建深度真实场景的三维视频技术背景:三维显示可以分为立体显示(stereoscopic display,基于几何光学)、光场显示(light-field display,基于几何光学)和全息显示(基于波动光学)三种。由于立体显示和光场显示只能记录和重建光的强度,在图像的三维重建过程中造成相位丢失,因此三维图像的质量可能会下降。相比之下,由于全息显示器可以将光的强度和相位都记录为全息图,因此全息显示可以准确重建光的相位,从而可以重建具有深度的高质量三维图像。电子全息术可以通过在空间光调制器上显示全息图来重建运动图像。为了使用电子全息技术实现三维显示,科研人员已经对现实空间中的三维信息获取、CGH计 ...
态成像技术背景:对动态的光学散射介质内部成像(如人体组织)是生物医学光学领域的核心挑战。 在过去的几十年里,研究人员已经开发了各种各样的技术手段来不同程度的应对这一挑战。其中包括共聚焦和非线性显微技术(现在可以以亚细胞分辨率对1毫米深的组织成像)、新型波前整形、飞行时间漫射光学(TOF diffuse optics)、光声技术(成像深度扩展到厘米级,分辨率较低)等。动态散射样品(由热变化和细胞运动引起的微观运动)的光学散射特征会随时间快速变化,为有效的活体深层组织成像带来了挑战。一种可行的策略是直接测量散射样品的内部动态,利用这些动态变化来辅助成像。例如,在此类方法中,主要目标不是形成基于强度 ...
云模型技术背景:电子全息术作为一种理想的3D图像表示方法,吸引了研究人员的目光。然而,实时计算和显示三维数据是很困难的,因为这需要大量的计算。为了加快计算机生成全息图(CGH)的计算,一系列方法被提出,如:查找表法(look-up table)、递归关系法(recurrence relation)、波前记录平面法(wavefront recording plane)、基于稀疏法(sparsity-based)、块模型法(patch model)、多边形模型法(polygon model)、射线-波前转换法(ray-wavefront conversion)、基于层法(layer-based)。 ...
行计算技术背景:视频全息术(电子全息术)于 1990年首次证实。随着该领域的发展,可以清晰的意识到电子全息术的主要限制是缺乏高清显示设备和需要高速计算。在此期间,显示设备可实现的分辨率增加了10倍,从大约10μm到接近1μm,现在正接近使常规国产成人在线观看免费网站变得实用的水平。然而,随着全息显示精度的提高,计算量也随之增加。例如,像素间距为1μm的1m × 1m全息图需要10^12像素,而典型的二维显示器约10^6像素(增加了 10^6 倍)。当考虑将三维图像转换为全息图的成本时,需要增加 10^6 的计算能力。开发实用的全息三维图像系统的研究主要集中在加快处理时间上。当前已经提出了基于查找表或差分法等技术的 ...
电计算技术背景:由电子驱动的计算处理器在过去十年中有了巨大的发展,从通用中央处理器 (CPU) 到专用计算平台,例如图形处理器 (GPU)、现场可编程门阵列(FPGA)和专用集成电路(ASIC),以满足日益增长的计算资源需求。这些硅计算硬件平台的进步通过允许训练更大规模和更复杂的模型,为人工智能 (AI) 的复兴做出了巨大贡献。各种神经计算架构在广泛领域得到了广泛国产成人在线观看免费网站,例如卷积神经网络 (convolutional neural networks,CNN)、循环神经网络 (recurrent neural networks,RNN)、尖峰神经网络(spiking neural networks ...
体显示技术背景:自由空间立体显示器,或在空间中创建发光图像点的显示器,是非常类似于流行小说中三维显示器的技术。这种显示器能够在“稀薄的空气”中产生几乎从任何方向都可以看到并且不会被剪裁的图像。相比之下,全息图像点只有处于从衍射二维 面出发,并在观察者的眼睛处结束的线上时才可见。无论全息图的构图、分辨率或方向如何,这种被描述为“裁剪(clipping)”或“渐晕(vignetting)”的限制都会存在。裁剪的实际效果是必须像电视一样观看全息图。也就是说,对于有限尺寸的全息图,可实现的z佳面内视角是围绕显示表面有360°。然而,任何单个图像点周围的z大视角都小于 360°,并且随着图像点远离全息显 ...
场控制技术背景:光束转换器(transformer)用于将给定的入射光束转换为具有特定辐照度和相位(或波前)分布的输出光束。它在光刻、材料加工、激光或 LED 投影仪、光通信以及光检测和测距(激光雷达)中得到广泛国产成人在线观看免费网站。折射、反射和衍射光学元件都可用于光束转换器。常用的折射或反射光束转换器,设计时通常基于射线光学理论。设计问题主要由三种类型的方程约束:光束的能量守恒、以向量形式的斯涅尔定律(Snell's law)支配的光线追踪方程以及描述在输入和输出波前之间等光程的Malus-Dupin定理 。此外,对于制造问题,应考虑面型的表面连续性。光束转换器的发展路线为从输入和输出光束保持平面波 ...
超表面技术背景:作为纳米光子学的一个重要研究分支,光学超表面在过去十年中引起了很大的关注。精心设计的超表面可以在亚波长范围内任意操纵局部光特性,从而使透镜、棱镜、波片、偏振片和分束镜等传统光学元件的平面化成为可能。 此外,灵活的设计策略进一步使超表面能够在单层平台上实现光波的多维操纵。例如,通过诉诸光偏振、波长和入射角,以及不同的空间复用方案,已经有实现不同功能的大量多功能超表面得到报道。但是这些多功能超表面仅在一个操作空间有效,即要么透射空间或反射空间。能够独立控制透射和反射空间中的光的光学器件对于构建超紧凑光学系统具有重要意义。这是zui近基于多层超表面实现的。据报道,四层金属贴片可以协同 ...
光直写技术背景:单分子显微镜极大地扩展了我们对细胞环境中蛋白质复合物的结构组织、功能构象(functional conformations)和动力学的了解。近来的研究在提高其空间分辨率 、穿透深度、活细胞成像能力和单分子成像方法上取得了显著进展。具有高空间分辨率的单分子成像方法都采用轴向聚焦锁定(如全内反射模式的红外激光)和横向校正方法(如荧光标记)的组合。以高准确度(~1nm)执行的实时三维聚焦锁定将来自单个荧光事件的光子收集z大化,并且与没有主动稳定的标准方法相比,定位精度提高了>10 倍。不准确或缓慢的主动校正会导致漂移,降低定位精度并显著降低原位分辨率(即使在过滤或分组等分析后处 ...
求解器技术背景:散射理论描述了波与物质的相互作用,并用于物理和工程国产成人在线观看免费网站的各个领域。散射理论主要划分为两类问题:正向(forward)问题和逆向(inverse)问题。正向问题涉及从已知的结构化介质计算散射场,而逆向问题涉及从一个已知的散射场求结构化介质。当前已经有了数个被广泛使用的正向求解器,如有限差分时域(finite -difference time-domain,FDTD)法就是其中之一。相比之下,逆向问题被认为要比正向问题的求解更具挑战性(即便附加各种近似和假设前提),这是因为逆向问题是病态(ill-posed)的,并且计算复杂。技术要点:基于此,韩国KAIST的Moosung Lee ...
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