未來視界：計(jì)算光學(xué)帶來的成像革命（第2季）

本書以科普的形式，詳細(xì)闡述了計(jì)算光學(xué)成像的相關(guān)知識及實(shí)踐應(yīng)用，前瞻性地論述了該技術(shù)發(fā)展的方向和與其他學(xué)科的交叉融合。
通過專題講解的形式，深入淺出地講述了升維、計(jì)算介質(zhì)、成像光譜、計(jì)算光學(xué)成像的范式、計(jì)算光學(xué)成像帶來的數(shù)據(jù)革命、廣域高分辨率成像的挑戰(zhàn)、逆光成像、光學(xué)合成孔徑、關(guān)于分辨率的討論、海洋光學(xué)成像、偏振三維相機(jī)、計(jì)算成像中的計(jì)量問題、元視覺與計(jì)算光學(xué)成像、下一代成像光譜儀、信噪比等內(nèi)容。
本書圍繞知識普及的目的，用通俗易懂的語言、形象直觀的插圖，將計(jì)算光學(xué)成像技術(shù)娓娓道來，不僅可以為計(jì)算光學(xué)和光學(xué)成像等領(lǐng)域的初學(xué)者建立一個完整的理論體系，幫助其更好地理解這門學(xué)科；而且能夠?yàn)閺V大計(jì)算光學(xué)領(lǐng)域的從業(yè)人員提供參考，使其短時間內(nèi)對某個專題有較為深入的認(rèn)識，更好地做好研究和應(yīng)用工作。

邵曉鵬 教授
中國科學(xué)院西安光學(xué)精密機(jī)械研究所副所長，西安市計(jì)算成像重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任，173重點(diǎn)項(xiàng)目首席，科普專欄作家，曾任西安電子科技大學(xué)光電工程學(xué)院院長。
主要研究方向：計(jì)算光學(xué)成像技術(shù)、光電圖像處理與模式識別、光電儀器研制與測試。
現(xiàn)任國家部委專業(yè)組專家，中國光學(xué)工程學(xué)會常務(wù)理事、中國光學(xué)學(xué)會理事、陜西省光學(xué)學(xué)會副理事長、西安市激光紅外學(xué)會副理事長；光場調(diào)控及其系統(tǒng)集成應(yīng)用福建省高校重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室學(xué)術(shù)委員會主任；國防工業(yè)光電信息控制和安全技術(shù)等多個重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室學(xué)術(shù)委員會委員。Advanced Imaging創(chuàng)刊主編，《應(yīng)用光學(xué)》副主任委員，《Ultrafast Science》《激光與光電子學(xué)進(jìn)展》《光學(xué)精密工程》《光子學(xué)報(bào)》《系統(tǒng)工程與電子技術(shù)》《數(shù)據(jù)采集與處理》《光電技術(shù)應(yīng)用》《激光與紅外》《航空兵器》《西安電子科技大學(xué)學(xué)報(bào)》等期刊編委。

1、本書以科普的形式，詳細(xì)闡述了計(jì)算光學(xué)成像的基礎(chǔ)知識和實(shí)踐應(yīng)用。 2、深入淺出地講述了升維、計(jì)算介質(zhì)、成像光譜、計(jì)算光學(xué)成像的范式、計(jì)算光學(xué)成像帶來的數(shù)據(jù)革命、廣域高分辨率成像、逆光成像、光學(xué)合成孔徑、關(guān)于分辨率的討論、海洋光學(xué)成像、偏振三維相機(jī)、計(jì)算成像中的計(jì)量問題等關(guān)鍵技術(shù)。 3、闡述了元視覺與計(jì)算光學(xué)成像、下一代成像光譜儀、信噪比等先進(jìn)技術(shù)。 4、圍繞知識普及的目的，采用專題的形式，用通俗易懂的語言、形象直觀的插圖，將計(jì)算光學(xué)成像技術(shù)這一前沿技術(shù)娓娓道來。 5、建立了計(jì)算光學(xué)和光學(xué)成像等領(lǐng)域的理論體系，前瞻性地論述了該技術(shù)發(fā)展的方向和與其他學(xué)科的交叉融合。

升維：計(jì)算光學(xué)成像的引擎 001
1.光電成像的極限 002
2.光場與光電成像能力的雷達(dá)圖 007
3.升維的幾個例子 008
4.升維的終極是計(jì)算探測器 015

計(jì)算光學(xué)成像升維之大話篇 017
1.第三只眼 019
2.遨游東海的少年 021
3.小時候喜歡看太陽的石猴 023
4.太上老君無意中送給悟空的禮物 024
5.誰是高手 026

計(jì)算介質(zhì)：摘掉光電成像的“白內(nèi)障” 029
1.術(shù)語解釋 031
2.癥狀：視物模糊 034
3.診斷：光電成像的“白內(nèi)障”的成因 035
4.能否摘除光電成像的“白內(nèi)障” 038
5.摘除“白內(nèi)障”的手術(shù) 039
6.摘除“白內(nèi)障”，路漫漫其修遠(yuǎn)兮 044

