超分辨成像技术

课程编码：1802110803X1M3001H 英文名称：Super-resolution Imaging Technology 课时：40 学分：2.00 课程属性：专业课 主讲教师：刘扬阳等

本课程是为国科大光学、光学工程、图像增强、数据处理等专业的研究生开设计算光学学科的专业型课程，适合在光学领域、数据处理的研究生学习，使学生全面、系统、深入地掌握超分辨率成像技术的物理建模、技术发展特点、优化角度方向以及应用领域，通过超分辨率涉及的基础理论与专门知识，着眼于定量及定性分析，开拓学生的研究视野和理解思路，为学生进入研究所从事光学成像、图像处理领域的科研工作提供前沿知识积累。该课程涉及光学成像领域的前沿研究重点和热点，由于超分辨成像这一概念出现时间较晚，涉及范围较广，至今没有系统全面的教材，只能从最新的文献中进行总结和凝练，美国Milanfar教授曾经针对计算光学成像技术所涉及的基本理论进行了较全面的介绍，相关课件可以提供给研究生作为参考。

要求学生具有物理、光学、光学工程等课程的基础知识。如果具有工程光学和信号处理知识则更好。

第一章 超分辨率成像技术概述 2学时 刘扬阳
第1节 光学成像发展历程
第2节 光学成像方式与机理
第3节 成像退化因素
第4节 超分辨成像的概念与分类
第5节 超分辨成像综述
第二章 结构光照明超分辨成像（上） 2学时 刘扬阳
第1节 结构光照明成像技术（显微成像应用方向）
第2节 结构光照明成像技术优化方向和新型系统分析
第三章 结构光照明超分辨成像（下） 2学时 刘扬阳
第1节 结构光照明成像技术（三维成像应用方向）
第2节 结构光照明三维成像技术优化方向和新型系统分析
第四章 波前编码超分辨率成像 2学时 刘扬阳
第1节 波前编码成像技术
第2节 波前编码成像技术优化方向和新型系统分析
第五章 频谱编码孔径超分辨率成像技术 4学时 刘扬阳
第1节 频谱编码成像技术原理
第2节 频谱编码成像机理（2f和4f系统）
第3节 频谱编码模板设计原则
第4节 频谱编码成像新型改进系统
第六章 太赫兹超分辨率成像 2学时 刘扬阳
第1节 太赫兹波特点
第2节 太赫兹波成像机理
第3节 太赫兹波超分辨率成像
第4节 太赫兹超分辨率成像器件新型改进系统
第七章 材料光学超分辨率成像 2学时 刘扬阳
第1节 扫描近场光学显微超分辨率成像技术
第2节 光学超透镜超分辨率成像技术
第八章 压缩感知超分辨率增强 2学时 刘扬阳
第1节 采样定理
第2节 压缩感知理论
第3节 重构算法和压缩编码规则
第4节 压缩感知应用
第5节 光谱超分辨重构
第九章 超分辨显微术 3学时 谭政
第1节 显微术发展历程
第2节 传统显微镜的光学分辨率限制
第3节 突破分辨率限制的电子学方法
第4节 光学近场超分辨显微
第5节 光学远场超分辨显微
第十章 成像反问题（一） 3学时 谭政
第1节 成像的正问题与反问题概述
第2节 反问题数理特性
第3节 成像反问题求解的数学方法
第4节 成像反问题求解精度的评价方法
第十一章 成像反问题（二）图像去模糊 3学时 谭政
第1节 成像方程与模糊机理
第2节 成像模糊的数学物理特性
第3节 非盲去模糊方法
第4节 盲去模糊方法
第5节 半盲去模糊方法
第十二章 成像反问题（三）光学像差数字校正 3学时 谭政
第1节 成像系统的传统设计方法的利与弊
第2节 光学像差数字校正的意义与发展
第3节 光学像差的计算方法
第4节 像差的数字校正算法
第5节 数字成像系统的光学-数字处理联合设计方法
第十三章 成像反问题（四）多帧图像超分辨率重建 4学时 谭政
第1节 成像链路与多帧图像超分辨机理
第2节 亚像元定位与提取方法
第3节 亚像元投影方法
第4节 频率域重建方法
第5节 空间域重建方法
第6节 超分辨系统的光学-数字处理联合设计
第十四章 成像反问题（五）基于深度学习的成像反问题求解方法 2学时 谭政
第1节 深度学习的发展
第2节 人工神经网络的数理基础
第3节 图像去模糊的卷积神经网络方法
第4节 数字超分辨的卷积神经网络方法
第5节 深度学习与光学-数字处理联合设计

刘扬阳：中科院空天信息创新研究院，研究员、博导。中国科学院大学光电学院，岗位教授。中国光学工程学会，理事
先后承担或参与二十余项科研任务，紧跟国际热点领域和前言技术，注重培养研究生的创新能力，将科研工作与研究生培养相结合，让学生既掌握知识，同时锻炼科研能力；
谭政：中科院空天信息创新研究院，高工、硕导。主持自然科学基金、中科院先导、装备预研等多项国家及省部级科研项目；作为主管或主任设计师承担多颗光学成像卫星的数据处理软件和处理系统研制，以学生兴趣为导向，善于将学习兴趣与科研工作紧密结合。