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期刊信息/Journal information
激光与光电子学进展
激光与光电子学进展

范滇元

月刊

1006-4125

lop@siom.ac.cn

021-69918222

201800

上海市嘉定区清河路390号（上海市800-211信箱）

激光与光电子学进展/Journal Laser & Optoelectronics ProgressCSCD北大核心CSTPCD
查看更多>>本刊由中科院上海光学精密机械研究所和国家惯性约束聚变委员会联合主办。旨在关注科技发展热点，报道高新技术前沿，追踪科技研发动态，介绍科学探索历程；展示最新科技产品，汇萃时尚科技讯息。
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    超构表面赋能多维度光学成像研究(特邀)

    郑诗雨余一婉周徐淅付博妍...
    1-20页
    查看更多>>摘要：光学超构表面技术作为一种全新的平面光学技术，近年来取得了显著的进展，为光学成像开辟了广泛的应用前景。超构表面在对波前进行精确调控的同时，具有多功能、易于集成、轻薄和紧凑的优势。这些创新性的优势为基于超构表面的多维光场成像技术和计算成像方面提供了新的可能性。同时，超构表面可用于AR/VR、光纤、光波导等前沿应用，以及超分辨成像、量子成像等创新性成像技术。在未来，超构表面将具有更强的灵活性和适应性，可满足各种复杂应用场景的需求，在光学成像领域扮演日益重要的角色。

    超构表面多维光场成像三维成像计算成像

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    深度学习在超分辨显微成像中的研究进展(特邀)

    鲁心怡黄昱张梓童吴天筱...
    21-38页
    查看更多>>摘要：超分辨显微成像技术打破了传统显微镜存在的衍射极限限制，提供了前所未有的细节观察能力，使人们得以观察到衍射极限以下的微观世界，有力地推动了生物医学、细胞学、神经科学等领域的发展。然而，现有的超分辨显微成像技术存在成像速度慢、重建图像含有伪影、对生物样品光损伤大、轴向分辨率低等缺陷。近年来，得益于人工智能技术的快速发展，深度学习被用于研究克服超分辨显微技术的各种缺陷，突破了超分辨显微成像技术的发展瓶颈。聚焦于主流超分辨显微成像技术存在的缺陷，总结了深度学习对超分辨显微技术的优化效果，并根据超分辨显微成像技术原理的特异性，介绍了不同网络在超分辨显微技术上的应用成效，最后对深度学习在超分辨显微成像领域应用中存在的问题进行了分析，并对其发展进行了展望。

    深度学习图像重建显微成像超分辨

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    计算光谱成像:光场编码与算法解码(特邀)

    郭家骐范本轩刘鑫刘雨慧...
    39-59页
    查看更多>>摘要：光谱成像旨在获取目标场景空间-光谱三维数据立方体，从而显著提高对目标的识别和分类能力，广泛应用于军事和民用等多个领域。传统光谱成像技术多基于奈奎斯特采样理论构建，受制于三维数据立方体和二维传感器阵列之间的矛盾，难以兼顾空间、光谱和时间分辨率。新型计算光谱成像基于压缩感知理论体系，首先通过光学系统对三维数据立方体进行光场编码压缩投影，然后通过光谱重建算法实现三维数据立方体解码，可兼顾空间、光谱和时间分辨率。本文从统一的计算光谱成像理论出发，系统性梳理了光场编码的3种方式:像面编码、点扩散函数编码和光谱响应编码。同时，探讨了两种算法解码方式:基于物理模型与先验知识、基于深度学习的端到端重建两类算法。并讨论了各类方法之间的区别与联系，分析了各自的优缺点。最后对计算光谱成像技术的未来发展趋势及研究方向进行了展望。

    计算成像光谱成像光场编码光谱重建算法

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    深度学习在光纤成像中的应用进展(特邀)

    孙佳伟陈照青赵斌李学龙...
    60-75页
    查看更多>>摘要：光纤成像技术借助光纤的微小尺寸与柔韧性能实现对狭窄区域的高分辨率成像，在生物医学、工业检测等领域都有广泛应用。然而，在基于多芯或多模光纤的成像系统中，存在着诸多瓶颈问题限制其成像分辨率与精度。简要介绍了荧光成像、定量相位成像、散斑成像、光谱成像等多种光纤成像模态中应用深度学习解决瓶颈问题的代表性研究工作，并讨论了深度学习与光纤成像交叉研究领域的现有瓶颈，展望了智能光纤成像系统的应用前景。

    光纤成像深度学习多芯光纤多模光纤内窥成像

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    基于流式光片的双色三维成像及图像配准

    李雨蒙张一凡杨光李辉...
    76-82页
    查看更多>>摘要：流式光片显微成像系统(LS-FIS)能够对斑马鱼等微小模式生物进行高分辨率和高通量的三维成像，在发育生物学和药物筛选领域具有广泛的应用前景。为了研究斑马鱼体内的不同结构之间的相关性，在原单色荧光LS-FIS成像的基础上拓展了双色成像功能。首先采用荧光微球完成双通道分辨率的标定，并利用尺度不变特征变换(SIFT)和随机采样一致(RANSAC)算法完成了双通道图像的配准和三维图像重建。进一步对斑马鱼血管和红细胞同时进行成像，获得了受精后4天和受精后9天的斑马鱼幼鱼血管和红细胞分布的三维图像，并对血管红细胞分布情况做了分析与讨论。

    流式光片显微成像双色三维成像图像配准斑马鱼血管与红细胞结构

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    基于梯度下降深度均衡模型的动态光场重建(特邀)

