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出版者:科學齣版社

作者:王永仲

出品人:

頁數:263

译者:

出版時間:2006-8

價格:38.00元

裝幀:簡裝本

isbn號碼:9787030171436

叢書系列:

圖書標籤:

• 魚眼鏡頭
• 1
• 魚眼鏡頭
• 光學
• 攝影
• 圖像處理
• 鏡頭設計
• 畸變校正
• 廣角
• 光學工程
• 計算機視覺
• 圖像科學

探秘微觀世界：現代顯微技術與生物成像 書籍簡介 本書旨在為光學工程、生物醫學工程、材料科學以及生命科學領域的研究人員、高級學生和專業技術人員提供一個全麵、深入且具有前瞻性的指南，專注於現代顯微成像技術及其在生命科學研究中的前沿應用。 我們生活在一個宏觀可見的世界，但生命和物質的本質奧秘，往往隱藏在微米乃至納米的尺度之下。《探秘微觀世界：現代顯微技術與生物成像》並非聚焦於傳統的光學原理，而是將焦點完全投嚮瞭突破衍射極限、實現超高分辨率成像、以及開發新型多維度信息獲取方法的尖端領域。 第一部分：跨越衍射極限的黎明——超分辨顯微成像的理論與實踐 本部分將深入剖析自20世紀末以來，徹底改變生物成像領域的超分辨（Super-Resolution Microscopy, SRM）技術的核心科學原理、儀器設計與實際操作流程。 第一章：衍射極限的桎梏與突破 詳細迴顧阿貝衍射極限的物理基礎及其對傳統光學顯微鏡分辨率的限製。著重介紹首批突破該極限的關鍵技術： STED（受激發射損耗）顯微鏡：深入解析“甜甜圈形”光束（Doughnut Beam）的形成機製、弛豫時間對分辨率的影響，以及如何通過優化磷光團（Fluorophores）的特性來提升成像速度和信噪比。我們將分析不同類型的STED（如雙色STED、拉曼-STED）在實際應用中麵臨的挑戰與解決方案。 PALM/STORM（光激活定位顯微鏡/隨機光學重建顯微鏡）：全麵闡述基於單分子定位（Single-Molecule Localization, SMLM）的成像策略。這包括分子開關的生物化學基礎（光漂白、光轉換）、精確定位算法（如高斯擬閤、質心算法）的數學模型，以及如何利用高密度光子收集構建亞細胞結構的高精度三維圖譜。 第二章：基於光場調控的超分辨方法 本章聚焦於利用結構光場或計算方法實現分辨率提升的技術體係： SIM（結構光照明顯微鏡）：詳細闡述傅裏葉光學在編碼和解碼結構光柵信息中的作用。我們將剖析Moiré條紋的産生、莫蘭濾波器的設計原理，並提供不同激發模式（如雙束、三束、多束）的對比分析，強調其高速采集和低光毒性的優勢。 iPALM與雙平麵成像技術：探討如何通過引入雙立體成像係統，利用球差效應實現快速三維超分辨重建，特彆是在活細胞動態過程跟蹤中的應用價值。 第二部分：多維信息獲取與活體成像前沿 現代顯微鏡不僅要看得更清晰，還要能同時獲取更多維度（如深度、時間、分子性質）的信息。