一、无人驾驶技术
在无人驾驶技术中具有三个核心技术模块分别是环境感知、精准定位以及决策控制。而环境感知技术作为无人驾驶的第一个环节，也是无人驾驶的先决条件。目前的环境感知技术主要包括三种，分别是视觉感知、激光感知、雷达感知。相较于其他感知方式，视觉感知由于其投入成本低、操作简单、获得信息量大等特点，成为了目前应用最广泛、研究最成熟的环境感知方法。
二、计算成像技术（工业机器视觉、航空航天）
国际上对于计算成像技术并没有清晰的界定和严格的定义，而普遍接受的一种说法是计算成像是通过光学系统和信号处理的有机结合与联合优化来实现特定的成像系统特性，它所得到的图像或信息是二者简单相加所不能达到的。它依靠大数据量、利用全光场信息，突破传统成像系统的限制，创造高新能的成像系统。
在商业方面，手机摄像头与微处理器等高度集成系统为计算成像提供了新的机遇，例如，已经在iPhone上集成的用于三维人脸识别的结构光传感器。目前智能手机中存在的传感、处理、存储、显示和通信系统紧凑集成，这即将为计算光学成像在移动消费终端的技术落地提供沃土。另一方面，随着触摸屏、手势控制、体感控制的发明，人机界面经历了一场革命。体感控制本质上需要三维成像技术来感知人体或身体部位的位置和姿势，从而实现计算机的远程控制或者游戏交互娱乐。
工业应用方面，计算成像技术有望在工业生产全线的自动化控制，包括设计、生产、加工、装调、检测等方面发挥其优势。例如，基于高精度三维测量技术对流水线上的工件与产品进行合规检测，通过主动三维传感技术提取环境信息，经过计算机处理后进行后续分析并反馈机器人执行装配命令等，从而保证工业自动化生产全链路闭环控制。
在国防安全领域，未来的国家安全与民生保障要求光电成像与探测系统能同时实现高像素分辨率，多模态成像，高灵敏度，大景深，而传统光电成像技术对于解决新的未来的反恐维稳、监控安防、国防安全等领域成像探测应用需求所带来的问题已显得力不从心，其具体表现在：光电成像系统在信息获取能力、功能、性能指标等方面的提高过度依赖于探测器技术水平的提高。传统光学成像系统难以同时实现高灵敏度，大景深，高分辨。因此，发展基于计算光学的新概念光电成像与探测机理与方法，指导高精尖光电成像系统的设计，已经成为国防安全领域新一代光电成像技术与系统的重要发展方向。
三、新型智能视觉芯片——仿生复眼芯片
近年来随着高速目标定位、识别与追踪、三维成像、人眼增强视觉、单光子探测等高端应用领域的不断涌现，对视觉成像系统的视场范围、光谱分辨率、非聚焦目标获取、分辨率、帧频等指标的要求也日益严苛，单孔径视觉系统已经逐渐无法满足需求。
仿生复眼多路图像采集系统采用阵列排布的子镜头，模拟昆虫复眼结构，每个子镜头独立成像，将阵列排布的多个子镜头的成像区域相互叠加与扩展，再使用图像拼接技术将子镜头的重叠区域融合，将各自扩展区域进行拼接，最终实现一幅图像的超大视场成像。采用仿生复眼系统的优势在于，各个子镜头独立成像，可以实现高分辨率与大视场兼得，很好的解决了传统光学理论中，视场与分辨率的制约关系。
四、生物医学显微成像技术
微流体显微成像技术如今已经成为了流式领域中的常见技术之一，被广泛应用于分选、聚焦、预处理等流式分析的各个环节。早期的成功案例包括Nanocellect的微流体压电分选流式、Owlbiomedical的微电磁开关分选芯片（2013年被美天旎收购）等。
近年来，微流体显微成像技术从学术界向工业界转产的速度显著提升，例如今年CYTO2022展会上的热涡流分选技术（CellularHighways公司）和TechShow状元ScribeBiosciences的免疫治疗单细胞研究平台。微流体技术主要解决的微流道的集成和单细胞操控，可以期望未来微光学技术能够从集成光学器件的角度进一步提升系统的集成度和稳定性。
五、其他应用领域
除了上文提到的高速视觉技术与无人驾驶技术、计算成像技术、生物医学工程技术等先进技术进行深度融合并拓展的新兴应用领域外，随着高速视觉技术的逐渐普及，高速视觉技术凭借其高图像稳定性、高帧率、高清晰度等特点，在工业视觉定位引导（对工业相机的功能进行补充）、无人高速智能自动化产线（产品缺陷检测）、基础教育（基础）、影音广告（慢动作等场景的拍摄）、游戏运动（视觉传感器）、生物医疗（高速高分辨率显微镜成像）等方面均出现了突破性应用。
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