shí)現(xiàn)。除此之外，大多數(shù)全息顯示的圖像質(zhì)量差，還在于顯示的實(shí)際光波傳輸與仿真模型之間存在失配問題。技 ...

量全息技術(shù)背景：隨著超表面技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字光學(xué)全息圖可以實(shí)現(xiàn)納米級的分辨率。這有利于數(shù)據(jù)加密，數(shù)據(jù)存儲，信息處理和三維顯示等應(yīng)用。然而，全息圖的帶寬對于任意的實(shí)際應(yīng)用來說還是太低。為了克服這個(gè)困難，信息可以儲存在光的軌道角動量里，因?yàn)檫@個(gè)自由度有一組無限的正交螺旋模式，可作為信息通道。迄今為止，軌道角動量全息已經(jīng)通過相位型超表面實(shí)現(xiàn)，然而，這種技術(shù)受到通道串?dāng)_的損害，因此只展示了來自四個(gè)通道的多路復(fù)用信息。英文縮寫：軌道角動量:orbital angular momentum,OAM復(fù)振幅OAM-復(fù)用超表面全息圖：complex-amplitude OAM-multiplexing metas ...

顯微鏡技術(shù)背景：光場顯微鏡 (lifgt-field microscopy, LFM) 同時(shí)采集入射光的二維空間和二維角度信息，可以從單個(gè)相機(jī)幀計(jì)算重建樣本的完整三維體積。與其它以順序或掃描方式累積空間信息的熒光成像技術(shù)不同，這種四維成像方案有效地從空間尺度（例如視場 (FOV) 和空間分辨率）上減小了體積采集時(shí)間，從而使 LFM 成為生物系統(tǒng)高速體積成像的有效工具之一，并具有低光損傷的特點(diǎn)。新的 LFM 技術(shù)已經(jīng)證明了其能夠應(yīng)用于功能性腦成像，在數(shù)十至數(shù)百微米的深度保持細(xì)胞級空間分辨率，體積采集時(shí)間為 10 毫秒級。甚至，該方法zui近已被證明用于觀察單細(xì)胞標(biāo)本的結(jié)構(gòu)和動力學(xué)，具有接近衍射極 ...

量估計(jì)技術(shù)背景：人腦的質(zhì)量只占人體的2%，而氧和營養(yǎng)物質(zhì)的消耗占20%。通過腦部血管系統(tǒng)進(jìn)行的局部腦血流（cerebral blood flow, CBF）調(diào)節(jié)在將氧和葡萄糖傳輸?shù)缴窠?jīng)活動位置方面起著至關(guān)重要的作用。在臨床和研究環(huán)境中，測量腦血管中的血流量對于了解腦代謝和腦血管病理生理學(xué)極其重要。因?yàn)镃BF調(diào)節(jié)是解開神經(jīng)活動及神經(jīng)活動引起的其附近局部血流控制響應(yīng)耦合的關(guān)鍵，因此目前已經(jīng)開發(fā)了多種工具用來測量和檢測CBF的時(shí)空動態(tài)。用于CBF的光學(xué)方法可以分為三類：（1）基于多普勒的方法，如激光多普勒血流測量、多普勒光學(xué)相干斷層掃描和光聲多普勒測速；（2）紅細(xì)胞跟蹤測量，如活體多光子激光掃描顯微 ...

積重建技術(shù)背景：因?yàn)樵陂L時(shí)間跨度內(nèi)對三維組織中毫秒級的瞬態(tài)細(xì)胞活動進(jìn)行觀察是生物學(xué)經(jīng)常要面對的問題，所以，如何從目標(biāo)中提取更多的時(shí)空信息是生物學(xué)中反復(fù)出現(xiàn)的挑戰(zhàn)。目前已有幾種成像技術(shù)，包括落射熒光和平面照明方法，可以以高空間分辨率對活體樣本在三個(gè)維度進(jìn)行成像。然而，它們需要記錄大量二維圖像來產(chǎn)生三維體積，并且時(shí)間分辨率因相機(jī)需要采集多幀而受到影響。光場顯微鏡 (light-field microscopy, LFM) 已成為瞬時(shí)體積成像的首選技術(shù)。它通過將瞬態(tài)三維光場信息記錄在單個(gè)二維相機(jī)幀上，然后通過后處理恢復(fù)三維光場分布。由于 LFM 提供僅受相機(jī)幀速率限制的高速體積成像，它在各種應(yīng)用展示 ...

i的增大成像景深的開創(chuàng)性工作所證明的那樣，1990年代中期，一小部分研究人員開始發(fā)表他們的工作，這些工作已經(jīng)考慮到協(xié)同后端檢測處理將光學(xué)信息明確編碼。這些活動促使本文的作者之一（JNM,第一作者）組織了一個(gè)陸軍贊助的專題研討會（第一次會議），以及，隨后光學(xué)學(xué)會的第一次計(jì)算成像主題會議。新興計(jì)算成像社區(qū)的增長也得益于杜克大學(xué)的Daivd Brady教授在1998年和2000年贊助的研討會。在第一次會議中討論了如何稱呼這種成像方法。第一次使用計(jì)算成像這個(gè)術(shù)語是在JNM為第一作者的文獻(xiàn)（“Evolutionary paths in imaging and recent trends” Opt. Ex ...

像或者其它場景的信息。在同等成像能力下，基于計(jì)算成像的儀器設(shè)備相比傳統(tǒng)成像方式，其尺寸、重量、功率和成本都能夠按需降低。本綜述回顧了正在擴(kuò)大的計(jì)算成像領(lǐng)域，具體章節(jié)安排如下：章節(jié)2：給出感知和成像的基本信息。從與計(jì)算成像密切相關(guān)的一些學(xué)科中中獲得計(jì)算成像定義的描述，這些學(xué)科包括：遙感、攝影、圖像增強(qiáng)和復(fù)原。章節(jié)3：成像的簡單歷史。章節(jié)4：計(jì)算成像的基礎(chǔ)，從圖像形成的物理機(jī)制開始，考慮了檢測，后處理，以成像的信息理論觀點(diǎn)結(jié)束。章節(jié)5-7：重點(diǎn)環(huán)節(jié)，基于為什么要采用計(jì)算成像的三個(gè)動機(jī)介紹了計(jì)算成像的種類。章節(jié)8：介紹了計(jì)算成像當(dāng)前的優(yōu)勢、不足、未來的機(jī)會和威脅。章節(jié)9：總結(jié)和評論。2、感知、成像和 ...