未来视界:计算光学带来的成像革命

下一代光电成像技术：计算光学成像 001
1. 什么是计算光学成像 002
2. 为何要发展计算成像 003
3. 计算成像发展过程中面临哪些问题 004
4. 计算成像有哪些种类 006
5. 计算成像发展的现状怎么样 007
6. 计算成像的未来是什么 007

光场：计算光学的灵魂 009
1. 什么是光场 010
2. 从物理学的角度看光场 011
3. “全”光场的意义是什么 015
4. 如何测量“全”光场 016
5. 光场对计算光学的推动 018

光学系统设计，何去何从 021
1. 熟悉的光学镜头 022
2. 球面、非球面、自由曲面到超透镜 024
3. 极简光学系统设计 028
4. 计算光学系统设计 029

偏振：古老却依然很新鲜 031
1. 漫长的偏振历史 032
2. “无所不能”的偏振 035
3. 偏振探测器——偏振成像走向广阔市场的钥匙 041
4. 偏振成像的未来是什么 043

散射成像：又爱又恨的散射 045
1. 无处不在的散射 046
2. “开挂”的散射成像 052
3. “被炒作”的散射成像 057
4. 散射成像的未来 059

相位，到底是个啥 061
1. 相位到底是什么 062
2. 相位能干什么 065
3. 怎么用好相位 071

计算照明，你是计算成像的“金箍棒” 073
1. 什么是计算照明 074
2. 为什么要计算照明 075
3. 计算照明拥有美好的未来 083

计算光学成像中的数学问题思考 085
1. 0≠1，数字与模拟的对决 086
2. 再见了，无穷 089
3. 除以0，你躲得了初一，逃不了十五 090
4. 歧路亡羊——一对多映射问题 092
5. 虚做实来实亦虚——相位恢复 095
6. 相关 097
7. 尾声 099

计算成像的编码，该怎么编 101
1. 编码到底是什么 102
2. 为什么要编码？我们该怎么编码 104
3. 如何评价编码 107
4. 编码的未来如何 109

偏振为什么能三维成像 111
1. 寻找另一个维度的代价 112
2. 偏振三维成像的原理 117
3. 偏振成像系统与偏振三维成像卫星载荷 120
4. 影响偏振三维成像的因素 123
5. 更广阔的应用前景 124

再论计算成像——应用篇 127
1. 手机摄影 129
2. 监控 131
3. 汽车自动驾驶 133
4. 光学遥感 135
5. 医学检查与手术 136
6. 工业检测 138
7. 军事应用 141
8. 总结 141

天下武功，唯快不破——超快成像技术 143
1. 什么是超快成像（高速摄影） 144
2. 超快成像的发展历程 147
3. 超快成像分类 153
4. 超快成像存在的问题和未来 155
5. 尾声 157

千呼万唤不出来的计算探测器 159
1. 人眼，视觉与仿生 160
2. 从胶片到CCD和CMOS 163
3. 什么是计算探测器 165
4. 探测器的未来是什么 170
5. 总结 171

深度学习：你行不行 173
1. 源起 174
2. 兴盛 177
3. 失败 180
4. 求败 182

超分辨率，到底超了谁 183
1. 分辨率的定义 185
2. 衍射极限与分辨率 186
3. 超分辨率与超衍射极限 189
4. 图像超分辨率重建 200
5. 小结 200

量子成像“量子”不 201
1. 量子，科学史上*大的“纠缠” 202
2. 量子成像，满足了人们的科幻想法 207
3. 从量子成像到关联成像 211
4. 如何对待量子成像 213
5. 量子啊，量子 214

微纳光学，你很有前途 217
1. 倏逝波、负折射率和光子晶体 218
2. 什么是微纳光学 222
3. 微纳光学在成像中的作用 228
4. 很有前途，但路很长 237

天下无雾：我们能不能透过那道雾霾 239
1. 天下无雾 240
2. 雾里看花——我们到底能看多远 246
3. 心中无雾——让我们看得更清楚 250
4. 雾兮雾兮，其形若兮 252

信息是如何在光场中传递的 253
1. MTF，举起了传统成像评价的大旗 254
2. 熵：从热力学到信息论 256
3. 信息在成像链路中的传递 259
4. 信息容量与解译 264
5. 总结 269

参考文献 271