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出版者:汕头大学出版社

作者:林顺潮

出品人:

页数:370

译者:

出版时间:2003-10-1

价格:39.80元

装帧:平装(无盘)

isbn号码:9787810366700

丛书系列:

图书标签:

• 眼科学
• 多选题
• 医学
• 考试
• 复习
• 临床
• 视光
• 眼科
• 学习
• 题库

深入探索现代光学与视觉科学：一部跨学科的权威指南 书名：《现代光学与视觉科学前沿探索》 作者： [此处可插入几位虚构的、在相关领域有显著建树的教授或研究人员的姓名，例如：张宏教授、李明博士、王芳研究员] 出版社： [此处可插入一家虚构的、专注于学术出版的出版社名称，例如：环球科学文献出版社] --- 内容提要与深度解析 《现代光学与视觉科学前沿探索》并非专注于眼科临床实践的题集或教科书，而是一部宏大、系统地梳理和剖析当代光学物理学、生物光子学、以及人眼视觉信息处理机制的综合性学术专著。本书的定位是为高等院校研究生、跨学科研究人员以及希望深入理解视觉系统物理基础的高级工程师提供一个全面的知识框架和最新的研究视角。 本书共分为六大部分，跨越了从基础物理定律到复杂认知过程的广阔领域，旨在揭示光如何与物质相互作用，以及生物体如何精确地捕获、转化和解读这些光信号。 --- 第一部分：基础光学原理的现代诠释（Foundations of Modern Optics） 本部分深入探讨了经典光学（几何光学和物理光学）的现代发展，重点关注超出传统教材范畴的高级主题。 1. 超越阿贝衍射极限： 详细介绍了超分辨成像技术（如STED, PALM/STORM）的理论基础，包括点扩散函数（PSF）的工程化设计，以及如何利用荧光动力学和统计学方法突破衍射限制。 2. 非线性光学现象的精确建模： 涵盖了高次谐波产生（SHG）、倍频程（THG）以及拉曼散射在生物组织成像中的应用。重点分析了这些现象对材料非线性响应的依赖性，以及如何通过飞秒激光脉冲的精确调控来优化信号获取。 3. 拓扑光学与光束整形： 介绍了一种新兴的物理学分支，即拓扑绝缘体在光子学中的应用。探讨了光子晶格（Photonic Lattices）如何引导光束传播，以及涡旋光束（Vortex Beams）在光镊技术中的高级应用。 --- 第二部分：生物光子学与组织光学特性（Biophotonics and Tissue Optics） 本部分将光学原理应用于活体组织的研究，关注光在复杂、散射性介质中的传输行为。 1. 光在生物组织中的传输模型： 详尽分析了Monte Carlo模拟在模拟光子在皮肤、骨骼和眼球内部传输过程中的应用。重点讨论了吸收系数（μa）和散射系数（μs）的各向异性因子（g）对光场分布的决定性影响。 2. 光学相干断层扫描（OCT）的深度剖析： 不仅停留在成像原理层面，更深入到傅里叶域与时域OCT的数学构建，包括解调过程中的相位噪声控制、以及高分辨率血管成像（SS-OCT/Swept-Source OCT）中的信号增强算法。 3. 新型光敏剂与光动力学： 研究了光敏剂（Photosensitizers）的吸收光谱特性，以及其分子结构如何影响单线态氧（Singlet Oxygen）的产率。讨论了利用近红外窗口（NIR Windows）进行深层组织光激活的挑战与对策。 --- 第三部分：视觉感知的物理基础与信号转导（Physical Basis of Vision） 本部分完全聚焦于眼睛这一自然光学仪器的物理和生物化学工作机制，而非临床诊断。 1. 晶状体与房水的物理光学： 分析了晶状体在不同屈光状态下（如正视、近视、远视）的几何形状变化对焦深和像差的影响。同时，探讨了房水动力学与眼内压（IOP）维持的流体力学模型。 2. 视网膜光感受器的量子效率： 深入阐述了视紫红质（Rhodopsin）分子在吸收单个光子后引发的构象变化（光异构化）的量子效率。讨论了视网膜电信号产生的离子通道模型，以及微电流的检测技术。 3. 视觉通路中的噪声源分析： 详细分析了视觉信号从光子入射到大脑皮层处理过程中引入的各种噪声，包括散弹噪声（Shot Noise）、热噪声以及通道间串扰，并探讨了人脑如何通过概率推断来抑制这些噪声。 --- 第四部分：高级成像与波前工程（Advanced Imaging and Wavefront Engineering） 这一部分关注于利用先进的光学技术来校正或优化成像系统。 1. 自适应光学（AO）系统设计： 详细介绍了如何使用变形镜（Deformable Mirrors）实时校正由大气湍流或生物介质（如角膜和晶状体）引起的波前畸变。重点在于分析Zernike多项式在描述和校正高阶像差中的应用。 2. 计算成像与逆问题： 探讨了如何利用计算方法重建被散射或吸收的图像。这包括了对布雷格积分方程（Bethe-Salpeter Equation）在图像恢复中的数值解法，以及深度学习在加速逆散射问题求解中的潜力。 3. 干涉测量技术在生物表征中的应用： 考察了基于Holography和Interferometry的技术（如数字散斑相关法DSC）如何用于测量微小形变和组织内部的微循环速度，超越了传统的成像范畴。 --- 第五部分：视觉信息处理的计算模型（Computational Models of Visual Processing） 本部分从神经科学和计算机科学的交叉点出发，探讨视觉信息的编码和解码。 1. 感受野的数学描述： 详细分析了经典感受野模型（如Gabor函数）在描述初级视觉皮层（V1）细胞响应中的局限性，并介绍了更复杂的非线性模型（如Divisive Normalization）。 2. 色彩恒常性与视觉感知： 探讨了人脑如何通过复杂的上下文信息和先验知识来保持物体颜色在不同光照条件下的稳定感知（色彩恒常性）。分析了相关的基于统计学的（如Von Kries变换）和基于机器学习的模型。 3. 空间频率与深度感知： 考察了双目视觉中视差信息（Disparity）如何转化为三维空间感知。讨论了从视网膜二维图像推导真实世界深度信息的几何与统计方法。 --- 第六部分：未来趋势与未解挑战（Future Trends and Unresolved Challenges） 本部分展望了未来光学与视觉科学可能突破的方向，并对现有理论的局限性进行了批判性审视。 1. 量子传感在生物医学中的潜力： 探讨了利用金刚石NV色心等固态量子系统进行超灵敏磁场和生物分子检测的可能性，以及它们与生物成像的结合点。 2. 生物启发式光学器件设计： 研究自然界中具有极端光学性能的结构（如蝴蝶翅膀的结构色、变色龙的皮肤），并尝试将其原理应用于人造超材料的设计。 3. 伦理与认知边界： 对增强现实（AR）和脑机接口（BCI）技术中涉及的视觉信息直接输入与修改的伦理边界进行深入的哲学与技术探讨。 总结： 《现代光学与视觉科学前沿探索》是一部面向研究前沿的硬核著作，它提供的知识深度和广度，远远超越了对眼科疾病诊断工具的简单介绍。本书的价值在于构建一个严谨的、物理学驱动的视觉世界模型，使读者能够站在光学物理和计算神经科学的制高点，去理解和创新视觉技术的未来。

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