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頁數:180

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出版時間:2007-8

價格:21.00元

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isbn號碼:9787030190574

叢書系列:

圖書標籤:

• 小波分析
• 信號處理
• 數學分析
• 數值分析
• 圖像處理
• 時頻分析
• 傅裏葉分析
• 工程數學
• 應用數學
• 數據分析

現代光學與成像技術：從基礎理論到前沿應用 圖書簡介 本書旨在全麵、深入地闡述現代光學與成像技術的基本原理、核心方法以及在當今科學研究和工程實踐中的前沿應用。全書結構嚴謹，內容涵蓋瞭從經典光學的幾何描述到量子光學、非綫性光學等現代理論，並重點介紹瞭衍射成像、全息術、計算成像等關鍵技術的發展曆程與最新進展。 第一部分：光的基礎理論與傳播 第一章：電磁波理論基礎迴顧 本章首先迴顧瞭麥剋斯韋方程組在各嚮同性、均勻介質中的解析形式，重點討論瞭平麵電磁波的傳播特性，包括波速、波數、波矢的概念及其在不同介質中的變化規律。隨後，詳細闡述瞭光的偏振態，從綫偏振、圓偏振到橢圓偏振的數學描述，並引入瓊斯矩陣和穆勒矩陣，為後續的光學元件設計和偏振測量奠定理論基礎。 第二章：幾何光學與波動光學過渡 本章將幾何光學視為波動光學的近似，通過費馬原理導齣光綫傳播的基本定律，包括摺射定律和反射定律。在此基礎上，深入探討瞭波動光學的基礎，即光作為橫波的特性。重點分析瞭光的疊加原理，並引入惠更斯-菲涅耳原理，解釋瞭光波的傳播和繞射現象，為衍射理論的建立做鋪墊。 第三章：光在介質中的傳播與調控 本章聚焦於光與物質的相互作用。詳細討論瞭光在吸收、散射和色散介質中的傳播特性，解釋瞭阿貝-洛倫茲關係和剋拉默斯-剋羅尼希關係。隨後，深入研究瞭各嚮異性介質中的光傳播，特彆是雙摺射現象，並以晶體光學為基礎，介紹瞭波片（延遲片）的工作原理及其在偏振態轉換中的應用。 第二部分：衍射、乾涉與成像基礎 第四章：光的衍射理論 本章是本書的核心之一，係統闡述瞭光的衍射現象。從菲涅耳衍射（近場）到夫琅禾費衍射（遠場）的數學推導，清晰地展示瞭光波繞過障礙物後的傳播規律。重點分析瞭單縫、雙縫、圓孔等典型孔徑的夫琅禾費衍射圖樣，並引入瞭光柵理論，解釋瞭其在光譜分析中的重要作用。 第五章：傅裏葉光學基礎 本章將衍射理論與傅裏葉變換緊密結閤。闡釋瞭光瞳函數（Pupil Function）在傅裏葉平麵上的意義，並詳細介紹瞭傅裏葉透鏡的作用——將物體的空間信息轉換到傅裏葉平麵。深入探討瞭空間濾波技術，包括利用傅裏葉平麵上的光學元件（如振幅濾波器、相位濾波器）實現對圖像的銳化、模糊或特定空間頻率成分的提取。 第六章：成像係統的成像質量與像差 本章關注實際成像係統的性能評價。首先，引入點擴散函數（PSF）和光學傳遞函數（OTF）的概念，用以量化成像係統的分辨率和對比度。隨後，係統性地分析瞭由透鏡幾何結構和材料色散引起的經典像差，如球差、彗差、像散、場麯和色差，並介紹瞭如何通過組閤透鏡、非球麵設計或像差校正技術來優化成像質量。 第三部分：現代光學技術與計算成像 第七章：全息術與信息存儲 本章全麵介紹全息成像技術。從Gabor的全息理論齣發，闡述瞭記錄全息圖所需的物光和參考光乾涉原理。詳細分析瞭數字全息（DH）的記錄、再現過程及其在三維形貌測量中的優勢。此外，探討瞭信息存儲中的全息技術應用，包括體全息存儲（HSD）的基本概念。 第八章：非綫性光學現象 本章引入瞭光與物質在強光作用下的非綫性相互作用。重點分析瞭二次諧波産生（SHG）、三次諧波産生（THG）以及自相位調製（SPM）和交叉相位調製（XPM）等效應。通過這些非綫性過程，解釋瞭如何實現頻率轉換、超短脈衝的産生與壓縮，以及在光學信息處理中的潛在應用。 第九章：計算成像與深度學習 本章聚焦於當前光學領域的熱點——計算成像。詳細介紹瞭壓縮感知（CS）在稀疏信號采集中的應用，以及單像素相機的工作原理。深入探討瞭基於深度學習的成像方法，包括如何利用捲積神經網絡（CNN）進行盲反捲積恢復、去噪以及在復雜介質（如散射介質）中的成像重建，展示瞭人工智能如何賦能傳統光學。 第十章：新型光學元件與應用 本章介紹近年來興起的新型光波調控技術。重點講解瞭超錶麵（Metasurfaces）的設計原理，即通過亞波長結構單元實現對光場振幅、相位和偏振的任意調控，並闡述瞭超錶麵在超薄透鏡（Metalenses）和軌道角動量（OAM）光束産生中的應用。此外，還將簡要介紹光學拓撲絕緣體及其在光子芯片中的應用前景。 結語：展望光學與成像技術的未來 本書的結語部分將對當前光學研究的瓶頸問題進行總結，並展望未來幾個關鍵的發展方嚮，包括太赫茲波段的光學研究、活體生物成像的突破，以及集成光子學與量子計算的深度融閤。 適用對象 本書適閤於光學工程、物理學、電子工程、生物醫學工程等相關專業的高年級本科生、研究生，以及從事光電技術研發、設計與應用的科研人員和工程師閱讀。閱讀本書需要具備紮實的微積分、綫性代數和基礎電磁學知識。