本部分將介紹如何整閤先進的光學元件和計算方法來實現這一目標。 第三章：深度信息的獲取：多光子與光片成像 雙光子（Two-Photon）和多光子顯微鏡：深入講解基於時間相關單光子發射（TCSPC）的原理，重點分析其在深層組織成像中因激發波長長、光損傷小所帶來的生物學優勢。討論時間分辨熒光壽命成像（FLIM）在分子環境探查中的應用。 共聚焦與光片成像的演進：詳細對比傳統共聚焦（Confocal）係統與新興的光片成像（Light-Sheet Fluorescence Microscopy, LSFM）的幾何結構差異。特彆是對選擇性平麵照明顯微鏡（SPIM）和其高速變體（如MuSICAL SPIM, DIXON）的結構和數據處理流程進行詳盡闡述，強調其對大型樣本、長期活體觀察的革命性影響。 第四章：非綫性光學與功能性分子探針 本章將探討如何利用非綫性光學效應來探測生物分子，擺脫對傳統熒光團的依賴： 拉曼散射與受激拉曼散射（SRS）成像：詳細介紹SRS成像的原理，如何利用兩個不同波長的激光束（泵浦光和斯托剋斯光）在分子振動能級上産生可量化的信號，實現無需標記的化學組分成像。分析其在代謝成像和脂質組學研究中的潛力。 第三諧波生成（Third Harmonic Generation, THG）與二次諧波生成（Second Harmonic Generation, SHG）：解析這兩種對比機製如何用於識彆非中心對稱結構（如膠原縴維、肌球蛋白）和界麵（如細胞膜），及其在活體組織結構分析中的應用。 第三部分：計算成像與數據解析的挑戰 高分辨率和多維度的成像必然帶來海量數據。本部分著眼於如何用先進的計算工具處理和解釋這些復雜的數據集。 第五章：圖像重建與降噪算法 逆問題的解決：Tikhonov正則化與迭代解捲積：對傳統圖像退化模型進行迴顧，重點介紹Lucy-Richardson算法和基於偏微分方程的解捲積方法，用於校正係統點擴散函數（PSF）造成的模糊。 深度學習在顯微成像中的集成：探討捲積神經網絡（CNN）如何用於加速SIM重建、減少STED成像所需的光毒性劑量（低光照重建），以及在超分辨率圖像的自動分割和分類中的應用。重點分析數據集的構建和模型驗證的嚴謹性。 第六章：三維與四維（時空）數據可視化與分析 體積渲染與交互式可視化：介紹如何利用GPU加速技術實現TB級彆三維數據集的實時渲染。討論體繪製（Volume Rendering）、等值麵提取（Isosurface Extraction）等技術在揭示復雜細胞骨架網絡結構中的優勢。 時間序列分析與軌跡追蹤：講解如何結閤運動學模型，對活細胞內蛋白或囊泡的隨機遊走（Random Walk）進行精確的Mean Squared Displacement (MSD) 分析，從而推斷分子在細胞質或膜上的擴散係數和運動模式。 本書的特色在於緊密結閤前沿研究案例，從理論推導到實際儀器配置，再到數據處理的每一個環節都提供瞭詳盡的指導和反思，是緻力於推動顯微技術邊界的科研工作者的必備參考書。

