吴笑天，吕 博，刘 博，杨 航

（1.长春理工大学光电工程学院，吉林长春130022；2.中国科学院长春光学精密机械及物理研究所，吉林长春130022）

1 引 言

传统的光学成像系统往往采用成像链路各个环节分离化的设计思路，其光学设计、传感器驱动及面向任务的图像处理都在局部范围内优化。这种设计方式能够满足消费类及部分低成像分辨率应用场合的要求，但是无法满足高端工业及军工领域对于高分辨率、高灵敏度、多维信息融合等特种应用需求，传统的成像设计方式不再适用。因此，一种面向任务需求的全成像链路环节定向定制、全局优化的成像方式应运而生，即计算成像。计算成像是几何光学、波动光学、电子学和信息科学等学科的交叉融合，近年来备受学术界和产业界的关注。

计算成像系统在设计理念上强调面向任务背景需求的全局定制化设计。由于任务的多样性，计算成像主要包括孔径编码、全息成像、光场成像、压缩感知、计算鬼成像和散射介质成像等方法［1-2］。其中，单光子成像和计算鬼成像主要应用于远红外成像、深紫外成像和极弱光成像背景下的高空间采样率成像［1］。其主要机理在于光的二阶相干性。最早的单像素成像利用纠缠光子对的空间信息实现目标空间信息的探测［3］，而后发展的计算鬼成像则利用空间光调制器模拟光子的随机性，采用单一像素探测器实现“单像素级”成像［4］。但是，无论单像素成像、计算鬼成像，还是后期进一步发展的对偶摄影［5］，都需要对场景进行多次投影采集（需要上万次甚至更多）。……