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出版者:化学工业出版社,工业装备与信息工程出版中心

作者:王汝琳

出品人:

页数:275

译者:

出版时间:2006-9

价格:45.00元

装帧:平装

isbn号码:9787502590253

丛书系列:

图书标签:

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现代光学成像系统设计与应用 图书简介 本书深入探讨了现代光学成像系统的基本原理、关键技术及其在多个领域的广泛应用。全书结构严谨，内容详实，旨在为光学工程、仪器科学、电子信息工程等专业的学生、研究人员以及从事相关行业的工程师提供一本全面且具有实践指导意义的参考手册。 第一部分：光学成像基础理论 本部分首先回顾了经典光学的基础知识，重点阐述了成像过程中的几何光学和物理光学的核心概念。 第一章：光的基础与成像原理 本章详细介绍了光的波粒二象性，讨论了光的传播、干涉和衍射现象。随后，聚焦于成像系统中的核心要素：透镜系统。系统地分析了理想透镜的成像规律，并引入了像差的概念。对常见的几何像差，如球差、像散、彗差、场曲和畸变进行了深入的数学描述和物理机制的剖析，同时探讨了色像差的产生原因及校正方法。本章内容强调了光的波动性对成像质量的根本影响，特别是衍射极限在现代高分辨率成像中的约束作用。 第二章：成像系统的性能评价 高质量的成像系统必须依赖于精确的性能指标来衡量。本章详细阐述了描述成像系统性能的关键参数，包括空间分辨率、调制传递函数（MTF）、点扩散函数（PSF）和线扩散函数（LSF）。特别地，MTF的分析被提升到核心地位，通过傅里叶光学的方法，解释了系统如何对不同空间频率的物体信息进行传递和衰减。此外，还讨论了成像过程中的噪声来源（如散粒噪声、电子噪声）以及信噪比（SNR）的计算方法，为后续的系统优化设计奠定理论基础。 第二部分：成像系统关键元件与技术 本部分转向构建实际成像系统所需的关键硬件组件和核心技术，涵盖了从光源到传感器的全流程。 第三章：先进光学元件与设计 本章聚焦于现代光学元件的设计与制造工艺。内容涵盖了精密非球面透镜的设计原理及其在矫正像差中的关键作用。讨论了衍射光学元件（DOE）的工作机制，以及它们如何与传统的折射元件结合，实现更紧凑和高性能的光路设计。此外，详细介绍了光学镀膜技术，包括增反射膜、减反射膜和分光膜，这些技术对于提高系统的光能利用率和对比度至关重要。 第四章：图像传感器技术 图像传感器是现代光电成像系统的核心“视网膜”。本章全面对比了电荷耦合器件（CCD）和互补金属氧化物半导体（CMOS）传感器的结构、工作原理和性能差异。重点分析了影响传感器性能的关键参数，如量子效率（QE）、满阱容量、暗电流和读出噪声。针对高速成像和低照度应用，本章还探讨了背照式（BSI）传感器技术和全局快门/卷帘快门的优劣及其在不同场景下的适用性。 第五章：数字图像处理基础 光学成像捕获的原始信号必须经过适当的数字处理才能转化为可用的图像。本章系统地介绍了数字图像处理的基本流程。内容包括图像的数字化过程（采样与量化）、噪声的去除技术（如空间域和频率域滤波）、图像增强方法（如直方图均衡化、对比度拉伸）以及图像复原的基本算法，特别是基于PSF的反卷积技术在消除系统模糊中的应用。 第三部分：特种成像系统与应用 本部分将前述理论和技术应用于几种具有代表性的特种光学成像系统，展示了其在现代科技前沿的应用潜力。 第六章：高动态范围（HDR）成像技术 传统成像系统在面对大光比场景时，常出现高光溢出或暗部细节丢失的问题。本章专注于解决这一挑战的HDR技术。详细介绍了空间域和时间域的HDR捕获方法，包括曝光堆栈法和多重曝光技术。深入分析了如何通过对数域或线性域的合成算法，精确地将不同曝光图像融合，以重构出具有宽广动态范围的视觉信息。 第七章：显微成像与计量光学 显微成像系统追求极高的空间分辨率和精细的细节展示。本章探讨了超越衍射极限的超分辨显微技术，如受激发射损耗（STED）显微和结构光照明显微（SIM）。此外，本章还介绍了在精密制造和质量控制中广泛使用的干涉测量技术，包括轮廓测量和表面形貌分析，强调了光学方法在非接触式精密测量中的不可替代性。 第八章：机器视觉与三维成像 机器视觉是现代工业自动化和智能系统的关键支撑。本章详细阐述了机器视觉系统的基本架构，包括镜头选择、光源匹配和相机标定。特别关注了三维（3D）成像技术，深入剖析了结构光投影技术和双目立体视觉的原理，包括视差计算、深度图生成与点云重建的数学模型和算法实现，展示了这些技术在机器人导航和工业检测中的实际案例。 第九章：面向特定波段的成像系统（非红外波段聚焦） 本章将讨论在可见光（VIS）波段之外的其他重要成像波段，以拓宽读者的视野。重点介绍紫外（UV）成像技术，包括深紫外（DUV）和极紫外（EUV）在光刻技术中的应用，以及其在材料分析和生物荧光成像中的优势。同时，也涉及短波和中波红外（SWIR/MWIR）成像原理，侧重于其在穿透大气散射、探测特定化学物质方面的独特能力，以及相应的探测器技术和热管理要求。本章旨在全面展示光学成像技术对不同电磁波谱的覆盖能力。 全书语言精确、图表丰富，力求理论与实践相结合，是光电成像领域专业人士和进阶学习者的必备参考书。

