用科普走进智能计算成像 用智慧探索缤纷世界奥秘

2022年7月19日至31日，南京理工大学智能计算成像实验室开展了一场充满科学与趣味的“科普课堂”，旨在用深入浅出的趣味性，引导同学们发现和思考生活中的科学，激发探索科学现象的热情。连续两周共计八场讲座均以线上直播的方式呈现，累计线上观看人数达数千余人，主讲人严谨且趣味的演示收获了同学们的一致好评，充分展现了实验室的风采。

南京理工大学智能计算成像实验室（SCILab:www.scilaboratory.com）致力于研发新一代计算成像和传感技术，在需求牵引及重大项目的推动下开展机理探索、工程实践、以及先进仪器研制工作，并探索其在显微成像、光学计量、生物医学等领域的前沿应用。通过将前端光学调控与后端信息处理有机结合，将不可见信息变为可见，突破传统成像系统中的诸多瓶颈限制，获得超越人类视觉特性与传统成像机制的高通量时空分辨力和高灵敏多维感知力。

此次科普内容包含三维层析成像技术、全息技术、无标记显微成像技术、三维传感技术、光学成像系统、计算摄影、光声成像、光电远场探测等，面对每一个方向未知与挑战，主讲人以饱满的热情和严谨的知识，用贴近生活的实例和高端前沿的研究，向同学们讲解科学理论奥秘，为同学们开启了一扇走进智能计算成像的智慧之门。

7月19日，由博士后李加基主讲的“盲盒猜猜猜——三维层析成像技术”为观众们展现了由拉东变换和傅里叶切片定理衍生出的科学技术应用，为观众们在“云端”上了一堂生动有趣的知识理论课，卢林芃、周顺、周宁、金彦伯担任助手。李加基用严谨的数学计算演示物体在不同角度下的投影积分，并用反投影运算展现不同投影角度数据与重构结果之间的关系。不仅如此，李加基老师还对当下医学应用——电子计算机断层扫描（CT）做了详细的介绍，并用直观的图片实例分析衍射现象和衍射层析成像，内容丰富有趣。

随着技术的进步，对物体只是看得清已经不能满足人类眼睛的需求，因此，近年来出现了许许多多3D显示技术。而这些技术往往都与一个词挂钩，就是全息。科普讲座“乱花渐欲迷人眼，到底什么是全息？”于7月20日进行，由博士李卓识、博士吴雪娟担任主讲。从什么是3D讲起，两位主讲人逐渐引入全息技术的方方面面：类全息、真全息、离轴全息、同轴全息等，其中，全息摄影的基本工作流程是讲解的重点：不管是人的眼睛看到物体，还是相机拍到物体，捕获的都是光的强度信息，通过波的震动，确定相位信息，最终捕获物体相位。最后，两位主讲人还介绍了基于LED照明的无透镜成像系统。

7月22日，第三场讲座——“无标记显微成像——生物细节提取器”由博士范瑶和叶燃老师共同主讲，分成上、下两场。首先，范瑶向同学们介绍了计算显微成像之于传统显微镜的突破能力，光学调制手段被引入显微系统来获取调制的强度信息，通过后恢复算法从记录的强度中获得肉眼无法观察到的样品信息，并通过现场演示展现了无标记显微成像技术的操作流程。下半场由叶燃老师主讲，尚晴晴、徐楚担任助手，就光的衍射和艾里斑以及如何提高分辨率做了详细的介绍，并展现了无标记超分辨显微成像技术的多重应用场景。

三维成像技术以不同的形式渗透到我们身边的众多领域之中，正在逐渐改变着我们的生活，涉及医疗、通讯、制造、教育等，7月24日，由博士后尹维和博士李艺璇主讲的“光与影的交汇——结构光投影三维成像”向观众们呈现了三维光学传感技术的前世今生、理论技术、典型应用和未来发展方向。当下，人们已经可在商场、高校宿舍、地铁进站口随处可见微信、支付宝的刷脸支付终端，这便是三维光学传感技术应用场景之一。虽然，很多人还认为三维传感技术还在发展初级阶段，但主讲人认为，它将是未来基建的重要组成部分：更加智慧的人工智能，精确安全的人脸支付，身临其境的游戏体验，安全高效的社会运转，更加有温度的虚拟社交，成为我们身边无处不在的一种生活方式。

