总序航天航空技术的发展，是民族智慧、经济实力、综合国力的重要体现，不仅提高了我国的国际威望，而且提升了全国人民的民族自豪感和自信心，更极大地促进了我国国民经济的发展。近些年来，随着我国的“风云”“北斗”“神舟”“嫦娥”等高分辨率对地观测重大航天工程不断取得突破，各种用途的无人飞行器和成像载荷也风起云涌，标志着我国在航天航空等领域取得了长足的进步，已经从“跟跑”到“并跑”，甚至在某些领域开始了“领跑”。成像探测和图像信息处理作为当今人工智能的热点研究和发展领域之一，吸引着众多研究者投身其中。而在航天航空应用领域中，对自动处理需求更强的紧迫性，使得其发展甚至早于其他应用领域。用于航天航空的精确导航制导包括精确探测、精确控制和配套的地面支持系统。图像信息处理技术的融入，使导航制导如虎添翼。1978年，华中工学院(现华中科技大学)朱九思院长根据国家重大需求和新学科发展前沿趋势，以极具战略前瞻的眼光，在国内率先建立了图像识别与人工智能研究所。在随后的40年里，众多科研工作者在航天航空各总体单位的重大需求牵引下，聚焦成像精确探测和地面支持系统新技术,持续开展了相关应用基础研究工作，取得了丰硕成果。这些成果已广泛应用于各类重大、重点装备中，极大地推动了我国在该领域的技术进步。在这些科研工作中，众多优秀人才也得以成长，已成为相关领域的栋梁。本丛书涉及以航天航空导航制导为背景的图像信息处理，包括算法、实时处理、任务规划和新型成像传感器设计等内容。这些具体的研究领域，在航天航空导航制导等方面都面临着重大的理论问题和工程技术问题，本丛书的作者们通过承担多项实际研究工作和多年的潜心研究，在理论和实践上都取得了很大的进展。本丛书作者将自己的研究成果相继结集出版，展示自己的学术/技术风采，为本技术领域的发展留下一些痕迹，以作为相关领域科研人员、研究生和管理人员的参考书，进一步推动航天航空和图像信息处理领域的融合发展，用实现“航天航空梦”助力“中国梦”，为国家作出更大的贡献。张天序
2018年3月28日
序言针对进一步提高复杂背景环境中的弱小目标、隐身目标、非合作目标及高机动性目标的成像探测、识别和可视化能力，本书开展可见光和红外多维多模成像探测与液晶基微纳控光结构的建模、仿真、设计、工艺、测试与评估研究，为构建具有智能化控光效能的光电成像芯片与成像微系统建立理论和方法基础。通过耦合电控液晶基微纳光学结构与光敏阵列，在测量和调控成像压缩光场的光学参量（涉及波前、波矢、偏振、能流）和光电成像参量（涉及点扩散函数、成像孔径与视场、复眼/光场态、成像面与景深）基础上，实现快速控光下的成像光场构建、探测能力增强与扩展。在解决诸如光波参量和模态测调与成像探测效能间的递推性制约属性，液晶基多模控光参数体系构建，图案电极激励、调变阵列化微纳空间电场的光波参量和模态协同等关键问题，以及构建小型化液晶焦平面光电成像探测架构等的基础上，达到下述目标：① 获得液晶基多模控光焦平面光电成像方法和关键技术；② 建立基于光波参量芯片级测调的焦平面光电成像器件与微纳控光结构的设计、工艺和参数体系；③ 为多模控光先进成像探测技术应用提供方法和技术支撑。本书共12章：第1章综述焦平面成像探测技术的发展现状和趋势；第2章讨论电控液晶基微光学结构，包括微透镜阵列的基本特性；第3章分析液晶基波前成像探测的基本属性；第4章讨论基于波前成像的景深扩展的基本问题；第5章主要讨论基于波前成像的物空间深度测量方法；第6章论述液晶基光场成像探测的基本属性与特征；第7章主要讨论基于电控光场成像的运动参数测量方面的关键问题；第8章主要针对液晶基光场与平面一体化成像问题开展基础性研究；第9章主要讨论红外光场成像的石墨烯基电控液晶微透镜阵列的基本特性；第10章讨论液晶基偏振成像探测的基本属性与特征；第11章论述基于扭曲向列相液晶的偏振光场成像的基本属性；第12章主要讨论石墨烯基电控液晶微透镜与偏振光场成像方面的基础方法。本书涉及的研究工作是在一项国家自然科学基金重点项目（编号：61432007）、一项国家自然科学基金面上项目（编号：61176052）、一项湖北省技术创新专项（重大项目）(编号：2016AAA010）、多项预研基金和航天基金项目等的资助和支持下完成的，在此一并表示衷心感谢。奉献该书于读者的目的是推动我国先进成像探测技术及其应用的深入发展，满足从事相关学科研究和教学的专业技术人员、教师和研究生的需要，并可供相关领域的管理人员参考。全书研究脉络、内容与章节安排由张新宇策划，第1章和第2章由张新宇撰写，第3章至第5章由佟庆撰写，第6章至第9章由雷宇撰写，第10章至第12章由信钊炜撰写，全书由张新宇统稿。在此感谢在研究工作开展和本书文稿准备过程中诸多同事和研究生的贡献，包括对有关问题的讨论、仿真与实验的计划制订及实施等。参与的同事有王海卫、罗俊和凌福日。参与实验工作的规划与开展，重要数据获取，软件编写，文档报告等材料整理、补充、编辑和打印等的研究生有荣幸、梅再红、郭攀、刘剑锋、瞿勇、魏明月、李斌、王猛、陈鑫、宫金辉、刘畅、邵奇、何闻达、史珈硕和陈名策等。感谢相关审稿专家对书稿修改所提出的宝贵、中肯的意见和建议。限于作者的认知水平，书中难免存在疏漏与不足之处，恳请读者不吝赐教。著者
2019年11月26日
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