数说好课 | DDA4310/CSC6135计算成像,探索拍摄黑洞及宇宙深空的前沿技术
“数说好课”专题
港中大(深圳)数据科学学院(SDS)创新将计算机科学与技术、数据科学与大数据技术、统计学三大专业方向交叉融合,为学生提供实用和前瞻性相结合的交叉学科教育。自学院成立以来,SDS 致力于教学精进与探索,总结既往经验,持续做教学改革,以提升教学质量,更好地满足学生需求。
通过“数说好课”专题,我们将详细介绍一系列经过学院专业探索和打磨的精品课程。
DDA4310 / CSC6135计算成像
实现三大课程亮点
致力打造数科er的理想课堂
亮点1:多学科融合,探索前沿技术
亮点2:多平台联动,创新教学体验
亮点3:趣味应用实例,理论实践结合
课程介绍
1. 课程内容
计算摄影学(计算成像)是融合光学、图像传感器、算法、软件于一体的新一代成像技术,它突破了传统成像技术信息获取深度(高动态范围、低照度)、广度(光谱、光场、三维)的瓶颈,对传统的数字成像实现了增强与扩展。本课程以计算成像的基础知识、应用工具和应用场景为主线,通过梳理基础知识、高级算法、前沿课题以及产业应用来对当下先进计算成像完整剖析。
作为面向产业界和科研界人才需求的创新桥接课程,DDA4310 / CSC6135 计算成像课程内容涵盖:
●课程主题涵盖了人类视觉系统,色彩系统、相机系统
●手机图像信号处理ISP、HDR合成与色调映射、图像噪声模型
●时域调制方法与空域调制方法为主体的光飞行时间成像、激光雷达、编码摄像等。
2. 任课教师
孙启霖
助理教授
阿卜杜拉国王科技大学计算视觉中心博士
深圳市人工智能奖(排名第一)、春申金字塔杰出人才、点昀技术创始人、CAAI青工委委员、3DV专委、智能无人系统建模与仿真专委、GAMES执行委员、FOE青年编委
研究领域:端到端计算成像、水下成像、深度和超快速成像、低延时系统、门控成像、微纳与超表面
个人简介:孙启霖,香港中文大学(深圳)助理教授、副研究员、九三社员,点昀技术创始人。获得了深圳市人工智能奖、春申金字塔杰出人才等。研究领域集中于端到端计算成像相机设计、计算成像、光学、SPAD阵列成像、水下成像与散射介质激光雷达,博士期间发表多篇一作ACM TOG, SIGGRAPH,Siggraph Aisa, CVPR(oral)等并长期担任审稿人。担任CAAI青工委委员、3DV专委、智能无人系统建模与仿真专委、GAMES执行委员、FOE青年编委等。所创办的点昀技术致力于打造端到端计算光学平台,提供成像一体化解决方案。主持量产了面向实时三维重建的高速、高精度车规、工业级RGBD相机(100FPS 软时钟多机对齐),实现了小面积低功耗全并行异构4K RAW域BM3D视频降噪,超低延时电子后视镜系统。
亮点1:多学科融合,探索前沿技术
前沿技术深度剖析,助力升学求职
智能手机是如何拍摄高质量照片?背后是怎样的技术与应用?
价值百亿美元的詹姆斯·韦伯太空望远镜,如何拍摄宇宙深空图像?
DDA4310/CSC6135计算成像课程将引领你探索计算摄影领域中这一系列有趣问题,深入剖析其核心原理、前沿技术以及广泛的应用场景!
