建深度真實場景的三維視頻技術(shù)背景：三維顯示可以分為立體顯示(stereoscopic display,基于幾何光學)掸哑、光場顯示(light-field display,基于幾何光學)和全息顯示(基于波動光學)三種约急。由于立體顯示和光場顯示只能記錄和重建光的強度，在圖像的三維重建過程中造成相位丟失苗分，因此三維圖像的質(zhì)量可能會下降厌蔽。相比之下，由于全息顯示器可以將光的強度和相位都記錄為全息圖摔癣，因此全息顯示可以準確重建光的相位奴饮，從而可以重建具有深度的高質(zhì)量三維圖像。電子全息術(shù)可以通過在空間光調(diào)制器上顯示全息圖來重建運動圖像择浊。為了使用電子全息技術(shù)實現(xiàn)三維顯示戴卜，科研人員已經(jīng)對現(xiàn)實空間中的三維信息獲取、CGH計 ...
態(tài)成像技術(shù)背景：對動態(tài)的光學散射介質(zhì)內(nèi)部成像(如人體組織)是生物醫(yī)學光學領(lǐng)域的核心挑戰(zhàn)琢岩。 在過去的幾十年里投剥，研究人員已經(jīng)開發(fā)了各種各樣的技術(shù)手段來不同程度的應對這一挑戰(zhàn)。其中包括共聚焦和非線性顯微技術(shù)(現(xiàn)在可以以亞細胞分辨率對1毫米深的組織成像)担孔、新型波前整形江锨、飛行時間漫射光學(TOF diffuse optics)、光聲技術(shù)(成像深度擴展到厘米級,分辨率較低)等攒磨。動態(tài)散射樣品(由熱變化和細胞運動引起的微觀運動)的光學散射特征會隨時間快速變化泳桦，為有效的活體深層組織成像帶來了挑戰(zhàn)。一種可行的策略是直接測量散射樣品的內(nèi)部動態(tài)娩缰，利用這些動態(tài)變化來輔助成像灸撰。例如，在此類方法中拼坎，主要目標不是形成基于強度 ...
云模型技術(shù)背景：電子全息術(shù)作為一種理想的3D圖像表示方法浮毯，吸引了研究人員的目光。然而泰鸡，實時計算和顯示三維數(shù)據(jù)是很困難的债蓝，因為這需要大量的計算。為了加快計算機生成全息圖(CGH)的計算盛龄，一系列方法被提出饰迹，如：查找表法(look-up table)芳誓、遞歸關(guān)系法(recurrence relation)、波前記錄平面法(wavefront recording plane)啊鸭、基于稀疏法(sparsity-based)锹淌、塊模型法(patch model)、多邊形模型法(polygon model)赠制、射線-波前轉(zhuǎn)換法(ray-wavefront conversion)赂摆、基于層法(layer-based)。 ...
行計算技術(shù)背景：視頻全息術(shù)(電子全息術(shù))于 1990年首次證實钟些。隨著該領(lǐng)域的發(fā)展烟号，可以清晰的意識到電子全息術(shù)的主要限制是缺乏高清顯示設備和需要高速計算。在此期間政恍，顯示設備可實現(xiàn)的分辨率增加了10倍汪拥，從大約10μm到接近1μm，現(xiàn)在正接近使常規(guī)應用變得實用的水平抚垃。然而喷楣，隨著全息顯示精度的提高趟大，計算量也隨之增加鹤树。例如，像素間距為1μm的1m × 1m全息圖需要10^12像素逊朽，而典型的二維顯示器約10^6像素(增加了 10^6 倍)罕伯。當考慮將三維圖像轉(zhuǎn)換為全息圖的成本時，需要增加 10^6 的計算能力叽讳。開發(fā)實用的全息三維圖像系統(tǒng)的研究主要集中在加快處理時間上追他。當前已經(jīng)提出了基于查找表或差分法等技術(shù)的 ...
電計算技術(shù)背景：由電子驅(qū)動的計算處理器在過去十年中有了巨大的發(fā)展，從通用中央處理器 (CPU) 到專用計算平臺岛蚤，例如圖形處理器 (GPU)邑狸、現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)和專用集成電路(ASIC)，以滿足日益增長的計算資源需求涤妒。這些硅計算硬件平臺的進步通過允許訓練更大規(guī)模和更復雜的模型单雾，為人工智能 (AI) 的復興做出了巨大貢獻。各種神經(jīng)計算架構(gòu)在廣泛領(lǐng)域得到了廣泛應用她紫，例如卷積神經(jīng)網(wǎng)絡 (convolutional neural networks,CNN)硅堆、循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡 (recurrent neural networks,RNN)、尖峰神經(jīng)網(wǎng)絡(spiking neural networks ...