按偏了的指紋：成像光譜 045
1.顏色：人類認(rèn)識光譜的開始 048
2.光譜：物質(zhì)的指紋 051
3.按偏了的指紋：成像光譜 054
4.成像光譜儀的發(fā)展 056
5.化繁為簡：未來的成像光譜技術(shù) 059

授人以漁：計(jì)算光學(xué)成像的范式 061
1.光場的“五味” 062
2.計(jì)算成像中的光場“烹飪”準(zhǔn)則——信息最大化傳遞 065
3.計(jì)算成像的范式設(shè)計(jì) 067
4.牛刀小試：舉例 069
5.范式設(shè)計(jì)的核心 076

未來“圖像”數(shù)據(jù)長什么樣——計(jì)算光學(xué)成像帶來的數(shù)據(jù)革命 079
1.光場如何記錄 081
2.還是矩陣嗎 083
3.看到的都是視角：光場解譯與圖像 085
4.計(jì)算成像的使命：只跑第一棒 092
5.挑戰(zhàn) 095

看得更廣的大眼睛——廣域高分辨率成像的挑戰(zhàn) 097
1.大視場高分辨率的魔咒：空間帶寬積 099
2.打響拓寬視場的第一槍：從1 - fSBP開始 102
3.來自動物的啟迪：復(fù)眼與多孔徑 104
4.拼了 108
5.“大眼睛”的苦惱 110
6.廣域高分辨率成像的未來 112

淺談逆光成像：“逆光”還是“逆天” 115
1.什么是逆光 117
2.逆光成像的本質(zhì) 120
3.全鏈路解決逆光問題的思想 122
4.逆光成像面臨的挑戰(zhàn) 130
5.“逆來順受”的好相機(jī) 131

“破鏡重圓”——光學(xué)合成孔徑 133
1.從頻譜延拓開始說起 135
2.為什么是干涉 138
3.“雙胞胎”：斐索（Fizeau）干涉和邁克爾遜（Michelson）干涉 140
4.怎么解決光學(xué)合成孔徑的“拼多多”問題 145
5.再談頻譜拓展 146
6.尾聲 147

蘇格拉頂?shù)纳贽q論——一場關(guān)于分辨率的討論 149
1.悖論 150
2.釋疑 152
3.解惑 156
4.精減 159
5.熵增 161

海洋光學(xué)成像——從老子的《道德經(jīng)》說起 163
1.“老子”的海洋密碼 164
2.藍(lán)還是綠 166
3.光場調(diào)控，給光子“統(tǒng)一思想”  169
4.水下成像 172
5.聚散兩不忘，暢游江湖海  175
6.花樣 176

能被動“測距”的偏振三維相機(jī)：“天殘”何處覓知音 179
1.視差——視覺測距之源 182
2.天殘：偏振三維成像的天生“殘疾” 186
3.天涯何處覓知音？尋找“地缺” 187
4.一曲肝腸斷，奏唱遍天涯 190
5.廣闊的應(yīng)用前景 192

計(jì)算成像中的計(jì)量問題 197
1.計(jì)量學(xué)及發(fā)展 199
2.不同尋常 200
3.熵之“殤”——信息如何測度 202
4.計(jì)算成像計(jì)量的重點(diǎn)問題 205
5.舉例：偏振多光譜計(jì)算成像的計(jì)量初探 207
6.思考 209

元視覺與計(jì)算光學(xué)成像 211
1.元宇宙與元視覺 213
2.元視角——元視覺的投影 215
3.元編碼——通往元視覺之路 217
4.元視圖——我們到底要看什么 220
5.元探測器——元視覺的品質(zhì)擔(dān)當(dāng) 222

成像光譜儀該長什么樣——下一代成像光譜儀 225
1.為什么說光譜是物質(zhì)的指紋 227
2.光譜識別帶來的思考 229
3.成像光譜儀的代價 231
4.多光譜與高光譜之爭 232
5.下一代成像光譜儀 235

信噪比：計(jì)算成像的“攔路虎” 241
1.正視聽：信噪比、信干比與信雜比之爭 244
2.全盤皆輸 246
3.算法武林，幫派林立 251
4.信噪比之“出埃及記” 255
5.到底誰是“攔路虎” 257

生成式AI、物理模型與計(jì)算成像 259
1.現(xiàn)實(shí)世界與物理、生成式AI 261
2. SORA的靈魂——擴(kuò)散模型 264
3.兩個靈魂的碰撞 265
4. SORA對計(jì)算成像的啟示 268
5.大模型還是輕量化 269
6.思考 271

基因、光場與信息密碼 273
1.基因 274
2.光場 276
3.遺傳密碼 278
4.光場信息密碼 278
5.光場信息密碼的變異 282
6.記錄 282
7.尾聲 284

極簡光學(xué)——單透鏡可否“完美”成像 285
1.極簡光學(xué) 286
2.從單透鏡成像說起 288
3.妥協(xié)：從單透鏡到極簡光學(xué) 293
4.刪繁就簡——極簡光學(xué)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則 296
5.未來 300

后記 303

參考文獻(xiàn) 306