随着智能手机、数码相机以及专业天文望远镜等设备的不断进步,计算摄影不仅彻底改变了我们拍摄和欣赏图像的方式,也推动了科学研究和视觉技术的革命性进展。通过本课程,学生将掌握计算摄影的基础知识与实用技能,助力他们进入像Facebook、Google等全球顶尖科技公司工作。这不仅为学生的职业发展奠定坚实基础,也为他们未来的升学和职业生涯提供强大的竞争优势。
多学科交叉融合,拓展知识视野边界
计算摄影学是一个典型的多学科交叉领域,融合了图形学、光学、优化算法、光电成像技术等多种学科知识。随着技术的不断进步,计算摄影已成为现代视觉科技的重要方向,涉及从图像捕捉、处理到生成的全过程。本课程通过将实用性与前瞻性紧密结合,帮助学生深入理解不同学科如何协同合作,以解决实际问题。
这种跨学科的学习模式不仅丰富了学生的知识体系,还激发了他们的创新思维与实践能力,培养了在快速发展的科技领域中解决复杂问题的核心竞争力。
学生评价
赵显洪
2023级 理工学院
计算机与信息工程专业
计算成像课程内容趣味性强,理论与应用相结合,能够让人快速领略计算成像相关技术的原理与魅力。课程同时涉及硬件成像系统和软件图像算法,虽然我不具备专业的硬件系统,但教授会在每次作业中预先拍摄好相关的图像数据,让我有机会深入学习并实践验证课程内容。同样非常难得的是,教授同时拥有资深的学术和产业洞察,我在掌握经典课程内容的同时,还能够获得清晰的专业视野。这使我在规划在校学习和职业发展方面受益良多。
亮点2:多平台联动,创新教学体验
课程采用创新的多平台授课模式,打破了时空限制。不仅在校内为学生提供系统的教学服务,还通过脱密版本在“计算机图形学与混合现实在线平台”以及Bilibili网站(B站)同步上线,便于更多学员灵活参与学习。
感兴趣的同学可在Bilibili网站搜索
“GAMES204-计算成像”
该线上课程吸引了全球顶尖高校(如卡内基梅隆大学、沙特阿卜杜拉国王科技大学、清华大学、浙江大学)以及各大企业的专业人士关注,在B站的播放量已突破11.8万次。学生可以根据自身的时间和学习需求,灵活选择线上或线下的学习方式。
“GAMES204-计算成像”课程在B站的部分好评
通过这种多平台授课模式提供了丰富的互动交流机会,学生可在平台上与教授实时互动、解答疑问,或与来自不同背景的学习者分享见解,促进学术思想的碰撞与融合。
学生评价
林新皓
2021级 理工学院
目前在普渡大学深造
“计算成像是一门内容丰富的课程,从数据处理、数学优化到成像原理甚至深度学习,覆盖了计算成像领域的多个重要以及相关方向。课程还配备了高质量的编程作业,帮助同学们扎实掌握基础知识并进行实践。课堂上,老师不仅负责且充满热情,还能将复杂的知识生动形象地讲解清楚。对于对计算成像领域感兴趣的同学来说,这无疑是一门非常值得推荐的硬课。”
亮点3:趣味应用实例,理论实践结合
DDA4310/CSC6135计算成像课程高度重视课堂实践,强调理论与实践的有机结合。课程不仅深入传授计算成像领域的核心理论,还鼓励学生将所学知识应用于实际问题,从而提升学习的实用性和深度。
通过一系列生动、富有启发性的实践案例,课程将抽象的理论概念转化为直观的视觉体验,让学生真切感受到计算摄影学的独特魅力。
计算成像课程探讨的
部分应用实例
事件视界望远镜如何拍摄数亿光年外的黑洞?
图片来源:事件视界望远镜国际合作组织
智能手机如何通过计算摄影获取高质量图?
图片来源:孙启霖教授提供教学用图
如何利用非视域成像,看到墙角后面的物体?
图片来源:孙启霖教授提供教学用图
如何实现三维场景的采集与裸眼3D显示?
图片来源:孙启霖教授提供教学用图
如何拍摄水下的三维形貌?
图片来源:孙启霖教授提供教学用图
这些案例不仅帮助学生更好地理解复杂的技术原理,还激发了他们深入探索该领域的兴趣与动力。该课程采用实践导向的教学模式,不仅促进学生在学术和产业领域中知识的消化与转化,还为学生提供了接触前沿科研和行业应用的宝贵机会。
学生评价
方政
2023级 数据科学学院
“计算成像是一门理论与实践紧密结合的课程。孙教授不仅讲解了成像系统的核心原理和算法应用,还介绍了相关技术在实际中的应用场景,帮助我们更好地理解复杂的理论概念。课程内容鼓励学生从多种资料中学习,通过实验和项目作业将所学知识运用于实际问题中,例如ISP(图像信号处理)等实践任务。同时,课程提供了丰富的延伸阅读资料,帮助感兴趣的同学深入探索前沿技术。实践部分的编程作业循序渐进,引导学生理解并复现理论模型,加深了对成像技术的掌握。”
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