什么是計算光學成像？

計算光學成像，顧名思義，是把“計算”融入到光學圖像形成過程中任何一個或者多個環節的一類新型的成像技術或系統。光學圖像的形成與場景/物體的照明模式、系統的光學傳遞函數、像感器的采樣三個因素息息相關。計算通常以編碼的形式體現在這三個環節當中，對系統的物面、光瞳面和像面（或其共軛面）上的光場進行編碼調制，形成編碼照明、編碼孔徑、編碼像感。

在硬件上，這些編碼通�？梢詫ｉT制作編碼板（如微透鏡陣列、微偏振片陣列）或者更靈活的可編程控制的空間光調制器（如DMD、LCOS、MEMS、LED陣列），甚至利用光波本身的物理屬性（如衍射、相干疊加）來實現；在功能上，編碼調制可以作用于光場的光強、相位、偏振、光譜等要素。顯然，這些編碼器件和函數的引入會導致幾何光學意義下光學成像系統“點到點”物像關系不再滿足。也即是說，在像感器上所成的像并非“所見即所得”的幾何光學像，而是經過“編碼”后的光強分布，因而需要用適當的數學算法來“計算重建”場景/物體的圖像。因此，計算光學成像系統的設計需要根據具體的成像任務在光學和算法兩方面進行聯合優化。而數字圖像處理技術僅對傳統光學成像系統獲取到的圖像進行后處理（如去噪、像素超分、背景虛化）以獲得更好的視覺效果。