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翻开这本书，我立刻被其详尽的案例研究部分所吸引，作者似乎投入了巨大的精力去收集和整理世界各地不同应用场景下的数据。每一张图表都清晰地标注了采集条件和环境参数，这一点做得非常出色，极大地帮助了我们理解不同工作模式下的系统表现差异。然而，在讨论到最新的传感器技术发展时，我发现内容更新的速度似乎跟不上行业日新月异的步伐。比如，关于新型微测辐射热计阵列的性能描述，感觉像是基于几年前的技术报告，对于目前市场上已经开始商用的更高灵敏度和更低噪声的新一代器件，书中的介绍就显得有些滞后了。这使得这本书在指导前沿技术选型方面，略微欠缺了一些时效性。尽管如此，书中对于经典检测原理的深入剖析，尤其是对噪声源的分类和抑制方法的系统论述，仍然是值得反复研读的宝贵财富。它成功地构建了一个坚实的基础框架，只是希望后续的版本能够紧跟技术浪潮，保持其在行业内的前沿地位。

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这本书的排版设计真是让人眼前一亮，装帧精美，内页的纸张质感也相当不错，捧在手里就有种厚重而专业的历史感。不过，我得说，对于初学者来说，这本书的某些章节略显深奥，像是直接切入到了一个高阶的理论探讨，缺乏必要的循序渐进的铺垫。比如，关于信号处理的那几页，公式推导得非常严谨，每一个符号的引入都仿佛是经过了深思熟虑，但要是没有扎实的数学基础作为支撑，读者很容易就在那些复杂的积分和傅里叶变换中迷失方向。我特别期待看到一些更贴近实际应用的案例分析，而不是仅仅停留在纯粹的理论层面。如果能在关键理论点后，穿插一些实际工程中遇到的问题是如何用这些理论解决的例子，想必能大大提升可读性和实用价值。整体而言，这本书的学术价值毋庸置疑，但它更像是一本为资深研究人员准备的参考手册，而非面向广泛爱好者的入门指南。希望未来能看到对基础概念更友好的阐述方式。

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作为一本涉及精密测量的专业书籍，我对它在标准和规范引用上的严谨性有着较高的期待。这本书在理论推导和实验方法论述上表现得相当专业，但当我尝试对照书中的一些术语和单位定义去查阅国际标准文档时，却发现存在一些细微的不一致。例如，对于“空间频率分辨率”的定义，书中的表述似乎偏向于某一个特定国家或研究机构的标准，而没有充分体现出国际通用的ISO标准下的通用定义。这种细微的差异，在学术交流或跨国合作项目中，可能会引发不必要的歧义和误解。尽管本书提供了大量的数学模型，但如果能加入一个专门的附录，详细列出所有涉及的专业术语的中英文对照以及其对应的国际标准编号，那么它的参考价值将会提升一个档次。专业性的书籍，其权威性往往建立在对行业规范的绝对遵循之上，这一点希望作者在修订时能够予以重视。

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这本书的配套资源——如果能有的话——会是锦上添花的体验。目前来看，这本书更像是一个纯粹的文本和公式集合。我发现自己花了大量的时间去尝试还原书中所描述的某些实验设置，但仅仅依靠文字描述，我很难准确地把握关键的搭建参数，比如光路设计中的焦距比例、滤波片的带宽选择等细节。如果这本书能提供一个配套的网站链接，里面包含一些基础的仿真代码片段（比如用MATLAB或Python编写的），用于演示书中核心算法的运行逻辑，那将是极大的福音。光有理论，纸上谈兵的成分总是难以避免。尤其在这样一个高度依赖计算和仿真的领域，能够“动手”验证书中的结论，远比单纯地阅读文字描述来得深刻和有效。我强烈建议未来的版本应该融入更多的数字化辅助学习元素，将静态的知识转化为可互动的学习体验，真正实现知行合一。

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这本书的叙事风格非常独特，它不像传统的教科书那样板着脸孔，反而带有一种娓娓道来的技术故事感。作者似乎很擅长用生动的语言来解释那些原本枯燥的物理过程，阅读起来颇有一种与一位经验丰富的老工程师对谈的感觉。印象最深的是关于背景辐射补偿的那一章，作者通过一系列比喻，将复杂的统计学模型解释得通俗易懂，连我这种对统计不太感冒的人都能领会其中的精髓。不过，这种风格有时也带来了一定的结构松散感。我发现，为了追求叙事的流畅性，有些本应放在一起进行对比或深入探讨的技术细节，却被分散到了不同的章节中去阐述，这在需要快速查阅特定知识点时，就显得不够便捷了。一本优秀的工具书，理应在保证可读性的同时，也能兼顾检索的效率。对于需要在紧张项目周期内快速定位解决方案的读者来说，清晰的章节划分和详尽的索引体系，比优美的文笔可能更为关键。

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