科普讲座与科技展 | SCILab成员走进江苏省锡中与天一中学

为持续提升生源质量，促进与优质生源基地中学的合作共建常态化与长期化，5月13日-14日，我实验室马海钢副教授、博士生卢林芃随同南京理工大学无锡区域招生老师（电子工程与光电技术学院主任朱竞祎、李丽君、杭玉鲁）奔赴江苏省锡山高级中学及天一中学开展招生宣传工作与科普讲座。此外，我实验室成员：计算光电小组邱子恒、梁坤瑶；无透镜小组陈样、高妍妍、魏嘉浩；数字全息小组陈源源、顾豪杰；三维条纹投影小组许新傲、肖义乐、李明政也携带各自小组的研发仪器亮相江苏省锡山高级中学“工程嘉年华-匡园大学生节”科技展与天一中学第31届科技节“弘扬科学家精神-名人课堂”专家讲座与高校学生社团展示。

图1 南京理工大学无锡招生团队合影

5月13日早上十点半，江苏省锡山高级中学的教室里传出同学们的阵阵掌声。电子工程与光电技术学院李丽君老师首先为同学们简要介绍了南京理工大学的历史，拉开了科普讲座的序幕。博士生卢林芃紧接着以“计算光学成像”为题，基于著名科学家麦克斯韦、托马斯杨、牛顿、爱因斯坦的光学故事逐渐深入展示了我实验室在计算光学显微成像领域的前沿进展。阳光的语调与启发式的科普让同学们在笑声中学到了光学的基础知识。

图2 博士生卢林芃为省锡中的同学们科普计算光学成像

而后，马海钢副教授在“计算光学成像”的基础上进一步细化研究内容，以雷电现象的动画视频为引子生动形象地为同学们带来了“光声成像”的知识。详细而丰富的视频动画吸引着同学们求知若渴的眼球，专业而科学的成果展示与应用举例令同学们惊叹不已。

图3 马海钢副教授为省锡中的同学们介绍光声成像

同样的科普氛围在5月14日早上九点的天一中学再次复刻，更加充足的讲座时间带来了更多科普互动的乐趣。同学们对光学的兴趣与对知识的渴望都在主动举手、接连起身提问的自信中不断绽放。

图4 马海钢副教授为天一中学的同学们科普光声成像并进行互动

图5 博士生卢林芃为天一中学的同学们科普计算光学成像并进行互动

科普讲座上欢声笑语不断，科技展也进行地如火如荼。5月13日下午两点与5月14日的中午十一点半是我实验室科研仪器的Show Time！南京理工大学的展台前热闹非凡，围满了前来参观的学生，我实验室成员也充满热情地向学生们介绍了各个仪器的情况。

图6 计算光学成像仪器

（从左至右）孔径编码红外远场像素超分辨成像系统、数字全息显微成像系统、CyteLive无透镜全息显微镜、高精度彩色三维轮廓实时扫描与检测仪

图7 科技展上讲解的SCILabers

左上：数字全息小组；右上：无透镜小组；左下：三维条纹投影小组；右下：计算光电小组

本次科技展计算成像小组给同学们带来的是第八届互联网+获得全国总冠军的孔径编码红外像素超分辨成像系统，通过结合仪器内部3D构造动画资料讲解、展示团队所拍摄的首创亿像素上海外滩红外热成像结果并与同学们在现场进行红外成像的切身体验与互动，我实验室成员邱子恒、梁坤瑶向同学们科普了关于红外成像的发展历程、热辐射探测机理，并进一步结合与日常息息相关的红外探测应用场景，深入浅出地让同学们领略到红外成像的奇妙之处。与可见光成像不同，看到灰度版本的红外图像后，同学们都不约而同激动地指着电脑屏幕说“这个是我！”。

图8 计算光电小组为同学们展示孔径编码红外远场像素超分辨成像系统并进行互动

无透镜小组的陈样、高妍妍、魏嘉浩为同学们带来了CyteLive—新一代无透镜显微镜，其外观和同学们在生物课上使用过的传统显微镜完全不同。该显微镜不使用传统显微镜的目镜、物镜来放大样品，而是采用光源对待观测的样品进行照射，由CMOS传感器记录衍射图案，结合软件对样品成像结果进行展示。由拍到的模糊的离焦图，到重构清晰的定量相位图，以及突出样品轮廓、厚度的差分相衬和多彩的细胞三维效果等，让同学们见到了他们在课堂里从未见过的细胞形态。同学们还惊叹于只有巴掌大小的显微镜，却能观测到成千上万个细胞，打开了同学们想要认识多种多样显微镜的大门。

图9 无透镜小组为同学们展示CyteLive无透镜全息显微镜并进行互动

数字全息小组的数字全息显微镜呈现了数字全息显微镜的软硬件结合的一整套系统。在软件页面上，显示了HeLa细胞的三维重建图、强度图、相位图、微分干涉图以及频谱图。在此基础上，为了便于同学们理解相位的概念，特意利用一个细胞的剖面分析图去表示相位在细胞上的信息。与中学所使用的传统光学显微镜不同，同学们对于数字全息显微镜这种大型显微镜以及软件页面所显示的细胞三维重构图像表示出极大的兴趣，同学们对于无标记的全息成像方式也表现出极大的兴趣和求知欲望，小组成员陈源源、顾豪杰也针对同学也在传统光学显微镜以及数字全息显微镜的成像方式、图像信息以及具体应用提出的问题进行了一一解答。

图10 数字全息小组为同学们展示数字全息显微成像系统并进行互动

三维条纹投影小组的许新傲、肖义乐、李明政给同学们带来了高精度彩色三维轮廓实时扫描与检测仪，与同学们进行了深入的互动，并向同学们展示了如何利用投影仪与相机的组合实现实时的物体三维信息的采集。此外，还展示了四目系统彩色纹理与伪彩色两种模式的实时切换，以及实时模型重建、三角面化显示等功能。同学们都惊叹于这项技术的神奇，对扫描仪所基于的底层原理以及它的未来市场前景表现出了强烈的兴趣，同时围绕这些问题与小组成员进行了深入的交流探讨。

图11 三维条纹投影小组展示高精度彩色三维轮廓实时扫描与检测仪

我实验室为同学们带去的优盘、中性笔、三角夹、计划本等SCILab的文创周边也深受同学们的喜爱，瞬间被一抢而空。

图12 文创周边发放现场

“水尝无华，相荡乃成涟漪；石本无火，相击而发灵光。”本次科普讲座与科技展圆满落幕，增进了我们对彼此学校的了解，促进了学校间的合作与交流。通过这次活动，江苏省锡山高级中学及天一中学的同学们表示他们不仅丰富了知识，拓宽了视野，还激发了自己对光学的学习兴趣，以后要努力学习，将来有机会为中国的光学科学发展贡献力量。此次活动也带给我实验室师生良多的思考和启迪。未来，我实验室将继续努力，把握新时代科学技术焦点，不断提升研究创新水平，以更好服务经济社会发展。

来源 | SCILab

文字 | 孙菲，卢林芃，梁坤瑶，顾豪杰，高妍妍，许新傲

图片 | 魏嘉浩，高妍妍

排版 | 孙菲

复审 | 左超

终审 | 徐峰