本書以科普的形式，詳細闡述了計算光學成像的相關知識及實踐應用，前瞻性地論述了該技術發(fā)展的方向和與其他學科的交叉融合。
通過專題講解的形式，深入淺出地講述了升維、計算介質(zhì)、成像光譜、計算光學成像的范式、計算光學成像帶來的數(shù)據(jù)革命、廣域高分辨率成像的挑戰(zhàn)、逆光成像、光學合成孔徑、關于分辨率的討論、海洋光學成像、偏振三維相機、計算成像中的計量問題、元視覺與計算光學成像、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，將計算光學成像技術娓娓道來，不僅可以為計算光學和光學成像等領域的初學者建立一個完整的理論體系，幫助其更好地理解這門學科；而且能夠為廣大計算光學領域的從業(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識，更好地做好研究和應用工作。

邵曉鵬 教授
中國科學院西安光學精密機械研究所副所長，西安市計算成像重點實驗室主任，173重點項目首席，科普專欄作家，曾任西安電子科技大學光電工程學院院長。
主要研究方向：計算光學成像技術、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，中國光學工程學會常務理事、中國光學學會理事、陜西省光學學會副理事長、西安市激光紅外學會副理事長；光場調(diào)控及其系統(tǒng)集成應用福建省高校重點實驗室學術委員會主任；國防工業(yè)光電信息控制和安全技術等多個重點實驗室學術委員會委員。Advanced Imaging創(chuàng)刊主編，《應用光學》副主任委員，《Ultrafast Science》《激光與光電子學進展》《光學精密工程》《光子學報》《系統(tǒng)工程與電子技術》《數(shù)據(jù)采集與處理》《光電技術應用》《激光與紅外》《航空兵器》《西安電子科技大學學報》等期刊編委。

1、本書以科普的形式，詳細闡述了計算光學成像的基礎知識和實踐應用。 2、深入淺出地講述了升維、計算介質(zhì)、成像光譜、計算光學成像的范式、計算光學成像帶來的數(shù)據(jù)革命、廣域高分辨率成像、逆光成像、光學合成孔徑、關于分辨率的討論、海洋光學成像、偏振三維相機、計算成像中的計量問題等關鍵技術。 3、闡述了元視覺與計算光學成像、下一代成像光譜儀、信噪比等先進技術。 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，將計算光學成像技術這一前沿技術娓娓道來。 5、建立了計算光學和光學成像等領域的理論體系，前瞻性地論述了該技術發(fā)展的方向和與其他學科的交叉融合。

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

計算光學成像升維之大話篇 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

計算介質(zhì)：摘掉光電成像的“白內(nèi)障” 029
1.術語解釋 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 039
6.摘除“白內(nèi)障”，路漫漫其修遠兮 044

按偏了的指紋：成像光譜 045
1.顏色：人類認識光譜的開始 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 059

授人以漁：計算光學成像的范式 061
1.光場的“五味” 062
2.計算成像中的光場“烹飪”準則——信息最大化傳遞 065
3.計算成像的范式設計 067
4.牛刀小試：舉例 069
5.范式設計的核心 076

未來“圖像”數(shù)據(jù)長什么樣——計算光學成像帶來的數(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 131

“破鏡重圓”——光學合成孔徑 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

海洋光學成像——從老子的《道德經(jīng)》說起 163
1.“老子”的海洋密碼 164
2.藍還是綠 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：“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.廣闊的應用前景 192

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

元視覺與計算光學成像 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)擔當 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、物理模型與計算成像 259
1.現(xiàn)實世界與物理、生成式AI 261
2. SORA的靈魂——擴散模型 264
3.兩個靈魂的碰撞 265
4. SORA對計算成像的啟示 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——單透鏡可否“完美”成像 285
1.極簡光學 286
2.從單透鏡成像說起 288
3.妥協(xié)：從單透鏡到極簡光學 293
4.刪繁就簡——極簡光學的設計準則 296
5.未來 300

后記 303

參考文獻 306