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计算成像领域新理论和新方法 Review

Xue-mei HU, Jia-min WU, Jin-li SUO, Qiong-hai DAI

《信息与电子工程前沿（英文）》 2017年第18卷第9期页码 1207-1221 doi: 10.1631/FITEE.1700211

摘要：计算成像学从光传播和信息传递角度为光的整个成像过程建模，将计算能力引入传统光学成像，旨在突破视觉信息记录的局限。计算成像领域的进展，促进了不同基础学科和应用学科的发展。我们概述了计算成像领域的基本原则和方法、发展过程及其在科学发展中起到的重要作用，从视觉信号的不同维度——包括空间、时间、角度、光谱、相位——分别综述了计算成像领域最新和最先进的研究进展，并讨论了该领域有发展前景的研究方向

关键词：计算成像；多维多尺度；超分辨；飞秒成像；3D重建；超光谱成像

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基于谐波的多光子扫描结构光照明超分辨显微成像

汪磊, 郑晓敏, 周洁, 王美婷, 陈嘉杰, 曾佑君, 许改霞, 王颖, 邱海霞, 邵永红, 屈军乐, 高志, 顾瑛

《工程（英文）》 2022年第16卷第9期页码 65-72 doi: 10.1016/j.eng.2021.12.010

摘要：

本文提出了一种利用多光子非线性效应的多光子结构光照明超分辨显微成像（multiphoton-structured illuminationmicroscopy, mP-SIM）技术，可实现比线性SIM 更高的成像分辨率。通过扫描正弦结构的照明光激发样本产生多光子荧光信号或谐波信号，从而利用由光学非线性效应产生的非正弦结构信号光的谐波来提高分辨率。本文提出了mP-SIM 理论以重建系统的超分辨图像。对细胞内染色F-肌动蛋白和小鼠尾腱胶原纤维成像，进一步验证了mP-SIM 的超分辨成像能力。该方法不但适用于多光子荧光超分辨显微成像，而且适用于非标记的如SHG等超分辨显微成像；重要的是，该方法不需要特定的荧光团或高功率激发光，可直接用于商用mP显微系统来实现超分辨成像。

关键词：超分辨显微成像结构光照明超分辨显微成像多光子结构光照明超分辨显微成像 SIM 二次谐波产生（SHG）-SIM

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紧凑型计算光谱信息采集系统综述 Review Articles

宋洪亚1,张文屹1,李海峰1,刘旭1,2,3,郝翔1

《信息与电子工程前沿（英文）》 2020年第21卷第8期页码 1119-1266 doi: 10.1631/FITEE.1900266

摘要：随着计算机科学的发展，越来越多硬件功能可通过软件编程实现，使得光学仪器更加紧凑、廉价，光学设计和加工也更加方便、快速。近年来，软件算法被引入光谱检测，发展出一些计算型的光谱仪、光谱成像设备等光谱信息采集系统。通过与传统非计算方法比较，本文突出了计算光谱采集的优势。重点关注紧凑性特征，回顾最具代表性的计算光谱信息采集系统，并作讨论和展望。

关键词：光谱成像；计算成像；光谱仪

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超分辨近场光学成像技术及其产业开发

吴世法

《中国工程科学》 2000年第2卷第2期页码 10-14

摘要：

超分辨近场光学成像技术是当前国内外一个重要的高新技术前沿课题，也将是我国21世纪初应该发展的一项高新技术产业。文中介绍了我国自1991年以来开拓研究的进展，探讨了国际学术界及产业开发中当前存在的主要问题，提出了各类超分辨扫描模式成像公式的乘法表达式，并作了分析比较。

关键词：超衍射权限分辨近场光学成像技术超分辨光学显微镜

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超分辨显微成像技术中的计算方法 Review

Zhi-ping ZENG, Hao XIE, Long CHEN, Karl ZHANGHAO, Kun ZHAO, Xu-san YANG, Peng XI

《信息与电子工程前沿（英文）》 2017年第18卷第9期页码 1222-1235 doi: 10.1631/FITEE.1601628

摘要：超分辨显微成像技术已广泛应用于多个领域。其中，计算方法的优化和提升，对超分辨显微系统成像质量优化至关重要。本文综述了目前主流超分辨显微技术采用的计算方法，包括反卷积显微技术、基于偏振的超分辨显微技术、结构光照明显微技术、图像扫描显微技术、超分辨光学涨落显微成像技术、单分子定位显微技术、贝叶斯分析超分辨显微技术新计算方法的发展将有助于提升超分辨显微的成像效果，使其具备更好的分辨率、更高的精度和更快的图像处理速度。

关键词：超分辨显微；反卷积；计算方法

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超分辨光学显微镜：原理、仪器与应用 Special Feature on Precision Measurement and Inst

Bao-kai WANG, Martina BARBIERO, Qi-ming ZHANG, Min GU

《信息与电子工程前沿（英文）》 2019年第20卷第5期页码 608-630 doi: 10.1631/FITEE.1800449

摘要：本文综述了超分辨显微镜的基本原理、技术成就和仪器应用，讨论了超分辨显微镜在成像以及其他方面的应用。

关键词：超分辨；成像；光学显微镜

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基于片上波导的超灵敏探测与超分辨成像 Review Articles

庞陈雷,刘旭,陈伟,杨青

《信息与电子工程前沿（英文）》 2020年第21卷第8期页码 1134-1149 doi: 10.1631/FITEE.1900211

摘要：本综述介绍基于芯片的波导生物传感和成像技术的最新研究进展，这些技术可显著降低系统复杂度。这些技术利用波导表面的近场倏逝场与周围样品产生相互作用，实现对被检测生物分子的高灵敏探测和微纳样品的高信噪比超分辨成像。相关检测与成像波导芯片的制作过程简单，且同传统半导体加工工艺兼容，具有大规模生产应用前景。通过与近年来快速发展的片上集成光源结合，这些技术为实现片上系统集成的生物分子检测和超分辨成像提供了可能。

