Medical Imaging Signals and Systems pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Pearson

作者:Jerry L. Prince

出品人:

页数:496

译者:

出版时间:2005-4-15

价格:GBP 126.67

装帧:Hardcover

isbn号码:9780130653536

丛书系列:

图书标签:

• 医学影像
• 信号处理
• 系统分析
• 图像处理
• 生物医学工程
• 医学物理
• 傅里叶变换
• 滤波
• 模数转换
• 图像重建

好的，以下是一本名为《Advanced Electromagnetics: Theory and Applications in Nanophotonics》的图书简介： --- 《Advanced Electromagnetics: Theory and Applications in Nanophotonics》 导言：跨越尺度，驾驭光波 在当代物理学与工程学的交叉前沿，电磁学已不再局限于宏观世界的描述。纳米尺度的光物质相互作用，催生了光子学、材料科学乃至生物医学等诸多领域的革命性突破。本书《Advanced Electromagnetics: Theory and Applications in Nanophotonics》旨在为高阶研究人员、博士研究生及资深工程师提供一个全面、深入且具有前瞻性的理论框架与实践指导，聚焦于电磁场在纳米尺度下的奇异行为及其在尖端光电器件中的应用。 本书的核心目标是弥合经典电磁学理论与现代纳米光子学实践之间的鸿沟。我们深知，当结构尺寸趋近或小于电磁波长时，传统的近似方法（如几何光学或菲涅尔近似）便失效了。因此，本书将电磁学的基本方程——麦克斯韦方程组——作为基石，系统性地探讨其在复杂介质、亚波长结构以及强散射环境中的严格求解方法。 第一部分：理论基石与数值工具的重塑 本书的第一部分专注于巩固和深化读者对电磁学基础理论的理解，并引入解决纳米尺度问题的关键数值方法。 第1章：麦克斯韦方程组的严格诠释与本构关系 本章将重新审视在各向异性、非线性、时变介质中的麦克斯韦方程组。重点讨论电磁场与物质的耦合机制，特别是针对极化率张量、磁导率张量以及电导率张量在微观尺度上的物理意义。我们将深入分析表面等离激元（Surface Plasmon Polaritons, SPPs）的色散关系，阐明其与界面电子振荡的内在联系。此外，本章还将介绍超材料（Metamaterials）中负折射率的电磁学起源及其对惠更斯-菲涅耳原理的挑战。 第2章：先进边界条件与场展开理论 在纳米结构中，边界条件不再是简单的理想导体或理想电介质。本章详述了包含界面电导率、表面散射效应的完整本构边界条件，以及如何将这些条件融入求解框架。随后，我们将详细推导和比较几种核心的场展开与模态分析技术，包括傅里叶模态展开法（Fourier Modal Method, FMM）、本征模态展开法（Eigenmode Expansion, EME），以及其在模拟周期性结构（如光子晶体）中的应用与局限性。 第3章：求解纳米电磁学的计算方法 现代纳米光子学研究高度依赖高效的数值模拟。本章将对有限差分时域法（FDTD）、有限元法（FEM）、矩量法（MoM）以及离散偶极子近似法（DDA）进行深入剖析。