“在传统成像中，有些问题无法解决。比如拍照的时候会遇到雾霾的影响，能不能恢复清楚？”西安电子科技大学物理与光电工程研究院执行院长、陕西新系统光电成像与信息感知技术创新团队负责人、xi安计算成像重点实验室主任邵晓鹏介绍，这项工作是他第一次接触到的计算成像领域的研究内容，但传统成像的“天花板”远不止这些。他需要做的就是从信息的角度分析，从数学的角度建模，从计算的角度计算，打破这些“天花板”。
现在，作为国内最早开展计算成像研究的科研人员之一，邵晓鹏带领团队攻坚克难，在新体系光电成像和信息感知领域开展前沿基础研究，并推进技术的工程化应用，承担国家重大项目，注重前沿学术基础研究和工程应用研究的结合，紧跟国际趋势和国家重大需求，取得了显著的科研成果。近年来，邵晓鹏作为会议的发起者，倡导举办“计算成像技术及应用”系列专题研讨会，每年吸引近百所高校和科研院所，参会人数超过500人。有效促进了光学成像领域的跨学科融合，加速了相关学科的技术创新和成果转化，提高了计算成像技术在光学领域的影响力。他和他的团队在计算成像领域取得了一系列杰出的新科技成果，不仅为学科的发展做出了贡献，而且在多个领域的具体应用中解决了过去棘手的问题。
可以说，热爱摄影和书法的邵晓鹏以一颗追求美的心，在严谨的科学研究中画出了美丽的画面。
为参观者介绍计算成像信息处理+光学
打通计算成像的“任杜尔脉”
一切的开始，从邵晓鹏和西安电子科技大学的缘分开始。
当时，作为山东的一名高分考生，邵晓鹏选择了这所隶属于原电子工业部的学校。选择留校是缓解农村家庭经济压力最直接的方式。30年来，从本科到博士，从学习到工作，邵晓鹏对母校一直有着不一样的感情。
2005年，邵晓鹏获得西安电子科技大学博士学位，并继续在母校任教。在工作中，邵晓鹏一直奋斗在科研和教学的第一线，把自己的青春和精力都奉献给了学术研究和工程技术的应用。被母校培养多年，他一直用这种方式默默无闻地反哺母校。他也有迫切的心情去推动母校的发展。
从红外场景仿真研究到目标特征分析，再到后来的图像处理和模式识别研究，邵晓鹏最初的研究领域并不是计算成像。但他对计算成像领域科学研究的兴趣，源于他在做访问学者期间与数学家的碰撞和对光学发展方向的深入思考。
那是在2009年，邵晓鹏作为访问学者去了佐治亚理工学院。当时，他的合作导师是周教授，是图像处理、数学和信息处理领域的“大咖”。
“我一开始想做图像处理。后来周老师跟我说，你要做光学。其实那个时候我已经很多年没做光学了。我觉得这个挺有意思的。西安电子科技大学的优势是利用数学理论进行信息处理。如果和光学结合，自然要做计算成像。”邵晓鹏说，从那以后，他阅读了大量相关论文。阅读量有多大？用他自己的话说:“我看过的材料，如果打印出来，可能高达一人。”
读书为邵晓鹏今后的科研工作做了充分的储备和积累。身边有很多数学家，受他们的影响，邵晓鹏也通过思考和总结形成了稳定的科研素养和思维习惯。邵晓鹏觉得他的学校之行和科研中的沉淀至今让他受益匪浅。
可以说，通过数学思维与光学技术的“碰撞”，邵晓鹏似乎打开了计算成像的“任杜尔麦”。2010年，邵晓鹏刚刚回国的时候，国内对计算成像的研究和了解还不多。10年后的今天，在邵晓鹏及其同行的努力下，计算成像已经成为光电成像领域最有前途的研究热点之一。
近年来，随着计算成像领域的科学研究进展和技术难题不断被攻克，邵晓鹏取得了众多成果。同时还在多个学术组织任职:国防工业光电信息技术与安全技术重点实验室学术委员会委员、中国科学院光学成像与测量重点实验室学术委员会委员、AVIC红外探测器技术重点实验室学术委员会委员、陕西省光学学会副理事长、华为媒体技术实验室技术咨询委员会顾问、《光子学杂志》、《激光与光电子学进展》等9种期刊编委。在人才培养方面，团队也涌现出了在计算影像领域具有显著特色和成就的青年人才，如Xi计算影像重点实验室副主任、华山精英教授刘飞。
在邵晓鹏和他的团队的推动下，中国在计算成像领域的许多研究也成为世界第一梯队。“我对散射成像、偏振成像、三维成像等研究方向还是挺有信心的。”谈到中国计算成像的国际水平，邵晓鹏笑了。
带领研究生讨论关于计算成像的问题前沿+应用+原型
全方位开发团队的“聚宝盆”
