像采集器到場景中各點的距離（深度）值作為像素值的圖像。點云是目標表面特性的海量點集合；根據激光原理得到的點云包括三維坐標和激光反射強度、根據攝影測量原理得到的點云包括三維坐標和顏色信息。點云和深度圖在一定條件下是可以相互轉化的。雙目視覺法：顧名思義，采用兩個相機模仿人類的兩只眼睛來獲得深度信息，從而處理出3D圖像。人類的兩只眼睛獲得的圖像是存在差別，這個差別被稱為視差。通過視差可以感知深度信息。如上圖，雙目視覺按照三角法的原理獲取三維信息。兩個相機和被測物體之間構成一個三角形，已知兩個相機的相對位置和被測物體在左右兩個相機中的像素坐標。通過計算可以得出物體的三維尺寸和特征點的三維坐標。這一方法 ...

環訓練技術背景：全息顯示擁有的直視顯示能力，適用于AR/VR應用(對于直視顯示，全息支持AR/VR系統無眼鏡三維顯示模式。二維和三維全息有優化focus cues、vision correction、設備外形尺寸、圖像分辨率、亮度、動態圖像、eyebox steering capabilities的潛力)。然而，計算機生成全息(computer-generated holography, CGH)的一個主要挑戰在于算法運行時間和可獲得圖像質量之間的權衡，這使得快速合成高質量全息圖像在目前來講還難以實現。除此之外，大多數全息顯示的圖像質量差，還在于顯示的實際光波傳輸與仿真模型之間存在失配問題。技 ...

量優化技術背景：虛擬現實(virtual reality,VR)和增強現實(augmented reality,AR)中的近眼顯示要求具有高圖像質量，在緊湊的設備外形中支持大視野、聚焦提示(focus cues)以及大小合適的眼盒。全息近眼顯示有希望滿足這些要求，并在過去的數年里取得了顯著的進展。 全息近眼顯示不同于傳統的近眼顯示，它使用相位型空間光調制器(spatial light modulator,SLM)對入射光波整形，目標圖像通過干涉的方式形成。用于全息顯示的相位型SLM存在衍射效率低的問題。這是由于其有限的像素填充因子、背板架構和其它因素，使得多達20%的入射光可能不會被衍射，從而 ...

和延伸技術背景：熒光成像已廣泛應用于醫療實踐，隨著對光與生物組織相互作用認識的深入以及檢測技術成本的下降，熒光成像波長整體上從可見光區域不斷紅移到近紅外（NIR）區域。光在生物介質中傳播時的能量損失可歸咎于吸收衰減和散射干擾。吸收損耗決定了我們能否捕捉到信號，而散射信號總是降低圖像的清晰度。此外，生物組織過度吸收光可能會導致組織損傷。一些生物分子的自發熒光總是與有用信號混合在一起，zui終成為拍攝圖像的背景。因此，光吸收和散射對熒光圖像采集完全有害的根深蒂固的信念促使大多數研究人員追求具有z小光子吸收和散射的完美窗口用于生物成像。基于第二近紅外窗口(NIR-II)的生物熒光成像被普遍公認為具有 ...

內窺鏡技術背景：光學內窺鏡廣泛用于對人體內部進行成像，從而實現疾病診斷和手術圖像引導。此外，光纖顯微內窺鏡正成為對活體動物進行結構和功能腦成像的非常有價值的工具。此類行為研究需要具有高時空分辨率的工具，在大空間范圍上成像，從而捕捉大腦深處的大規模神經活動。當前的一種方法是通過單芯光纖的頭端(distal)掃描或使用多芯光纖的近端(proximal)掃描來獲取場景的每個圖像像素。這種設計通常使用機械掃描儀和微透鏡，并以高空間分辨率恢復圖像，但視野受掃描儀偏轉角的限制。另一種方法為寬場照明，使用多芯光纖或光纖束進行檢測，其中纖芯傳輸場景的圖像像素。在這種情況下，由于纖芯之間的串擾和像素化偽影，圖像 ...

習算子技術背景：早期的光學計算機被用于做一些線性運算的計算(如傅立葉變換和相關性),并主要應用于模式識別和合成孔徑雷達。然而，隨著現代超大規模集成技術和高效算法的出現，基于硅電路的數字信號處理變得如此快速和并行，以至于模擬光學計算難以與之匹敵。隨后出現的數字光計算將非線性光開關與取代電線的線性光互連(optical interconnections)相結合，并在1980年代得到了熱烈追捧。光互連在功耗方面具有優勢；然而，在全光實現中，與電子開關相比，光開關的功率低下和大尺寸抵消了這一優勢。因此，全光數字計算機還沒有競爭力。光學還被用于不基于布爾邏輯(Boolean logic)的非線性計算的實 ...

D全息技術背景：AR/VR、人機交互、教育和培訓等領域切實需要具有連續深度感知的三維場景顯現。計算生成全息是一種可行的手段，它通過數值模擬衍射和干涉來實現具有高空間-角度分辨率的3D投影。全息將動態光場編碼為相位和振幅變化的干涉圖案，即全息圖。通過選擇照明光束，全息圖將入射光衍射成原始光場的準確再現。重建的3D場景呈現準確的單目和雙目深度線索(depth cues)，這是傳統的顯示手段難以同時實現的。然而，高效、實時地創建逼真的計算機生成全息圖(CGH)仍然是計算物理學中尚未解決的挑戰。其主要挑戰是對連續3D空間中的每個目標點執行菲涅耳衍射模擬所需的巨大算力要求。有效的菲涅耳衍射模擬極具挑戰性 ...

維信息技術背景一個光場可以用七維全光函數來表征，。沿所有維度記錄光線可揭示輸入場景的體積、光譜和時間信息。然而，傳統的圖像傳感器僅測量二維全光函數，大部分信息都未記錄，且測量效率低下。測量高維全光函數面臨兩個主要難題：降維和測量效率。一方面，由于大多數光子探測器是二維(圖像傳感器）、一維(線傳感器)或零維(單像素傳感器)的，用低維傳感器采集高維全光函數通常需要沿另一個維度進行大量掃描。例如，為了獲取全光數據立方體，高光譜成像儀通常在空間域或光譜域中進行掃描，從而導致采集時間延長。相比之下，像映射光譜儀(image mapping spectrometer, IMS)、編碼孔徑快照光譜成像(co ...

i的增大成像景深的開創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表他們的工作，這些工作已經考慮到協同后端檢測處理將光學信息明確編碼。這些活動促使本文的作者之一（JNM,第一作者）組織了一個陸軍贊助的專題研討會（第一次會議），以及，隨后光學學會的第一次計算成像主題會議。新興計算成像社區的增長也得益于杜克大學的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。第一次使用計算成像這個術語是在JNM為第一作者的文獻（“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，基于計算成像的儀器設備相比傳統成像方式，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大的計算成像領域，具體章節安排如下：章節2：給出感知和成像的基本信息。從與計算成像密切相關的一些學科中中獲得計算成像定義的描述，這些學科包括：遙感、攝影、圖像增強和復原。章節3：成像的簡單歷史。章節4：計算成像的基礎，從圖像形成的物理機制開始，考慮了檢測，后處理，以成像的信息理論觀點結束。章節5-7：重點環節，基于為什么要采用計算成像的三個動機介紹了計算成像的種類。章節8：介紹了計算成像當前的優勢、不足、未來的機會和威脅。章節9：總結和評論。2、感知、成像和 ...