重点在于讨论它们在处理高对比度材料、极高曲率界面以及强吸收介质时的稳定性和计算效率。我们将提供如何精确设置吸收边界条件（如PML层）以及如何进行网格收敛性分析的实践指南。 第二部分：亚波长现象与超构表面 第二部分将视角转向当前研究热点——超材料与超表面（Metasurfaces），探讨如何通过精确调控结构几何实现对电磁波的颠覆性控制。 第4章：电磁响应的局域化：等离激元与局域表面等离激元共振（LSPR） 本章详细探讨了自由电子在金属纳米颗粒中的集体振荡现象。我们将推导LSPR的洛伦兹振子模型，并分析其共振频率对颗粒尺寸、形状、材料和环境折射率的敏感性。应用方面，本章聚焦于LSPR在表面增强拉曼散射（SERS）中的机制，以及其在纳米传感器和光学天线中的设计原理。 第5章：光子晶体与慢光效应 光子晶体作为周期性结构，为光波的传播提供了“电子能带”式的禁带控制。本章侧重于二维和三维光子晶体的布洛赫定理（Bloch’s Theorem）在电磁场分析中的应用。我们将深入研究能带结构、光子态密度（PDOS）的调控，并重点分析如何设计缺陷模式以实现光开关、光限幅器，以及如何利用接近光子带边实现高效的慢光（Slow Light）传输。 第6章：超表面：平面化的电磁操控 超表面作为二维的超材料，通过亚波长单元结构（Meta-atoms）实现对光波前、振幅和偏振的任意调制。本章的核心是广义斯涅尔定律（Generalized Snell’s Law）和贝里相位（Pancharatnam–Berry Phase）理论。我们将详细分析不同类型的Meta-atom，如V型天线、对称性破缺单元，并阐述它们在实现高效率波束转向（如平坦透镜、空间光调制器）中的电磁学原理。 第三部分：前沿应用与新兴挑战 第三部分将目光投向理论与数值工具的最终落脚点——新兴技术与未来挑战。 第7章：纳米光学器件的效率与损耗分析 在实际应用中，器件的效率至关重要。本章专门讨论如何量化纳米光子器件中的辐射损耗、吸收损耗和散射损耗。我们将介绍基于互易性原理（Reciprocity）的效率界限分析，并探讨如何利用非互易性材料（如法拉第材料）实现单向传输，以及如何通过先进的拓扑保护实现无损传输。 第8章：强光场与非线性纳米光子学 当电磁场强度达到极高水平时，材料的非线性响应变得不可忽略。本章探讨了二阶（SHG, DFG）和三阶（Kerr效应, TPA）非线性效应在纳米尺度下的增强机制，特别是LSPR对非线性信号的巨大增益。我们将分析如何利用超表面的相位梯度来耦合非线性过程，以实现高效的频率转换和光限幅。 第9章：拓扑光子学与非阿贝尔几何相位 本书的收官之章聚焦于拓扑学概念在光子学中的引入。我们将从陈省（Chern Number）的角度理解拓扑绝缘体光子晶体中的边缘态。重点分析如何设计具有时间反演对称性破缺的系统，以实现对缺陷和障碍物免疫的单向光传输（即拓扑保护传输），并展望拓扑光子学在构建鲁棒量子信息处理单元中的巨大潜力。 结语： 《Advanced Electromagnetics: Theory and Applications in Nanophotonics》不仅是一本教科书，更是一份研究路线图。它要求读者具备坚实的电磁学基础，并引导他们掌握处理前沿问题的理论工具。通过对这些复杂物理现象的深入剖析，本书致力于培养下一代在纳米尺度上驾驭和设计光电系统的创新人才。本书的丰富插图、详细的数学推导和丰富的案例分析，确保了理论深度与实践指导的完美结合。