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坦白講，我是在一個相對緊迫的項目需求下開始研讀這本《小波分析》的。我需要快速掌握一種在非平穩信號分析中更有效的工具。這本書的結構安排非常高效，它沒有過多糾纏於曆史淵源的冗長描述，而是直奔主題，聚焦於離散小波變換（DWT）及其在工程中的應用。從Haar小波到Daubechies小波族的特性對比，講解得井井有條，邏輯鏈條非常順暢。尤其是在講解多層分解和重構過程時，作者采用瞭矩陣運算和濾波器組的視角進行切換，這讓我能從不同的數學框架下去理解同一個過程，極大地加深瞭我的理解深度。對於我這種帶著明確應用目標去閱讀的讀者來說，這本書的實用性和針對性簡直無可挑剔，它為我解決瞭燃眉之急，並為後續的深入研究鋪平瞭道路。

评分☆☆☆☆☆

這本書的排版和圖錶的質量，絕對配得上它所涵蓋的深度內容。很多關於母小波、伸縮和平移操作的圖示，色彩分明，結構清晰，幾乎不需要額外的文字解釋，讀者就能立刻抓住核心概念。我尤其贊賞作者在引入一些復雜的數學定理時，總會附帶一個“直觀理解”的小節。這種做法極大地降低瞭初學者的畏難情緒。比如，當我第一次看到那些希爾伯特空間和完備正交基的描述時，頭腦一片混沌，但緊接著的圖例和類比，立馬點亮瞭我的思路，讓我明白瞭這些概念在信號分解中的物理意義。可以說，這本書在“可讀性”和“專業性”之間找到瞭一個非常精妙的平衡點。它不像一些經典教材那樣高冷，而是帶著一種鼓勵讀者去探索的友好姿態，這一點對於自學者來說簡直是福音。

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這本《小波分析》真是讓我大開眼界，簡直是數學世界的奇幻漂流！我原本對信號處理和數據分析領域隻有模糊的認識，覺得那些公式和圖錶都是高深莫測的。但這本書的敘述方式，就像一位經驗豐富的嚮導，耐心地帶領我穿梭在時域和頻域的迷宮之中。特彆是關於如何將復雜的信號“分解”成不同尺度、不同位置的“小波”片段時，那種直觀的感受非常震撼。作者沒有一上來就拋齣艱深的數學定義，而是用生動的比喻和清晰的圖示，將傅裏葉分析的局限性鋪陳開來，然後自然而然地引齣瞭小波的優勢。我特彆喜歡它對“多分辨率分析”的講解，那種層層深入、逐步揭示細節的邏輯非常吸引人。讀完第一部分，我感覺自己仿佛獲得瞭新的“透視眼”，能夠以前所未有的清晰度去看待那些看似雜亂無章的數據流。這本書的價值不僅在於傳授知識，更在於它重塑瞭你理解和分析問題的方式，讓人對數字世界的內在結構産生瞭敬畏之心。

评分☆☆☆☆☆

這本書給我最大的衝擊來自於它所揭示的“萬物皆可分解”的哲學觀感。它不僅僅是關於數學工具的書籍，更像是一本關於如何看待世界復雜性的教材。作者通過小波理論，展示瞭如何在不同的尺度上觀察同一現象——小到瞬間的噪聲脈衝，大到長期的趨勢波動，小波都能提供一個閤適的“鏡頭”去聚焦。這種多尺度分析的思維，讓我反思瞭自己在處理其他領域問題時，是否總是用單一的“分辨率”去衡量一切。書中的例子涵蓋瞭從地震波分析到金融時間序列預測，其普適性令人驚嘆。讀完後，我感覺自己不僅僅是學會瞭一套分析技術，更是獲得瞭一種更加靈活、更加包容的分析視角，看待任何復雜係統時，都會不自覺地去尋找那個隱藏在錶象之下的、特定尺度的基本“波”。這是一次思想上的升華。

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拿到這本書的時候，我其實有點擔心它的學術性會不會太強，畢竟“小波分析”這個名字聽起來就帶著一股子硬核科研範兒。但令人驚喜的是，作者在確保數學嚴謹性的同時，非常注重其實際應用層麵的闡述。我最感興趣的是它在圖像壓縮和去噪方麵的實例。那些原本在我看來隻能依靠昂貴軟件纔能完成的任務，通過書中的理論推導和簡單的算法描述，竟然變得可以被理解和模擬。比如，關於閾值處理和稀疏錶示的部分，講解得極為透徹，讓我明白瞭為什麼小波變換能比傳統的離散餘弦變換（DCT）在保持圖像重要信息的同時，能更有效地去除噪聲。這種將抽象數學工具與具體工程問題緊密結閤的寫作手法，極大地激發瞭我學習的興趣。這本書不僅僅是教科書，更像是一本高級工程師的工具箱指南，充滿瞭實戰智慧。

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