“计算成像的发展前景很好，研究覆盖面也比较广。现在的手机不仅能拍四个，还能拍月亮。其实这里用的技术都是计算成像。”邵晓鹏透露，他的团队正在与华为技术有限公司合作研究偏振3D成像技术。如果把这项技术应用到手机上，拍一张照片就可以实现三维成像。
近年来，在工程应用方面，邵晓鹏一直致力于图像处理模式识别和图像质量改善方面的光电仪器的开发和测试，并解决了这些精密仪器的国产化问题。邵晓鹏介绍说，计算成像是一个基础研究和工程应用紧密结合的领域。一方面要做前沿的基础研究，另一方面要做工程应用，而且这个领域的研究方向很多，需要一个全方位的开发团队来运行。
邵晓鹏领导的西安电子科技大学光电成像工程中心就是这样一个全方位的开发团队。该中心依托“复杂环境下光电信息感知科学与技术”111基地、陕西省“新体系光电成像与感知技术创新团队”、xi安“计算成像重点实验室”、西安电子科技大学“先进光学成像交叉前沿研究中心”，主要从事新体系光电成像、光电图像处理与分析、光电仪器研制与测试等方面的研究
据邵晓鹏介绍，团队秉承“崇尚学术，回归工程”的科研理念，注重学科的延伸和交叉，注重前沿研究与工程应用的融合。团队现有教授3人，副教授11人，讲师8人，工程师4人，博士生100余人。在邵晓鹏的支持下，青年团队教师和博士生出国访问交流，与学术界知名学者深度合作，有效提高了人才培养质量和光电成像技术的发展。
近年来，邵晓鹏和他的团队承担了包括国家自然科学基金在内的许多重要项目，突破了计算成像领域的许多难题。基于多年来扎实的理论基础积累和雄厚的研究实力，团队获得了原信息产业部、陕西省教育和工业委员会、航空空工业总公司等多项省部级奖项。，发表学术论文100余篇，其中多篇获得优秀期刊论文、编辑推荐的Spotlight论文、Top下载论文；授权发明专利80余项，编写教材、专著4部。
同时，团队在前沿研究、工程应用和样机开发方面取得了显著成绩:
在前沿研究方面，科学研究取得了突出进展。我们团队开展的计算成像技术研究，通过随机散射介质，紧跟成像技术的国际学术潮流，对散射成像进行了深入的分析和研究。它可以通过生物组织、云、烟、雾等散射介质实现对隐藏目标的实时检测，在生物医学、目标跟踪、城市反恐等领域具有研究价值和工程应用前景。在广域高分辨率成像方面，团队利用计算光学结合信息传输理论的思想，克服了传统成像视场与成像分辨率的内在矛盾，实现了长距离、宽视场、高精度成像，提供了更多的信息；在偏振成像方面，团队以邵晓鹏和刘飞为核心，打破常规的信息利用模式，深入挖掘散射光场中的偏振信息。提出的水下偏振成像方法实现了对浑浊水体的成像，提高了成像距离，有望为水下搜救提供技术支持。实现复杂光照水环境下水下目标实景清晰成像，无色彩失真，可用于海洋环境监测和水下考古等。提出了高精度被动单目偏振三维成像技术，突破了三维成像技术中成像距离和成像精度相互制约的瓶颈问题，首次实现了38.6万公里月球表面的三维重建。这项技术还有望用于人脸解锁、海关大门监控、文物保护、自动驾驶、避障等领域。
团队在光电图像处理和模式识别的工程应用方面也取得了一系列成果。团队在光电成像研究的基础上，开发设计了相应的算法，推动成像系统的广泛应用。算法涉及图像超分辨率重建、光电图像增强技术、红外弱小目标检测、运动目标跟踪、目标识别等多个方向。同时，团队还着眼于工程实现，开发了基于GPU架构的实时深度去雾系统，有效解决了现有算法计算量大、效率低的问题。此外，他们还发布了自主研发的视频处理软件“VideoShooter”与同行分享。
在光电仪器研究测试和样机研制方面，团队也取得了非凡的成就，一系列技术成果推动了新系统光电成像技术的装备应用。其自主研发的广域高分辨率凝视相机在国际上首次获得32亿超高像素成像，成果入选陕西高校“五年努力”教育成果展。现在，团队还对仪器国产化进行了布局和推进:研制的处理器阵列图像实时处理系统和便携式野外实验综合信息处理系统已提供给国内多家研究所；研制的中波红外和紫外功率稳定系统实现了10-10w的最小功率检测水平，达到国际先进检测水平，打破了国际技术垄断。研制了基于光腔衰荡法的光腔损耗测量系统，突破了国际技术封锁，实现了优于100ppm的控制精度。应用后，大大提高了激光陀螺的生产效率和成品率，累计创造经济效益上亿元...
