人们最熟悉的3D成像莫过于3D电影和全息投影了。但是这有时是利用人眼的错觉,而非真正的3D成像。是“假三维”。与之相对的则有包含具体的方向和距离等信息的3D成像技术。根据成像原理的不同,主要有以下四类:1. 双目视觉(stereo vision)2. 激光三角法(laser triangulation)3. 结构光3D成像(structured light 3D imaging)4. 飞行时间法ToF(time of light)在进行进一步的介绍之前先对深度图和点云做简单介绍,其中深度图是指将图像采集器到场景中各点的距离(深度)值作为像素值的图像。点云是目标表面特性的海量点集合;根据激光原理 ...
博览:2020 CVPR使用定向光锥变换的非视域曲面重建技术背景:非视域(Non-line-of-sight,NLOS)成像可以对视域之外的目标进行成像,其应用遍布遥感、国防、机器人视觉和自动驾驶等领域。通常,使用一个光源(如激光)不直接照射目标场景,而是通过一个中介面将光反射到目标场景上,目标场景将光反射到中介面,再由中介面反射到传感器上。传感器捕捉到由中介面反射回的场景信息,并将它们记录为二维图像(或瞬态)的时间分辨序列,通过计算的方法重建出场景图像。除了基于瞬态的成像外,其它NLOS成像模式还包括基于散斑或非相干强度测量以及被动传感和声学成像技术的成像模式。基于瞬态的 NLOS 成像,其 ...
博览:2021Optica 时频域中的通用压缩层析术技术背景:在时域和频域中编码量子信息已被证明是可扩展量子信息处理的合适替代方案。这些编码使得人们可以访问高维希尔伯特空间,从而对量子信息提取、密码学和通信任务等有增强作用。此外,此类编码仅占用一种单一的空间模式,因此可以与单模光纤网络直接兼容。然而,具有足够高分辨率的可靠时间测量仍然具有挑战性(特别是在通讯波长下)。量子信息技术一般包括量子计算,量子模拟和量子通信三种。在量子计算中,研究人员通常采用量子态或量子过程作为数学语言来描述所属量子系统的特征。认识一个量子系统的量子态和量子过程等价于可以掌握在此系统中进行任何测量的结果。在量子信息科学 ...
博览:2021 SIGGRAPH ASIA 神经三维全息技术背景:AR/VR系统给予用户以前所未有的体验,但是当前AR/VR的光引擎受限于峰值亮度、电源效率、设备外形尺寸、视觉上地聚焦诱导、像差校正能力等因素。全息近眼显示能够解决上述多种问题,并且可以唯一的使用单个空间光调制器(spatial light modulator,SLM)和相干光源,合成三维强度分布。尽管全息的基本原理已经在70多年前就已经被提了出来,但是高质量的全息图获取在21世纪初才实现。使用SLM生成高质量的数字全息图的主要挑战在于计算生成全息(computer generated holography,CGH)的算法。传统 ...
博览:2021 OpticsExpress 用于轻薄光学透视AR的全息pancake光学器件技术背景:光学透视增强现实(optical see-through augmented reality,OST-AR)系统提供前所未有的用户体验,预计将对通信、远程工作、娱乐、医疗保健、教育、模拟和培训等应用产生变革性影响。这些新的用户体验将数字图像无缝叠加在用户周围的物理环境上。在这些系统中,近眼显示器是用户和数字叠加内容之间的主要视觉接口。因此,设计OST-AR显示器以提供视觉上引人注目的结果,同时为不同的用户群体提供舒适的体验至关重要。为此,OST-AR显示器必须能够在目标应用的视场上显示高质量数 ...
用于AR/VR的无散斑全息显示技术背景:在众多显示应用中,全息是一种具有变革潜力的技术。如直视(direct-view)显示,全息可以实现裸眼三维显示。对于虚拟现实和增强现实中使用的近眼显示器,全息显示在感知真实感和视觉舒适度上也有更好的解决方案。对于汽车应用中的HUD(heads-up displays),全息显示器不仅具有自然对焦提示(focus cues),还具有前所未有的图像亮度和动态范围。尽管计算机生成全息(conputer-generated holography, CGH)在光学系统和算法上已经有了许多进展,但是全息显示使用相干光源产生的散斑使得全息还不能成为一个替代传统显示技术 ...
2021 cell:数字自适应光学迭代层析用于三维活体亚细胞毫秒级动态小时级观测技术背景:活体组织中细胞和细胞器的长时间高时空分辨率监测对理解其生理现象具有重要意义,但是组织特殊的光学属性使得长时间高时空分辨率监测非常困难。细胞的离体观察难以反映其在体内的真实生物动态,例如肿瘤细胞在体外很容易被杀死,而在活体环境时,受到三维组织以及各种细胞因子的影响,想要杀死肿瘤细胞就变得没那么容易。这个时候,就需要有效的三维活体成像手段来替代二维的体外研究。细胞之间以及细胞内的活动往往需要高时空分辨率的手段来应对,特别是哺乳动物,心跳和呼吸会在没有高成像速率的情况下引入运动模糊和伪影。组织中折射率的不均匀分 ...
DOE+CFB+U-Net网络实现直径小于0.5mm的超细内窥镜技术背景:生物医学需要微创内窥镜,纤维内窥镜是微创内窥镜的一种,被广泛用于体内进行医学观察。常见的柔性内窥镜基于相干光纤束(coherent fiber bundles, CFB,也称为多芯光纤),它将强度模式从远端光纤面的隐藏区域传输到近端光纤端面的仪器上。位于光纤远端的镜头缩小或放大芯到芯的距离,并确定系统的分辨率。相干光纤束的直径可小至数百微米,以实现微创的目的。然而,远端光学部件增加了内窥镜的尺寸(通常在毫米范围)。此外,传统的二维内窥镜在没有机械扫描的情况下无法给出深度信息。最近,具有三维成像能力的超细内窥镜已被提出,它 ...
大帧数高帧率可见光动态三维meta-holography技术背景:全息具有记录和重建波前的能力,是裸眼3D显示、光数据存储和光信息处理的理想手段。但是,传统全息图不具备对虚物全息重建和动态显示的能力。为了克服这个困难,在1966年的时候,Brown和Lohman发明了计算机生成全息(computer-generated holography, CGH),这种技术使用物理光学理论来计算干涉图案上的相位图。随着技术的发展,通过使用如空间光调制器(SLM)或数字微镜设备(DMD)这样的数字设备,CGH也能展示出动态全息显示的能力。然而,使用SLM或DMD的CGH长期存在着小视场、孪生像、多级衍射的问 ...
g the light scattering properties of cylindrical metasurfaces. Here we propose and study a metallic cylinder with a phase gradient obtained by engineering the gradient of grooves on its outer surface. We find that structural topological charges may be generated by the phase gradient in the meta-cyli ...
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