Lens-free on-chip microscopy with RGB LEDs (LFOCM-RGB) provides a portable, cost-effective, and high-throughput imaging tool for resource-limited environments. However, the weak coherence of LEDs limits the high-resolution imaging, and the luminous surfaces of the LED chips on the RGB LED do not overlap, making the coherence-enhanced executions tend to undermine the portable and cost-effective implementation. Here, we propose a specially designed pinhole array to enhance coherence in a portable and cost-effective implementation. It modulates the three-color beams from the RGB LED separately so that the three-color beams effectively overlap on the sample plane while reducing the effective light-emitting area for better spatial coherence. The separate modulation of the spatial coherence allows the temporal coherence to be modulated separately by single spectral filters rather than by expensive triple spectral filters. Based on the pinhole array, the LFOCM-RGB simply and effectively realizes the high-resolution imaging in a portable and cost-effective implementation, offering much flexibility for various applications in resource-limited environments.

计算全息作为一种三维显示手段，能够基于衍射计算实现对目标光场的精确重建，在元宇宙通讯、AR/VR头戴显示、车载抬头显示等方向均有着重要的应用。如何实现高速且高质量的相位全息图生成是计算全息领域发展的关键问题，也是当前该方向的重要研究课题。近年来，深度学习技术的飞跃式发展为上述问题的解决提供了一条新的技术路径。本文介绍了计算全息技术的基本原理及算法分类，综述了近年来所提出的基于深度学习的计算全息解决方案，比较了各类方案的优势与不足，展望了深度学习技术在计算全息领域的发展与挑战。

从人脸特征中剔除年龄相关特征，获得纯粹的身份特征，是实现跨年龄人脸识别的重要手段；然而，主流的身份特征提取方法忽略了对身份-年龄共享特征的处理，导致提取到的身份特征不完整。为此，提出引入身份-年龄共享特征的新方法，将混合人脸特征解耦为纯年龄相关特征、纯身份相关特征以及身份-年龄共享特征，然后将纯身份相关特征和身份-年龄共享特征进行多维耦合，从而得到完整的身份特征，有效提高跨年龄人脸识别的准确率。在人脸老化基准数据集Age-DB30上本文方法的识别准确率达到了97.07%，在LFW数据集上达到了99.73%的识别准确率，证明了所提方法的有效性与先进性。

光学成像已成为跨尺度表征生物系统信息的主要方法之一，近年来生物样本的快速、无损且全面表征对成像系统的可解析量提出了更高的要求。数字全息通过干涉成像方式，可准确重构光波前的振幅和相位信息，具有快速、无损、三维成像等优势，在数字病理诊断、细胞无标记观察和实时监测等方面得到了广泛的研究和应用。本文首先介绍了实现高通量成像的主要方式，并分析了数字全息的优势及空间带宽变化，展示了基于希尔伯特变换的面向高通量多通道复用数字全息技术的理论框架，并介绍了基于该理论框架设计的拓展视场双通道复用数字全息显微成像系统。该系统在不牺牲空间和时间分辨率的情况下，可实现超越传统离轴全息显微镜8倍的空间带宽积。所介绍的数字全息复用技术可充分利用单幅强度图像的冗余空间带宽，可用于高通量多通道复用数字全息成像。

为了降低菲涅尔孔径编码成像的传输带宽，改善小尺寸像感器拼接成像质量，提出菲涅尔孔径编码成像的压缩感知重建算法。基于压缩感知理论框架对部分采样的编码图像重建可行性进行分析，指出压缩感知重建误差随波带片常数缩小而降低。根据重建图像中孪生像和原始像在梯度域稀疏性的差异，引入全变差正则化实现抑制孪生像的效果。建立压缩感知理论框架下图像重建目标函数，利用交替方向乘子法进行求解。结合编码图像的能量分布和采样模式的可实现性，测试了矩形采样和辐射线采样两种模式，对不同采样数据量下重建图像质量进行分析。结果表明，辐射线采样模式相比矩形采样模式具有更高的图像采样效率，且仅通过7.3%的实验测量数据就可以获得质量良好的图像，为多块小尺寸像感器拼接成像提供了理论基础，有利于拓展编码掩膜无透镜成像的应用领域。

波前编码过程将计算全息所得的复振幅波前变换为与显示器件匹配的调制函数，是计算全息显示的关键技术之一。现有的计算全息显示器件大多只能实现单一振幅或单一相位调制，因此需要将复振幅波前编码为相应的振幅型或相位型全息图。本文围绕基于液晶空间光调制器的计算全息显示，综述了相位优化编码与复振幅转化编码的基本原理与算法步骤，分析了常见的波前编码方案框架，针对不同编码方法的适用范围进行讨论，为计算全息图波前编码提供方法选择参考。