Advanced Optical Imaging Theory pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Springer Verlag

作者:Gu, Min

出品人:

页数:214

译者:

出版时间:

价格:124

装帧:HRD

isbn号码:9783540662624

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好的，以下是一份以“Advanced Optical Imaging Theory”为主题的，但不包含该特定书籍内容的、关于光学成像理论的详细图书简介，旨在涵盖该领域更广泛的知识体系： --- 书籍名称：《光场重构与非线性光学成像：从基础原理到前沿应用》 内容简介： 《光场重构与非线性光学成像：从基础原理到前沿应用》 是一本深入探讨现代光学成像技术核心理论与实践的专著。本书旨在为光学工程、物理学、生物医学工程以及计算机视觉领域的科研人员、高级工程师和研究生提供一个全面、系统且前沿的知识框架。它超越了传统几何光学和物理光学的范畴，聚焦于光与物质相互作用的复杂机制，以及如何通过先进的计算方法从有限或受限的测量数据中恢复出高保真度的三维或功能性图像信息。 本书结构严谨，内容覆盖了从电磁波理论基础到最尖端的计算成像范式的转变。全书共分为五大部分，共计二十章，确保了理论的深度与应用的广度兼顾。 第一部分：光与物质相互作用的波动基础 (Foundations of Wave Interaction) 本部分首先回顾了电磁波在介质中传播的麦克斯韦方程组的波动光学基础。重点阐述了斯托克斯参量、偏振态的完整描述，以及光束整形和传播过程中的角动量理论，特别是光涡旋（Optical Vortices）的产生与操控。随后，详细解析了光的衍射、散射理论，并引入了基于傅里叶变换的光场传输模型。特别强调了非均匀介质（如湍流大气或生物组织）中光场的相干性和相干传递函数（CTF）的数学描述，为后续的层析成像和散斑分析奠定了理论基石。 第二部分：计算成像导论与光场采样 (Introduction to Computational Imaging and Light Field Sampling) 计算成像代表了一种范式转变，即将光学系统的设计与后期的图像重建算法紧密结合。本部分详细介绍了数字采样理论在光学系统中的应用，特别是Nyquist-Shannon采样定理在二维和三维成像中的局限性与扩展。核心章节深入探讨了光场成像（Light Field Imaging）的理论基础，包括Plenoptic Function（全光函数）的数学表示、如何通过微透镜阵列（MLA）对光场进行空间和角度信息的分离与编码。我们详细分析了不同采集架构（如Lytro式、单/双相机系统）下的光场表示效率、分辨率与视场（FOV）的权衡关系。 第三部分：高级层析重建与反问题求解 (Advanced Tomographic Reconstruction and Inverse Problems) 光学层析成像（Optical Tomography）是获取三维结构信息的核心手段。本部分聚焦于成像过程中的反问题（Inverse Problems），强调其病态性（Ill-posedness）和正则化方法的关键作用。内容涵盖： 1. 基于迭代的重建算法： 详细解析了Filtered Back Projection (FBP) 的局限性，并深入探讨了基于最小二乘（Least Squares）和最大似然（Maximum Likelihood）的迭代算法，如梯度下降法、共轭梯度法（CG）在CT和OCT中的应用。 2. 稀疏表示与压缩感知（Compressed Sensing, CS）： 阐述了如何利用信号的稀疏性进行高效成像。重点介绍了 $ell_1$ 范数最小化、交替方向乘子法（ADMM）在欠采样数据重建中的优化策略。 3. 深度学习在层析中的集成： 讨论了如何构建卷积神经网络（CNN）作为高效的正则化先验或直接的非线性映射器，以加速传统迭代方法的收敛并提高重建质量，尤其是在低信噪比或数据不完整情况下的性能提升。 第四部分：非线性光学响应与超分辨成像 (Nonlinear Optical Response and Super-Resolution) 本部分转向光与物质在强场作用下的动态响应，这是实现功能性成像和突破衍射极限的关键。 非线性光学效应： 详细分析了二阶和三阶非线性过程（如二次谐波产生SHG、倍频产生THG、多光子吸收等）的微观机制、相互作用截面以及如何利用这些效应进行结构或分子特异性成像。 超分辨技术深探： 重点剖析了克服Abbe衍射极限的技术。这包括： 基于荧光团调控的STED/PALM/STORM原理，强调了激发态动力学与点扩散函数（PSF）的重塑。 计算超分辨（Computational Super-Resolution）： 特别是基于“梯度下降”和“相位恢复”原理的相位恢复（Phase Retrieval）方法，以及如何结合深度学习实现高保真度的子衍射极限重建。 干涉测量与相干性重建： 深入探讨了全息术（Holography）的理论，包括离轴和数字全息（DH）技术，并详细分析了散斑干涉（Speckle Interferometry）在振动分析和表面形貌测量中的应用。 第五部分：前沿应用与新兴平台 (Frontier Applications and Emerging Platforms) 最后一部分将理论知识与当前最具活力的研究方向相结合： 1. 自适应光学（Adaptive Optics, AO）： 详细讲解了基于波前传感器（如Shack-Hartmann）和可变形镜的反馈控制系统，以及如何使用诸如扩散近似（Diffusion Approximation）模型和蒙特卡洛模拟来校正复杂散射介质引起的光畸变。 2. 深度组织成像： 探讨了散射光（Diffuse Light）的传输模型，如玻尔兹曼输运方程（Boltzmann Transport Equation），并介绍了时间分辨成像（Time-Resolved Imaging）和荧光寿命成像（FLIM）在生物医学中的关键地位。 3. 深度学习驱动的光学系统设计： 探讨了“可学习的光学系统”的概念，即如何利用优化算法直接设计出具有特定光场调控能力的超表面（Metasurface）结构，以及如何利用生成对抗网络（GANs）来合成逼真的光学图像或模拟复杂的物理过程。 本书旨在培养读者利用计算思维解决复杂光学难题的能力，为推动下一代高精度、高效率的光学成像设备和诊断工具提供坚实的理论支撑。 ---

