什么是计算光学成像？

计算光学成像，顾名思义，是把“计算”融入到光学图像形成过程中任何一个或者多个环节的一类新型的成像技术或系统。光学图像的形成与场景/物体的照明模式、系统的光学传递函数、像感器的采样三个因素息息相关。计算通常以编码的形式体现在这三个环节当中，对系统的物面、光瞳面和像面（或其共轭面）上的光场进行编码调制，形成编码照明、编码孔径、编码像感。

在硬件上，这些编码通常可以专门制作编码板（如微透镜阵列、微偏振片阵列）或者更灵活的可编程控制的空间光调制器（如DMD、LCOS、MEMS、LED阵列），甚至利用光波本身的物理属性（如衍射、相干叠加）来实现；在功能上，编码调制可以作用于光场的光强、相位、偏振、光谱等要素。显然，这些编码器件和函数的引入会导致几何光学意义下光学成像系统“点到点”物像关系不再满足。也即是说，在像感器上所成的像并非“所见即所得”的几何光学像，而是经过“编码”后的光强分布，因而需要用适当的数学算法来“计算重建”场景/物体的图像。因此，计算光学成像系统的设计需要根据具体的成像任务在光学和算法两方面进行联合优化。而数字图像处理技术仅对传统光学成像系统获取到的图像进行后处理（如去噪、像素超分、背景虚化）以获得更好的视觉效果。