體顯示技術(shù)背景：自由空間立體顯示器贿讹，或在空間中創(chuàng)建發(fā)光圖像點的顯示器渐逃，是非常類似于流行小說中三維顯示器的技術(shù)。這種顯示器能夠在“稀薄的空氣”中產(chǎn)生幾乎從任何方向都可以看到并且不會被剪裁的圖像民褂。相比之下茄菊，全息圖像點只有處于從衍射二維 面出發(fā)疯潭，并在觀察者的眼睛處結(jié)束的線上時才可見。無論全息圖的構(gòu)圖面殖、分辨率或方向如何袁勺，這種被描述為“裁剪(clipping)”或“漸暈(vignetting)”的限制都會存在。裁剪的實際效果是必須像電視一樣觀看全息圖畜普。也就是說期丰，對于有限尺寸的全息圖，可實現(xiàn)的z佳面內(nèi)視角是圍繞顯示表面有360°吃挑。然而钝荡，任何單個圖像點周圍的z大視角都小于 360°，并且隨著圖像點遠離全息顯 ...
場控制技術(shù)背景：光束轉(zhuǎn)換器(transformer)用于將給定的入射光束轉(zhuǎn)換為具有特定輻照度和相位(或波前)分布的輸出光束舶衬。它在光刻埠通、材料加工、激光或 LED 投影儀逛犹、光通信以及光檢測和測距（激光雷達）中得到廣泛應用端辱。折射、反射和衍射光學元件都可用于光束轉(zhuǎn)換器虽画。常用的折射或反射光束轉(zhuǎn)換器舞蔽，設計時通常基于射線光學理論码撰。設計問題主要由三種類型的方程約束：光束的能量守恒渗柿、以向量形式的斯涅爾定律(Snell's law)支配的光線追蹤方程以及描述在輸入和輸出波前之間等光程的Malus-Dupin定理 。此外脖岛，對于制造問題朵栖，應考慮面型的表面連續(xù)性。光束轉(zhuǎn)換器的發(fā)展路線為從輸入和輸出光束保持平面波 ...
超表面技術(shù)背景：作為納米光子學的一個重要研究分支柴梆，光學超表面在過去十年中引起了很大的關(guān)注陨溅。精心設計的超表面可以在亞波長范圍內(nèi)任意操縱局部光特性，從而使透鏡绍在、棱鏡门扇、波片、偏振片和分束鏡等傳統(tǒng)光學元件的平面化成為可能揣苏。 此外悯嗓，靈活的設計策略進一步使超表面能夠在單層平臺上實現(xiàn)光波的多維操縱。例如卸察，通過訴諸光偏振脯厨、波長和入射角，以及不同的空間復用方案坑质，已經(jīng)有實現(xiàn)不同功能的大量多功能超表面得到報道合武。但是這些多功能超表面僅在一個操作空間有效临梗，即要么透射空間或反射空間。能夠獨立控制透射和反射空間中的光的光學器件對于構(gòu)建超緊湊光學系統(tǒng)具有重要意義稼跳。這是zui近基于多層超表面實現(xiàn)的盟庞。據(jù)報道，四層金屬貼片可以協(xié)同 ...
光直寫技術(shù)背景：單分子顯微鏡極大地擴展了我們對細胞環(huán)境中蛋白質(zhì)復合物的結(jié)構(gòu)組織汤善、功能構(gòu)象(functional conformations)和動力學的了解什猖。近來的研究在提高其空間分辨率 、穿透深度红淡、活細胞成像能力和單分子成像方法上取得了顯著進展不狮。具有高空間分辨率的單分子成像方法都采用軸向聚焦鎖定(如全內(nèi)反射模式的紅外激光)和橫向校正方法(如熒光標記)的組合。以高準確度(~1nm)執(zhí)行的實時三維聚焦鎖定將來自單個熒光事件的光子收集z大化在旱，并且與沒有主動穩(wěn)定的標準方法相比摇零，定位精度提高了>10 倍。不準確或緩慢的主動校正會導致漂移桶蝎，降低定位精度并顯著降低原位分辨率(即使在過濾或分組等分析后處 ...
求解器技術(shù)背景：散射理論描述了波與物質(zhì)的相互作用驻仅，并用于物理和工程應用的各個領(lǐng)域。散射理論主要劃分為兩類問題：正向(forward)問題和逆向(inverse)問題登渣。正向問題涉及從已知的結(jié)構(gòu)化介質(zhì)計算散射場噪服，而逆向問題涉及從一個已知的散射場求結(jié)構(gòu)化介質(zhì)。當前已經(jīng)有了數(shù)個被廣泛使用的正向求解器绍豁，如有限差分時域(finite -difference time-domain,FDTD)法就是其中之一芯咧。相比之下，逆向問題被認為要比正向問題的求解更具挑戰(zhàn)性(即便附加各種近似和假設前提)竹揍，這是因為逆向問題是病態(tài)(ill-posed)的，并且計算復雜邪铲。技術(shù)要點：基于此芬位，韓國KAIST的Moosung Lee ...
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