在過去十年中，計算成像取得了巨大的進步。該過程涉及使用高級算法和硬件的組合來創建傳統相機無法捕獲的圖像。

利用計算成像工具，亞利桑那大學光學科學教授大衛·布雷迪（David Brady）開發了一種稱為稀疏全息術的新技術，該技術可以從二維全息圖創建三維圖像。

布雷迪說：“通常，當你看全息圖時，你可以看到物體就好像它在那里一樣，但你不能真正重建它，就像它是一個真正的三維物體一樣。”

布雷迪開發了一套用于測量二維全息圖的算法和策略，并使用這些測量值來估計三維物體。生成的圖像不是照片；相反，它是場景的三維表示。布雷迪說，一個人可以使用交互式軟件或通過3D打印模型來查看3D表示。

布雷迪說：“成像的問題在于照片和成像系統只形成二維圖像，但世界實際上是三維的”。他的稀疏全息工作為他贏得了2023年Optica頒發的埃米特·N·利斯獎章，這是一個致力于光學和光子學的國際組織。

布雷迪說，他的研究興趣一直圍繞著光學成像，而稀疏全息術多年來成為了一種自然的延伸。稀疏全息術是布雷迪和他的研究小組20年來一直在研究的一個更廣泛的高效3D成像系統項目的一部分。

布雷迪說：“我的團隊的核心研究興趣是如何將光學測量推向可能的物理極限”。

2012年，Brady和他的團隊通過在單個設備中集成98個微型相機，開發了世界上第一個千兆像素相機。用相機拍攝的圖像顯示出前所未有的細節。

布雷迪的稀疏全息技術可用于需要3D圖像的情況，包括需要三維移動物體的情況。

通常，不可能創建移動物體的3D圖像，例如通過顯微鏡觀察的活組織或生物體，Brady說：“稀疏全息術使其成為一種可能性。”

他說：“我們可以形成游魚或移動物體的三維圖像。稀疏全息術也可用于測量自動駕駛汽車或視頻游戲的3D場景。”

布雷迪的團隊已經將稀疏全息技術用于現實世界的場景，如X射線系統和許多類型的相機。

布雷迪說：“盡管聽起來很復雜，但計算成像工具對用戶變得越來越友好，并且越來越好。”

他說：“我們可以捕獲非常高的幀率圖像，非常高分辨率的圖像，并使用這些計算成像工具來突破空間，時間和維度的分辨率極限。”

布雷迪在三月份因其工作而被授予埃米特·N·利斯獎章。該獎章于2006年設立，以紀念全息和光學信息處理領域的世界知名科學家Emmett N. Leith，以表彰對該領域的開創性貢獻。

未來，布雷迪的研究小組正計劃從微型相機陣列中開發“超級相機”，類似于由小型計算機構建的超級計算機。Brady的團隊正在一系列相機上使用全息測量來增加光圈的大小，光圈是光線可以進入相機的開口。布雷迪說，稀疏全息術使相機能夠從像足球場一樣大的區域內解析比人類頭發還小的特征。

布雷迪說：“隨著人工智能生成的圖像和操縱的‘深度偽造’的最新進展，每個人都認識到我們正處于成像系統性質的根本變化之中。”

他說：“雖然人工智能將改變我們與數據的交互，但潛在的故事是計算成像正在提高我們看世界的能力。”

審核編輯 ：李倩