具体描述
好的，以下是一本不包含《Metals Handbook》内容的图书简介，内容详实： --- 《现代光学成像技术与应用：从基础理论到前沿实践》 图书简介 内容概述： 《现代光学成像技术与应用：从基础理论到前沿实践》是一部全面深入、系统性强的前沿技术专著。本书旨在为光学工程、物理学、生物医学工程、材料科学以及计算机视觉等领域的科研人员、工程师和高年级学生提供一个整合的视角，涵盖了当代光学成像技术的核心原理、关键器件、先进算法以及广泛的应用场景。全书结构严谨，理论与实践并重，力求在介绍经典光学成像理论的同时，重点剖析近年来取得突破性进展的新型成像范式。 第一部分：光学成像基础理论与系统构建 本书伊始，对光学成像的基本物理原理进行了详尽的回顾与深化。内容从经典的几何光学和物理光学基础出发，重点阐述了光在介质中的传播、衍射与干涉效应在成像过程中的核心作用。随后，系统地介绍了成像系统的基本要素，包括光源（从传统光源到先进的相干光源、超快光源）、光学元件（如透镜组、自由曲面、微纳光学元件）的设计与优化，以及探测器技术（CCD、CMOS、EMCCD、SPAD阵列等）的性能指标与选择标准。 特别值得一提的是，本部分详细探讨了点扩散函数（PSF）的精确建模与测量方法，这是理解和校正系统像差、实现高分辨率成像的基石。同时，对傅里叶光学进行了深入讲解，阐明了调制传递函数（MTF）和截止频率在评估成像质量中的关键地位。 第二部分：突破传统衍射极限的先进成像技术 本篇是本书的技术核心之一，聚焦于如何超越传统衍射限制，实现超高分辨率成像。内容覆盖了光学显微技术中的几大支柱： 1. 受激发射损耗（STED）显微镜： 详细解析了STED的工作机理，包括“甜甜圈”光束的产生、激发态动力学以及多色STED系统的集成挑战。 2. 光活化定位显微镜（PALM）/随机光学重建显微镜（STORM）： 深度剖析了单分子定位算法（如Gaussian拟合、中心定位算法）的精度限制，以及如何通过优化荧光团设计和数据处理流程来提升定位精度和重建速度。 3. 结构光照明显微镜（SIM）： 阐述了如何通过引入已知空间频率的图案来对高频信息进行编码和解码，实现至少两倍于衍射极限的分辨率，并对比了不同解调算法（如相位开启、傅里叶反卷积）的优劣。 4. 计算光学成像： 引入了基于压缩感知（Compressed Sensing）和深度学习的成像方法，探讨了如何利用稀疏性或先验知识来减少采样量或加速图像重建过程，尤其在低剂量X射线成像和断层扫描中的应用。 第三部分：功能性与多维度信息获取 本部分将焦点从空间分辨率拓展到对光子物理属性和目标函数的深入探测。 光谱成像与高光谱成像： 详细介绍了基于滤波器阵列（如Bayer阵列的扩展）、色散元件（如Prism、Grating）以及推扫/瞬时成像技术（Snapshot Imaging）实现光谱信息获取的原理。重点分析了高光谱数据的维度缩减与特征提取算法。 相干成像与定量相位成像（QPI）： 深入讲解了全息术、散斑相关技术在非接触测量中的应用。QPI部分详细剖析了基于傅里叶变换、时间序列分析以及零阶波前恢复等方法，用于测量透明或弱吸收性生物样本的折射率分布和三维形貌。 时间分辨成像： 涵盖了从皮秒到飞秒量级的技术，如时间相关单光子计数（TCSPC）用于荧光寿命成像（FLIM），以及门控成像技术在高速运动捕捉和激光雷达（LiDAR）中的应用，包括飞行时间（ToF）测量原理和背景抑制策略。 第四部分：前沿应用领域与系统集成 本书的最后部分着眼于将先进技术转化为实际生产力和科学发现工具，重点展示了跨学科的集成案例： 1. 生物医学成像： 涵盖活体成像、内窥镜技术、OCT（光学相干断层扫描）在组织深度穿透和微米级分辨率下的结合应用。探讨了如何将AI模型嵌入到临床设备中，实现病灶的实时分割和量化分析。 2. 工业无损检测与计量： 讨论了如何利用三维轮廓测量技术（如激光扫描、结构光）结合高精度运动控制，实现复杂零部件的快速、高精度表面形貌检测，并介绍了在材料疲劳监测中的应用。 3. 遥感与机器视觉中的鲁棒性成像： 探讨了大气湍流补偿、去模糊算法在远程成像中的必要性，以及如何设计适应恶劣环境（如低信噪比、强光照变化）的机器视觉系统。 本书特色： 理论深度与实践广度兼备： 每一技术章节都提供了核心数学推导，并辅以实际系统搭建的案例分析和参数选择指南。 关注计算革命： 大量篇幅用于介绍如何将现代信号处理、优化理论和深度学习算法融入到传统光学成像流程中，实现性能的颠覆性提升。 跨学科视野： 避免了纯粹的物理或工程视角，力图展示光学成像技术如何成为连接物理学、信息科学和生命科学的桥梁。 《现代光学成像技术与应用》是构建下一代精密测量与可视化工具的必备参考书。 ---
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