计算光学成像:何来,何处,何去,何从?

• 作者: 左超 陈钱
• 来源期刊: 红外与激光工程
• 学科: 物理学
• 关键词: 计算成像 计算摄像 光学成像 光学传感
• 年，卷（期）: 2022,（2）
• 所属期刊栏目: 特约专栏-计算光学成像技术|Special issue-Computational optical imaging technology
• 页码范围: 150-330
• 页数: 181页
• 分类号: O438
• 语种: 中文
• DOI: 10.3788/IRLA20220110

摘要

计算光学成像是一种通过联合优化光学系统和信号处理以实现特定成像功能与特性的新兴研究领域.它并不是光学成像和数字图像处理的简单补充,而是前端(物理域)的光学调控与后端(数字域)信息处理的有机结合,通过对照明、成像系统进行光学编码与数学建模,以计算重构的方式获取图像与信息.这种新型的成像方式将有望突破传统光学成像技术对光学系统以及探测器制造工艺、工作条件、功耗成本等因素的限制,使其在功能(相位、光谱、偏振、光场、相干度、折射率、三维形貌、景深延拓,模糊复原,数字重聚焦,改变观测视角)、性能(空间分辨、时间分辨、光谱分辨、信息维度与探测灵敏度)、可靠性、可维护性等方面获得显著提高.现阶段,计算光学成像已发展为一门集几何光学、信息光学、计算光学、现代信号处理等理论于一体的新兴交叉技术研究领域,成为光学成像领域的国际研究重点和热点,代表了先进光学成像技术的未来发展方向.国内外众多高校与科研院所投身其中,使该领域全面进入了"百花齐放,百家争鸣"的繁荣发展局面.作为本期《红外与激光工程》——南京理工大学专刊"计算光学成像技术"专栏的首篇论文,本文概括性地综述了计算光学成像领域的历史沿革、发展现状、并展望其未来发展方向与所依赖的核心赋能技术,以求抛砖引玉.