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这本书的封面设计倒是挺吸引人的，那种深邃的蓝色背景，配合上仿佛穿透层层光晕的文字，一下子就勾起了我对光影世界的无限遐想。我一直对摄影的原理很感兴趣，尤其是那些能捕捉到肉眼看不见的细节的拍摄技术，比如微距摄影和星空摄影。我总觉得，光线是一种非常奇妙的东西，它能塑造万物，也能揭示隐藏的真相。这本书的标题“Advanced Optical Imaging Theory”，听起来就充满了一种探索未知、挑战极限的意味。我希望它能带我深入了解光学成像背后的那些精妙理论，不仅仅是简单的快门速度和光圈大小，而是那些能让镜头“看见”更远、更微小、更清晰世界的底层逻辑。比如，我一直很好奇，在极低的光照条件下，相机是如何捕捉到细节的？或者说，那些用于科学研究的高分辨率显微镜，它们的光学系统是如何设计的，才能让我们看到细胞内部的微观结构？我期待这本书能解答我的这些疑问，并可能激发我新的摄影灵感，去尝试一些我从未想过的拍摄方式。

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作为一名业余的爱好者，我对光学成像的热情纯粹源于对美丽的追求。我喜欢捕捉生活中的瞬间，无论是日出时分的金色光辉，还是雨后清晨露珠的晶莹剔透。我总觉得，每一次按下快门，都是在与光线进行一次温柔的对话。这本书的出现，让我看到了一个更广阔的世界。它不仅仅是关于如何拍照，更是关于光本身。我一直在思考，如果我能更深入地理解光的本质，理解它是如何与物质相互作用的，我是否能创作出更具艺术感染力的作品？这本书在探讨光的偏振和散射方面的内容，让我对这些现象有了全新的认识。我之前只是大概知道这些词汇，但这本书通过深入浅出的讲解，让我理解了它们在成像过程中的重要作用。比如，为什么在特定角度拍摄天空时，蓝色会显得更加深邃？或者说，为什么雾天拍摄的物体会显得模糊不清？这些曾经困扰我的问题，在这本书的引导下，逐渐变得清晰起来。我希望这本书能给我带来一些新的创作思路，让我能用更独特、更富有深度的视角去观察和记录世界。

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我之前从事过一些与光学相关的研究工作，虽然不是直接专注于成像，但对光学基本原理有一定的了解。拿到这本书，我主要是想了解一下当前光学成像领域最前沿的理论进展，看看有没有什么突破性的概念或者方法。这本书在介绍一些复杂的成像技术，例如计算成像和全息成像时，逻辑非常严谨，论述也很周全。它不仅仅列举了这些技术的原理，还深入分析了它们在不同领域的应用潜力，包括医学诊断、工业检测甚至虚拟现实等。这一点让我印象深刻。它并没有回避一些技术上的难点，而是通过详细的推导和分析，逐步揭示了这些复杂技术的内在机制。我尤其欣赏它在讨论高斯光学和几何光学局限性时，引入了波动光学和物理光学的内容，这对于理解更高级的成像现象至关重要。这本书给我一种感觉，它不是一本简单的科普读物，而是一部能够启发思考、推动研究的学术著作，它为我提供了一个审视和评估当前成像技术发展方向的全新视角。

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老实说，我拿到这本书的时候，并没有对它的内容抱有太高的期望，因为我对“理论”这两个字一直有点头疼。我更喜欢那些直接告诉我“怎么做”的书，比如摄影技巧教程，手把手地教你如何调整参数，如何构图。然而，翻开这本书，我却发现了一种全新的阅读体验。它并没有枯燥地堆砌公式和概念，而是用一种非常生动的语言，将复杂的光学原理娓娓道来。就像在讲一个引人入胜的故事，每一个理论的提出，都伴随着实际应用的场景，让我能清晰地看到这些理论是如何转化为现实中的技术，并最终影响我们的生活。我尤其喜欢它在介绍衍射和干涉效应的部分，通过一些形象的比喻，我终于明白了为什么一些高级镜头能拍出背景虚化效果如此之好，或者为什么在某些特殊的照明条件下，物体会呈现出奇妙的色彩。这本书让我意识到，理解理论，原来可以如此有趣，并且能极大地拓宽我的视野，让我不仅仅满足于表面的操作，更能深入理解事物背后的运作机制，这对于我提升解决问题的能力非常有帮助。

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坦白说，我是一个完全的门外汉，之所以会选择这本书，完全是因为我被它所描绘的“高级光学成像”这个概念所吸引。在我看来，这是一种超越普通摄影技术的魔法，一种能将我们带入另一个维度的奇妙旅程。我常常幻想，如果有一天，我们能通过光学成像技术，看到宇宙深处的奥秘，或者窥探到生物体内部细胞的生命活动，那将是多么令人惊叹的景象。这本书在介绍各种光学元件，比如透镜、反射镜以及棱镜的工作原理时，并没有使用过于晦涩的术语，而是通过大量的图示和生动的解释，让我这个初学者也能大致理解它们的功用。我尤其喜欢它在描述光学系统设计时，所展现出的那种精益求精的态度。就好像每一个微小的改变，都可能带来巨大的性能提升。这本书让我对光学成像这个领域产生了浓厚的兴趣，虽然我知道要真正掌握它还有很长的路要走，但我相信，这本书会是我迈向这个未知领域的坚实第一步，它为我打开了一扇通往更广阔知识的大门。

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