.消色差拓展景深和超分辨成像的光學和圖像處理端到端優化技術背景：自然界中動物的視覺系統通常高度適應其生存環境，而人類shi界中數字成像系統在被廣泛應用于各種場景的情況下，卻被設計成只模擬人眼。盡管這種通用設計在有些場合很成功，但是，我們不禁要問：對于一個特定的任務，什么樣的相機設計才是非常好的呢？為了回答這個問題，在過去的二十年里，人們開始探索針對特定領域的計算相機。通過聯合設計相機光學和圖像處理算法，計算相機能比傳統通用成像系統在特定任務上具有更優的性能。計算相機已經在一系列應用中展現出其能力。如拓展景深，超分辨，寬動態范圍成像等。當前不足：過往在計算相機上的探索是啟發式的，并沒有考慮后處理 ...

鏡成像技術背景：近幾十年來，強度傳感器的小型化使得當今的相機在許多領域得到廣泛應用。如，醫學影像、智能手機、安防、機器人和自動駕駛等。然而，成像器(imager)的尺寸如果能夠再小一個數量級，那它將在納米機器人、體內成像、AR/VR、健康檢測等領域激發更多的新應用。雖然確實存在亞微米像素尺寸的圖像傳感器，但是傳統光學限制了成像器的進一步小型化。傳統成像系統由一系列校正像差的折射光學元件組成笨重的鏡頭，是為相機尺寸的下限。還有一個基本的障礙在于鏡頭焦距難以縮短，因為這會引入更大的色差?；谟嬎阍O計的超表面光學(meta-optics)是成像器小型化的可行手段之一。超薄的meta-optics使用 ...

面重建技術背景：非視域(Non-line-of-sight,NLOS)成像可以對視域之外的目標進行成像，其應用遍布遙感、國防、機器人視覺和自動駕駛等領域。通常，使用一個光源(如激光)不直接照射目標場景，而是通過一個中介面將光反射到目標場景上，目標場景將光反射到中介面，再由中介面反射到傳感器上。傳感器捕捉到由中介面反射回的場景信息，并將它們記錄為二維圖像(或瞬態)的時間分辨序列，通過計算的方法重建出場景圖像。除了基于瞬態的成像外，其它NLOS成像模式還包括基于散斑或非相干強度測量以及被動傳感和聲學成像技術的成像模式?；谒矐B的 NLOS 成像，其隱藏的NLOS場景通常被渲染為空間的三維反照率體積 ...

層析術技術背景：在時域和頻域中編碼量子信息已被證明是可擴展量子信息處理的合適替代方案。這些編碼使得人們可以訪問高維希爾伯特空間，從而對量子信息提取、密碼學和通信任務等有增強作用。此外，此類編碼僅占用一種單一的空間模式，因此可以與單模光纖網絡直接兼容。然而，具有足夠高分辨率的可靠時間測量仍然具有挑戰性(特別是在通訊波長下)。量子信息技術一般包括量子計算，量子模擬和量子通信三種。在量子計算中，研究人員通常采用量子態或量子過程作為數學語言來描述所屬量子系統的特征。認識一個量子系統的量子態和量子過程等價于可以掌握在此系統中進行任何測量的結果。在量子信息科學領域，量子系統表征通常被稱為量子層析。壓縮策略 ...

經網絡技術背景：采用馮-諾依曼架構的現代電子產品的計算能力在本質上受到處理和存儲單元之間數據傳輸速率的限制。如神經形態方法這樣的新興計算架構，通過將邏輯與內存交織在一起，是更有效的計算策略。近年來，光學手段再次被看作為完全或部分取代基于電子的計算機器的有希望的選擇。其中，光計算尤其令人感興趣，因為它每比特所需的能量以及延時都更少。2017 年，麻省理工學院的一組研究人員通過級聯多個Mach-Zehnder干涉儀(MZI)在硅芯片上展示了一個突破性的、完全集成的光學神經網絡(optical neural network,ONN)。通過計算每個MZI的相應相位，可以將任意矩陣有效地映射到該ONN硬 ...

度學習技術背景：無需明確指令即可快速、高效地學習、組合和分析大量信息的計算機正在成為處理大型數據集的強大工具?！吧疃葘W習”算法因其在圖像識別、語言翻譯、決策問題等方面的實用性而在學術界和工業界引起了極大的興趣。傳統的中央處理單元 (central processing unit,CPU)不是實現這些算法的好選擇，學術界和工業界越來越致力于開發針對人工神經網絡(artificial neural network, ANN)和深度學習中的應用程序量身定制的新硬件架構。如圖形處理單元(graphical processing unit, GPU)、專用集成電路(application-specifi ...

維全息技術背景：AR/VR系統給予用戶以前所未有的體驗，但是當前AR/VR的光引擎受限于峰值亮度、電源效率、設備外形尺寸、視覺上地聚焦誘導、像差校正能力等因素。全息近眼顯示能夠解決上述多種問題，并且可以唯一的使用單個空間光調制器(spatial light modulator,SLM)和相干光源，合成三維強度分布。盡管全息的基本原理已經在70多年前就已經被提了出來,但是高質量的全息圖獲取在21世紀初才實現。使用SLM生成高質量的數字全息圖的主要挑戰在于計算生成全息(computer generated holography,CGH)的算法。傳統的CGH算法依賴于不足以準確描述近眼顯示物理光學的 ...

學器件技術背景：光學透視增強現實(optical see-through augmented reality,OST-AR)系統提供前所未有的用戶體驗，預計將對通信、遠程工作、娛樂、醫療保健、教育、模擬和培訓等應用產生變革性影響。這些新的用戶體驗將數字圖像無縫疊加在用戶周圍的物理環境上。在這些系統中，近眼顯示器是用戶和數字疊加內容之間的主要視覺接口。因此，設計OST-AR顯示器以提供視覺上引人注目的結果，同時為不同的用戶群體提供舒適的體驗至關重要。為此，OST-AR顯示器必須能夠在目標應用的視場上顯示高質量數字圖像，具有大視野和高度的顏色和亮度均勻性，同時保持設備輕薄?，F有的OST-AR系統不 ...

T成像技術背景：光學相干層析(OCT)在眼科成像中扮演重要的角色，但是使用條件苛刻。OCT的使用徹底改變了用于眼部內科和外科醫療的診斷成像手段。眼科醫務人員現在通常使用OCT來檢測各種常見的眼部疾病，包括與年齡相關的黃斑變性(macular degeneration)、糖尿病視網膜病變(diabetic retinopathy)、青光眼(glaucoma)和角膜功能障礙(corneal dysfunction)。事實上，自OCT出現以來，它就在定義這些疾病的診斷標準和推動治療決策方面發揮了重要作用。不幸的是，為此目的而設計的臨床 OCT 系統通常是隔離在眼科辦公室或大型眼科中心的專用成像室中的 ...

像系統技術背景：光譜圖像是三維(3D)數據結構，由在不同波長下測量的同一場景的多個二維(2D)圖像組成。光譜圖像在醫學成像、遙感、國防和監控以及食品質量評估等領域都有應用。跨多個波長的空間信息量是傳統掃描采集成像系統的主要挑戰之一，為了獲得多個高清圖像，這些系統需要較長的曝光時間，因此限制了它們在實時應用中的使用.目前，基于壓縮感知(CS)的快照光譜成像(spectral imaging,SI)技術通過感知(sensing)編碼投影獲取的光譜信息，然后計算復原光譜圖像，可以大幅降低所需要采集的光譜信息量。在這種情況下，可以從線性系統準確估計光譜圖像，其感知矩陣表示隨機測量采集。目前已經有數種基 ...