7月26日，由胡岩老师和张润南博士主讲的“计算摄影的前世今生——技术与艺术的交融”通过上、下两场的结合，从理论知识衍生向生活应用，展现了光学成像系统的基本概念和基本发展。胡岩还说明了成像光路的几个基本固有缺陷，旨在激发同学们的好奇心和想象力，引导同学们独立思考并培养其探索能力。在下半场，由张润南博士主讲计算摄影的相关科学知识，刘洋、夏敏豪、彭红梅担任助手。摄影是一门用光的技术，是光与光学器件以及数字成像器材相互作用得到的效果。和普通的相机的不同点是，张润南介绍的光场相机，其光路结构多了一块微透镜阵列，除了空间信息还能够得到角度的信息，实现更高维度的信息获取。

由吴洪军老师和钱佳铭博士主讲的“一沙一世界，探索微观世界的奥秘——超分辨显微成像技术”于7月27日进行。首先，由吴洪军介绍FLSR在生物医学中的应用：亚细胞结构和功能成像、三维细胞培养物、细胞荧光染色等，大力推动了精准医学发展，更好地保障人民生命健康。然后，由钱佳铭博士介绍荧光超分辨显微成像技术，重点讲解了结构光照明显微(SIM)技术的优越性，其是唯一能够对活细胞进行长时间观测的荧光超分辨技术，并向观众们说明了这项技术在国内的发展现状，得到了观众们的强烈共鸣。

7月29日，由马海钢老师、封婷老师主讲的“聆听光的声音——光声成像”和由孙佳嵩老师主讲的“计算光学成像中的数学-傅里叶光学初探”的两场讲座共同进行。首先，封婷老师向观众们对比了光学成像和声学成像各自的优缺点，并最终提出由光声效应的原理及生物医学中的应用，包括皮肤黑色素成像、小动物全身活体成像、乳腺肿瘤成像、手指关节成像等，最后，以光声成像面临的挑战向同学们发起共同思考。在下半场，孙佳嵩老师用风趣幽默的讲解，向观众们介绍二维图像中的傅里叶变换和理想光学成像系统中的傅里叶变换，简明扼要地让同学们学到科学知识，加深了对傅里叶变换的理解。

7月31日，“人工智能点亮结构光三维成像”和“计算光电远场探测-超越视觉的极限”分别由冯世杰老师和王博文博士主讲。冯世杰老师用领域专业的语言和课件演示，向同学们介绍了结构光三维成像，他在讲解中透露的出专业度和自信，影响着同学们的学习思维，专心致志是大家的一致反应。王博文以亿像素成像切入，介绍大家耳熟能详的能实现超远、超宽、超高清的成像探测。传统光学成像体统存在分辨率和视场大小难以同时兼顾的缺陷，然而，通过光场编码调控，则可以实现远场复杂物体广域、高精度计算反演，高精度、大视场、多模态、小型化则是王博文所在团队研究的主要成果和精进方向。

智慧科技的脚步从不等待任何一个人，也从不抛弃任何一个人，南京理工大学智能计算成像实验室一直将国家需求、人民需要放在心上，在时代发展、科技进步日新月异的今天，唯有发现和思考能够永恒。在生活中找到启发，在巨人的肩膀上远眺未来，不断探索，不断更新，饮水思源，生生不息。薪火相传，南京理工大学智能计算成像实验室愿与志同道合的你共同进步。

同学们即将要进行面试，希望大家能够顺利加入SCILab,相信优秀的你们定可以展现出最好的风采。希望SCILab未来发展有你们的智慧，南理工的辉煌有你们的身影。同学们，加油！