可以说，这三个方面的成果汇聚在一起，就像被装进了一个“聚宝盆”，而这个全方位的开发团队也正是依靠着“聚宝盆”里的宝藏，不断产生新的研究和应用。
向领导汇报散射成像工作宽+动态散射介质
散射成像的突破
散射成像技术作为计算成像领域的一个研究方向，有着广泛的应用。
例如，在医学成像中，透过皮肤观察其内部神经结构或追踪活细胞或病毒时，皮肤和组织对光波的散射往往导致观察和追踪失败；在军事安全领域，散射介质，如云和烟雾，会严重阻碍观察者的视线，无法跟踪或救援。然而，在生命科学领域，经常需要对体内的细胞或组织进行观察，这就需要很高的样品完整性和成像效率。
邵晓鹏和他的团队提出了一种使用宽光谱光源的非侵入式实时散射成像方法，以解决光谱成像的难题。基于光学记忆效应，深入分析了散斑场图像与光源光谱宽度和中心波长的关系。根据线性成像系统点扩散函数的线性叠加关系，构建了宽光谱光源照明的无创散射成像模型。然后，利用稀疏约束作为先验信息，实现基于相位恢复的图像重建，放松利用支持域作为先验信息的限制，提高重建过程的收敛速度。”邵晓鹏介绍，他们在研究静态散射成像的基础上，采集不同时间序列的散斑场图像进行互相关计算，通过散射介质实时监测运动目标的位置。结合图像重建算法，对目标进行成像，最终实现对活体动态物质的实时观察。
可以说，该项目的实施，从物理上解释了通过散射介质成像的机理，从而实现了对运动目标的动态观测。并且该项目的科研价值也处于国际领先水平，对同行进行类似研究有很好的启发。
此后，邵晓鹏及其团队深入探索了散射介质“运动”对成像的影响，开展了动态散射介质成像技术的研究。该研究对于实现通过动态散射介质如云、霾、浊水和活体生物组织的高分辨率成像具有突破性的理论意义和应用前景。
实际上，无论是动态散射介质有肉眼可见的快速宏观运动，还是介质中粒子的微观振动，散射介质的平均自由程、去相关时间、去相关带宽等物理参数都会发生变化，导致光波在静态散射介质中传输特性的理论不能适用于动态散射介质。因此，研究光波与动态散射介质的相互作用机理以及光波在介质中传输的物理特性，构建透过动态散射介质的成像物理模型，实现光波透过烟雾、烟雾、浊水、活体生物组织等动态随机散射介质的光学成像，具有重要的理论意义。
“然而，近年来通过散射介质的成像方法对条件要求严格，成像过程中散射介质需要处于静止状态，这对介质的厚度也有严格的要求。考虑到实际应用的要求，散射介质往往具有宏观或微观的运动和时变特性，因此现有的散射成像方法很难适用于动态散射介质成像。”邵晓鹏介绍，为了解决通过动态散射介质成像的问题，团队在探索动态散射介质散射特性和统计理论的基础上，确定了通过动态散射介质成像的边界条件。同时，根据远场散斑时均动态表面散射介质成像模型，建立了通过动态体散射介质的成像物理模型，最终实现了通过动态体散射介质的成像。
无论是“广谱散射成像技术”的成功，还是“通过动态散射介质成像”的重大突破，都为散射成像这一细分科研方向的发展提供了很好的借鉴和启发，这些研究为我们团队今后开发相关的计算成像原型奠定了良好的基础。
精力充沛+求美之心
不断攀登科研高峰
解决项目中的关键问题并不容易，管理团队需要付出艰苦的努力。特别是，邵晓鹏处于一个前沿研究、工程应用和原型开发不分离的研究领域，团队合作至关重要。“有时候，各种任务之间会有时间冲突，所以我们需要权衡。我一直告诉团队每天列出最重要的三件事，其他的都不重要。”权衡轻重缓急，邵晓鹏总能以充沛的精力带领团队走向科研巅峰。
在科学研究方面，邵晓鹏专注于计算成像，业余爱好广泛。他最喜欢摄影和书法，还有历史和文学。在他看来，有一颗追求美的心，在自然科学研究中也是不可或缺的，因为科学研究本来就是一场求真求美的旅程，只有追求美的心，才能收获所有的风景。
探索前沿，追逐未知，在追求真理和美的道路上，不知疲倦的邵晓鹏正大步向前。