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如果要用一个词来形容这本书给我的整体感受，那便是“详尽而务实”。在涉及具体算法实现的部分，作者展示出了令人钦佩的严谨性。例如，在讲解快速傅里叶变换（FFT）在频域滤波中的应用时，书中不仅给出了理论公式，更重要的是，它详细分析了在实际数字信号处理中，由于有限数据截断和离散化引入的误差类型，并明确指出了如何选择合适的窗口函数来最小化这些失真。书中对于不同滤波器（如Butterworth, Chebyshev）的优缺点对比分析，简直可以作为工程师的速查手册。此外，我对其中关于“伪影（Artifacts）”成因的分析印象深刻。它没有泛泛而谈，而是针对性地列举了混叠、运动模糊、金属束硬化等具体现象，并配以直观的示意图来解释信号在转换链条的哪个环节出现了不可逆的损伤。这种深度挖掘问题根源的做法，使得读者不仅学会了“如何做”，更重要的是理解了“为什么会出错”。这才是真正高质量的工程教育。

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这本书的编排布局，充分体现了对学习者学习路径的精心规划。它显然是为那些希望将知识转化为实际解决问题能力的人准备的。章节之间的过渡极为流畅自然，仿佛一条精心铺设的轨道，将你从基础的随机过程理论，平稳地导入到复杂的图像重建算法，直至最终的质量评估标准。特别值得称赞的是，在每一章的末尾，作者都设置了一系列兼具挑战性和启发性的思考题，这些问题往往不是简单的概念复述，而是要求读者结合前文知识进行综合分析，甚至涉及到对未来技术发展方向的预测。例如，其中一个问题就探讨了深度学习在图像去噪中可能带来的范式转变，这促使我跳出了传统的信号处理思维定式。这种结构设计，极大地鼓励了主动学习和批判性思维的培养，避免了单纯的被动接受信息。这本教材的厚度虽然不薄，但每一页的密度都非常高，读起来效率极高，让人很难中途放下。

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这本《Medical Imaging Signals and Systems》的封面设计，初看之下就给我一种沉稳而专业的印象，那种深邃的蓝色调和简洁的排版，仿佛在无声地宣告着其内容的严谨性。我本以为它会是一本纯粹的教科书，里面塞满了晦涩难懂的公式和理论推导，但翻开第一页后，我的担忧就烟消云散了。作者显然在试图搭建一座连接理论与实践的桥梁。它并没有急于抛出那些让人望而生畏的傅里叶变换或者矩阵运算，而是从信号采集的最基本原理讲起，那种循序渐进的叙述方式，让一个对医学影像信号处理背景知识不甚扎实的读者也能逐步跟上节奏。特别是关于不同模态成像设备（比如CT和MRI）如何将物理信息转化为可处理的数字信号这一部分，作者的阐述极其细腻，仿佛带着你在真实的实验室里进行操作演示一般。我特别欣赏它在介绍“噪声”这个关键概念时所花费的篇幅，并没有简单地将噪声定义为一个负面因素，而是深入探讨了其来源、特性，以及在不同成像系统中如何进行建模和抑制，这对于理解图像质量的瓶颈至关重要。全书的逻辑结构犹如一个精密的仪器，层层递进，没有冗余，每一个章节的设置都服务于最终构建一个完整的信号处理认知框架。

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这本书的叙事风格有一种令人惊喜的“人文关怀”。我期待的是冰冷的工程学讲解，然而，作者却擅长用非常生动的类比来解释复杂的数学模型。比如，在讨论图像重建算法时，它没有直接陷入到迭代求解的泥潭，而是引入了一个关于“侦探破案”的比喻，将欠采样的信息比作缺失的线索，将反投影过程比作逻辑推理的还原，这极大地降低了理解门槛。更让我感到意外的是，书中对于“系统响应”这一核心概念的探讨，不仅仅停留在点扩散函数（PSF）的数学描述上，它还穿插了大量的历史背景和哲学思考，比如为什么我们需要对系统进行校正，以及在追求“完美”图像的道路上，我们必须接受哪些现实的妥协。阅读过程中，我感觉自己不是在啃一本技术手册，而是在参与一场与领域先驱的深度对话。这种既保持技术准确性，又不失叙事魅力的平衡感，是很多同类书籍难以企及的。它成功地让“系统”这个原本抽象的概念变得有血有肉，充满生命力。

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这本书带给我最大的震撼，在于其对“系统集成”这一宏大视角的把握。很多教材只关注信号处理的某个孤立环节，但《Medical Imaging Signals and Systems》却成功地将前端的传感器物理特性、中间的信号采集与处理、以及后端的图像显示和量化评估，编织成一个有机的整体。作者在讨论模态特性时，会毫不避讳地提及不同成像技术在成本、病人安全性与信息获取能力之间的内在权衡，这体现了一种高度的行业洞察力。阅读过程中，我开始明白，医疗影像的优化并非是一个纯粹的数学优化问题，它是一个跨学科的、涉及工程限制、物理约束和临床需求的复杂决策过程。书中对不同成像序列参数选择的讨论尤其精彩，它揭示了参数设置如何直接影响到最终图像的信噪比和空间分辨率，这对于任何想深入参与到影像设备优化或新算法开发中的人来说，都是无价的经验之谈。它塑造的不仅仅是技术人员，更是一位具备全局观的系统架构师。

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还挺全的

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2nd Edition. 常学常新。

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