关键词：导探测；波导成像；倏逝场照明；移频与频谱拼接

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4Pi荧光超分辨显微术综述 Review

郝翔, 李依明, 傅爽, 李旸晖, 许迎科, 匡翠方, 刘旭

《工程（英文）》 2022年第11卷第4期页码 146-153 doi: 10.1016/j.eng.2020.07.028

摘要：

自20 世纪90 年代以来，持续的科技进步突破了光学显微镜的衍射极限，使三维超分辨显微成像技术得以实现。回顾这些历程，一个重要的里程碑是基于两个对置物镜的4Pi 显微架构及其超分辨版本的出现。鉴于此，本文综述了4Pi 超分辨显微术的近期进展。总体上，4Pi 超分辨显微镜为透明样品观测提供了一
种能够突破衍射极限、非侵入、各向同性的三维分辨率的技术手段。具体而言，本文针对目标开关和随机开关两个主要4Pi 超分辨显微术版本，讨论了它们的架构、原理、应用和未来发展趋势。

关键词：荧光超分辨显微术超分辨成像 4Pi超分辨显微术 isoSTED 4Pi-SMLM

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光场成像技术：模型、标定、重建及应用 Review

Hao ZHU, Qing WANG, Jingyi YU

《信息与电子工程前沿（英文）》 2017年第18卷第9期页码 1236-1249 doi: 10.1631/FITEE.1601727

摘要：光场成像是计算摄像学领域一项新兴技术。基于对成像模型和光路的创新设计，光场相机不仅记录了三维物体的空间强度，而且捕获了物理世界中的角度信息。这为解决三维重建、显著区域检测、目标识别等计算机视觉问题提供了新途径。本文首先回顾了光场相机的三个关键问题，包括成像模型、标定理论以及重建方法。然后，系统介绍了光场成像技术在信息学、物理学、医学和生物学等领域的应用现状。最后，讨论了光场成像目前存在的问题，并展望了光场成像技术的应用前景。

关键词：光场成像；全光函数；成像模型；标定；重建

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光学成像中的相位问题 Review

Guo-hai SITU, Hai-chao WANG

《信息与电子工程前沿（英文）》 2017年第18卷第9期页码 1277-1287 doi: 10.1631/FITEE.1700298

摘要：然而，对可见光波段电磁波而言，直接测量相位非常困难，必须使用计算方法从捕获的光强度中计算相位。本文回顾了近期我们在迭代相位恢复技术及其在光学成像中的应用等方面的研究工作。

关键词：相位恢复；相位成像；计算成像；Gerchberg-Saxton算法；光学加密；计算机全息图

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邵永红：基于谐波的多光子扫描结构光照明超分辨显微成像（2022年12月9日）

2023年02月01日

关键词：高端测量仪器

用于计算机视觉任务的光场成像技术综述 Review Article

贾晨1,2,石凡1,2,赵萌1,2,陈胜勇1,2

《信息与电子工程前沿（英文）》 2022年第23卷第7期页码 1077-1097 doi: 10.1631/FITEE.2100180

摘要：光场成像因其解决计算机视觉问题的能力而备受关注。本文首先简要回顾了近年来计算机视觉的研究进展。对于影响计算机视觉发展的大多数因素来说，视觉信息获取的丰富性和准确性起着决定性作用。光场成像技术利用照相机或微透镜阵列记录光线位置和方向信息，获取完整三维场景信息，为计算机视觉研究做出巨大贡献。光场成像提高了深度估计以及图像分割、融合和三维重建的精度。光场成像还被创新地应用于虹膜和人脸识别、材料和虚假行人识别、极平面图像采集和形状恢复以及光场显微镜。我们进一步总结了光场成像技术在计算机视觉研究中存在的问题和发展趋势，如光场数据集的建立和评估、在高动态范围条件下的应用、光场增强和虚拟现实。光场成像在各种研究中取得巨大成功。在过去25年，超过180篇文献报道了光场成像在解决计算机视觉问题上的能力。我们梳理了这些文献，使研究人员更容易搜索有关解决方案的详细方法。

关键词：光场成像；相机阵列；微透镜阵列；极平面图像；计算机视觉

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指纹光谱特征揭示叶斑病时空动态发展以实现显症前诊断 Article

朱逢乐, 苏珍珠, Alireza Sanaeifar, Anand Babu Perumal, Mostafa Gouda, 周瑞清, 李晓丽, 何勇

《工程（英文）》 2023年第22卷第3期页码 171-184 doi: 10.1016/j.eng.2022.10.006

摘要：高光谱成像（HSI）在跟踪病害初始侵染部位的动态进程以进行显症前诊断方面具有巨大潜力。然而，目前尚无相关文献提取出早期感染阶段活体叶片病变组织的指纹光谱特征（FSS），也没有探究HSI的检测机制。FSS是指能够表征特定植物病害的独特、有代表性的光谱特征。还研究了叶斑病早期发展阶段叶片的光谱和生化响应。本文所提取的全波段FSS能够捕捉病变发展过程中褪绿组织和坏死组织的独特特征，从而原位可视化植物-病原菌像素级的早期互作动态进程。为了揭示HSI 显症前诊断的机制，还建立了叶片的平均光谱响应与其生化指标（叶绿素、类胡萝卜素、丙二醛、抗坏血酸和还原型谷胱甘肽）之间的定量关系，回归模型在预测集的决定系数（R

关键词：高光谱成像指纹光谱特征叶斑病叶片病斑进展显症前诊断生化指标