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我最近翻閱的這本**關於早期電影攝影機曆史演變**的文獻，帶給我一種穿越時空的感覺。它並未過多關注光學的技術細節，而是將焦點放在瞭技術在藝術媒介中的應用軌跡上。書中詳細記錄瞭從機械感光片時代到電子傳感器普及前夜，**膠片載體與成像係統**的相互製約與共同發展。作者通過梳理那些被曆史遺忘的專利和設計草圖，展現瞭早期電影先驅們在麵對有限技術條件時所迸發齣的驚人創造力。比如，書中對某些早期變焦機構的機械原理分析，就顯得尤為精妙，那時的工程師們是如何巧妙地利用齒輪和凸輪來實現平滑的焦距過渡，著實令人嘆服。此外，書中穿插的大量曆史訪談片段，為冰冷的技術發展史增添瞭人情味，讓我們得以一窺那些創造者們對“運動的幻象”的執著。總而言之，這是一部將**媒介考古學**與**工程史**完美融閤的佳作，它提醒我們，每一次技術飛躍背後，都凝聚著無數匠人的心血與夢想。

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這本**探討精密機械加工在高端設備製造中的應用**的書籍，以一種近乎偏執的細緻程度，描繪瞭現代製造流程的每一個環節。從原材料的晶體生長控製，到亞微米級彆的研磨拋光技術，作者似乎沒有放過任何一個可能影響最終産品性能的細節。書中對於**超淨室環境**下的操作規範和汙染控製標準，進行瞭非常詳盡的案例分析，這對於理解為何某些頂級設備價格高昂的原因，提供瞭無可辯駁的佐證。我特彆關注瞭其中關於**鍍膜技術**的一章，它不僅僅停留在化學成分的羅列，而是深入到多層介質膜乾涉的理論基礎，以及如何通過精確控製堆疊層數來消除特定波段的光反射。對於那些將製造工藝視為藝術的讀者來說，這本書提供瞭豐富的工業美學視角。它展現瞭人類如何通過對微觀尺度的絕對掌控，去實現宏觀上對完美性能的追求。雖然文字風格略顯枯燥，但其提供的技術深度是毋庸隔閡的，它成功地將復雜的**材料科學**與實際的工業生産緊密地結閤在瞭一起。

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這部關於**攝影器材設計**的著作，無疑為那些癡迷於光學原理和鏡頭構造的讀者打開瞭一扇深入探索的大門。作者以極其嚴謹的態度，剖析瞭現代影像捕捉技術背後的復雜物理學。書中詳盡地闡述瞭如何通過精密的光綫追蹤模擬，來預測和修正各種光學畸變，特彆是那些影響高分辨率成像質量的關鍵因素。我尤其欣賞其對不同材質玻璃摺射率的細緻對比，以及如何在有限的鏡片組中實現最佳的色散控製。對於希望從根本上理解相機鏡頭如何工作的工程師或高級愛好者來說，這不僅僅是一本參考書，更像是一份詳盡的藍圖。它沒有過多涉及美學或實際拍攝技巧，而是將重點完全放在瞭**物理光學層麵**的精妙構建上，力求揭示“清晰”背後的數學邏輯和工程挑戰。我嘗試對比瞭好幾本同類書籍，發現隻有這一本，敢於用如此多的篇幅來討論**非球麵鏡片**的自由麯麵設計與製造公差對最終成像銳度的影響。讀完此書，我開始對市麵上那些“高性價比”鏡頭的內部結構有瞭更審慎的看法，深知優質光學性能的達成需要多麼巨大的研發投入與工藝精度。

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讀完這本**探討人類視覺感知與大腦處理機製**的神經科學專著，我纔真正意識到，我們所“看到”的世界，遠比傳入眼睛的光綫復雜得多。這本書的視角完全架空於硬件和設備之外，直指我們大腦如何對視覺信息進行**實時重建、填充和修正**。作者用大量的實驗數據解釋瞭“盲點”是如何被無縫“填補”的，以及色彩恒常性背後的復雜神經迴路。書中關於**運動感知**的章節尤其引人入勝，它揭示瞭為什麼我們的大腦能夠輕鬆分辨快速移動物體的軌跡，而普通的電子設備卻需要復雜的算法纔能做到這一點。這本書極大地拓寬瞭我對“成像”這個概念的理解——它不再僅僅是光學或電子學的範疇，而是深深植根於我們生物構造之中。如果你想瞭解為什麼有些畫麵會讓人感到“不自然”或者“有衝擊力”，這本書提供瞭從**心理物理學**角度的深刻見解。它強有力地論證瞭，最完美的成像係統，終究是進化賦予我們的大腦本身。

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關於**數字圖像傳感器（CMOS/CCD）的物理結構與信號處理**的這本教材，內容著實是為硬核技術人員準備的。它毫不留情地深入到瞭半導體物理的最前沿，詳細解析瞭光子如何被捕獲、電子如何被收集，以及後續的電荷-電壓轉換過程中的噪聲來源。書中對**量子效率（QE）**的優化策略進行瞭深入的探討，並提供瞭大量的數學模型來量化不同像素架構（如背照式BSI、堆棧式）的性能差異。我尤其欣賞其對**讀取噪聲**和**暗電流**的係統性分析，這對於理解為什麼在低光照環境下圖像質量會急劇下降至關重要。對於任何一個從事計算攝影或高級圖像處理算法開發的人來說，這本書提供瞭不可或缺的底層知識支撐。它將復雜的電子學原理轉化為清晰的工程參數，是連接“光”與“數據”之間的橋梁。它不會教你如何拍照，但它會告訴你相機內部的“眼睛”是如何真正“看見”世界的，其深度足以讓專業人士感到挑戰和充實。

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