    王瑞雪王雪周果清肖照林...
    83-90页
    查看更多>>摘要：针对动态光场时域快照压缩成像(SCI)，提出了一种名为动态光场深度均衡(DLFDEQ)的方法，该方法能够从已知的编码模式和获得的快照压缩测量(4D数据)中重建高质量的动态光场图像帧(5D数据)。首先基于压缩传感，在时域内对动态光场图像帧的每个视点采用相同的压缩编码，然后将压缩测量的重建过程建模为一个带有隐式正则化项的逆问题，最后通过基于梯度下降的深度均衡(DEQ-GD)模型来解决此逆问题。DEQ-GD模型可以从快照压缩测量中稳定地重建所需的动态光场图像帧。实验结果表明，所提方法可以从视点数为5×5的单次快照光场测量中恢复由4帧图像组成的5×5视点动态光场。相比当前较先进的方法，所提方法具有更强的鲁棒性，恢复的动态光场图像帧保留了更准确的细节。通过反复捕获和恢复这些压缩测量值，重建图像的时间帧率是原始相机帧率的4倍。

    计算摄影压缩成像动态光场深度均衡模型

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    超表面光场成像研究现状及展望(特邀)

    金欣龙振威曾云辉
    91-115页
    查看更多>>摘要：光场成像由于其快速记录光线方向、深度的体成像能力，在生命观测、工业检测等领域具有重要的科学意义和应用前景。超表面光场成像技术将超表面技术与光场成像技术有机结合，为实现更高性能、更轻便和更多样化的光场调控与感知提供了全新的路径和方法。本文简要综述了超表面光场成像技术的发展，根据超表面实现功能与参数设计的方法差异，将现有工作分为基于物理机理推演、基于逆向设计和基于端到端设计三类。基于物理机理推演的方法又依据所优化的光场成像性能，分解为分辨率优化、扩大视场、增加景深、深度感知等方面的性能突破。通过实验对比端到端设计与多种基于物理机理推演的设计方案在考虑景深的彩色成像时性能差异，展示了端到端设计的优势与潜力。最后探讨了超表面光场成像在端到端设计方法、高性能光场捕获、微型集成化系统三个方面所面临的技术难点，展望了超表面光场成像的发展方向。

    光场成像超表面光场成像端到端设计光场感知

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    基于超构表面的光学计算与先进成像(特邀)

    郝慧捷王新伟刘俭丁旭旻...
    116-141页
    查看更多>>摘要：由亚波长纳米结构组成的超构表面作为一种新兴的颠覆性技术，能够对相位、振幅值、偏振和色散等光场特性进行独立调控，这对于波前调控元件、集成成像系统、可穿戴光电设备来说都具有重要的意义。超构表面能够以光速对输入波信号进行复杂的模拟计算，为超薄、超快、高通量和高集成度的低功耗光学成像平台的构建提供了一种全新的方案。本文总结了基于超构表面的光学模拟计算和光学成像的最新进展，从二者之间的基本联系出发，讨论了全光计算超构表面和超构表面成像系统之间的内在联系，详细介绍了超构表面在这些领域的应用，包括图像处理、边缘检测、相位成像、集成化成像系统等，最后总结了超构表面光学计算当前面临的挑战，并展望了未来的发展方向。

    超构表面超构透镜全光运算光学成像光场调控

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    元光场事件计算成像(特邀)

    孟宇包镘超岳涛胡雪梅...
    142-152页
    查看更多>>摘要：捕捉动态变化场景的光场信息，在虚拟现实、显微观测、工业检测、天文等重要观测应用中具有重要的应用价值。现有动态光场成像数据通量大，对动态光场数据的采集、传输和处理提出了巨大的挑战。受到昆虫视觉系统的复眼光学结构和快速多目融合感知的浅层视觉神经工作机制启发，提出一种新型动态光场成像范式-元光场事件成像技术来捕获具有高维光场时变属性的元光场事件，可以极大程度增强元光场事件相机对场景的高效光场感知和表征能力。通过充分利用光场结构下事件之间的时空相关性，进一步提出一种类生物视觉的时空事件聚合升维算法，实现光场事件高效且鲁棒地提取。为了证明提出的元光场事件成像技术的应用价值，搭建一套元光场事件成像的原型系统，在不同的计算机视觉任务中广泛地开展真实实验应用，如场景重建、去噪和运动轨迹重建等，结合仿真和真实实验充分证明所提的元光场事件相机的捕获动态光场信息的高效性和鲁棒性。

    光场事件相机多视角元光场事件

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    基于三维高斯溅射技术的可微分渲染研究进展(特邀)

    高建陈林卓沈秋曹汛...
    153-165页
    查看更多>>摘要：近年来，三维高斯溅射(3DGS)技术的兴起为可微分渲染技术带来了革命性变化。虽然神经辐射场(NeRF)是可微分渲染技术的里程碑，并已在高真实感的新视角合成方面取得了突破性进展，但它依然存在隐式表达不直观、训练效率低等问题。相比之下，3DGS技术通过显式点云表达和高度并行化的可微分光栅化管线成功解决了NeRF的痛点，显著提升了训练速度和渲染效率，并提供了更高的场景控制性。3DGS技术将可微分渲染推向了新的高度，并且该技术已在新视角渲染、动态场景重建等领域取得了显著成果，展现出了广阔的应用前景和巨大潜力。本文旨在展示3DGS技术的最新发展动态，激发研究人员对可微分渲染技术进行深入探索，同时为未来技术的进一步发展提供启示。

    三维高斯溅射可微分渲染三维重建

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