光电成像原理与技术

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出版者:北京理工大学出版社
作者:白廷柱
出品人:
页数:533
译者:
出版时间:2006-1
价格:60.00元
装帧:简裝本
isbn号码:9787564004828
丛书系列:
图书标签:
  • 考研
  • 光电成像
  • 成像原理
  • 光学工程
  • 图像处理
  • 传感器技术
  • 光电子学
  • 生物医学工程
  • 遥感技术
  • 机器视觉
  • 检测技术
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具体描述

《国防科工委"十五"规划教材•光学工程:光电成像原理与技术》依据教学指导委员会审定的大纲编写,是电子科学与技术(光电子方向)专业本科生必修专业课程的教材,课程计划学时为64学时(内容可扩展至96学时)。《国防科工委"十五"规划教材•光学工程:光电成像原理与技术》中内容的编排遵循专业课程的教学要求,以光学图像、辐射图像的获取、处理以及光电成像过程所涉及的相关理论和技术为主,涉及光电成像器件的图像变换、信号放大、图像信息的存储、传输、处理和显示的基本原理,光电成像系统的结构与设计,光电成像器件与系统的性能分析与测试,人眼、光源、辐射源和大气传输特性等。

《微观世界的捕捉者:现代光学成像的奥秘》 本书并非一本关于“光电成像原理与技术”的著作,而是深入探索现代光学领域中那些驱动我们“看见”微观世界、洞悉物质深层结构的奇妙技术。我们将从基本的光学原理出发,逐步揭示各种前沿成像技术如何超越人眼感知的极限,将肉眼无法触及的细节呈现于眼前。 一、光的粒子与波动:成像的基础 首先,本书将带领读者回顾光的本质——它是波动的载体,也是粒子的集合。我们将解析光的衍射、干涉、偏振等基本性质,这些看似抽象的物理现象,却是构建所有光学成像系统的基石。理解了光的波粒二象性,我们才能真正把握显微镜、望远镜等仪器工作的核心原理。例如,为什么显微镜能放大物体?这背后离不开光的衍射限制和透镜的光学设计。望远镜如何捕捉遥远星光?这则依赖于收集和汇聚微弱光线的巨大镜面或透镜。 二、突破视网膜的界限:现代显微技术的演进 在微观世界里,生命的奥秘、物质的结构都隐藏在细胞、分子甚至原子层面。本书将详细介绍超越传统光学显微镜极限的各种先进技术。 共聚焦显微技术: 我们将深入探讨共聚焦显微镜如何通过点扫描和光学切片,实现对三维样品的高分辨率成像,并有效抑制背景荧光,获得清晰的层析图像。理解其关键组件——激光光源、扫描系统、针孔(pinhole)的作用,以及它如何克服了衍射极限带来的“模糊”。 超分辨率显微技术: 这一革命性的领域将是本书的重点之一。我们将解析STED(受激发射损耗)显微镜如何通过“关闭”周围的荧光分子,将激发区域缩小到亚衍射极限,从而实现前所未有的分辨率。读者将了解SIM(结构光照法)如何利用干涉条纹来解码高频信息,以及PALM/STORM(光激活定位显微镜/随机光学重构显微镜)如何通过随机激活和定位单个荧光分子,逐点绘制出纳米级别的精细结构。这些技术不仅改变了我们观察细胞内部动态变化的方式,更推动了生命科学研究的进步。 电子显微技术: 虽然本书不侧重于“光电”,但电子显微镜作为成像技术的另一大分支,其基本原理与光学成像有异曲同工之处,值得一提。本书将简要介绍透射电子显微镜(TEM)如何利用电子束穿透薄样品成像,以及扫描电子显微镜(SEM)如何利用电子束扫描样品表面获取形貌信息,它们如何提供比光学显微镜高出几个数量级的分辨率,让我们得以窥见病毒、蛋白质甚至原子晶格的结构。 三、从宏观到微观:遥感与天文成像的视角 除了对微观世界的探索,光学成像技术在宏观世界的应用也同样令人惊叹。 遥感成像: 我们将探讨卫星和航空器上搭载的各种光学传感器如何捕捉地球表面的信息。从可见光到红外、紫外,不同波段的成像技术如何揭示地质构成、植被健康、天气变化乃至军事侦察等多种信息。了解多光谱和高光谱成像如何区分不同地物的细微差别,以及其在环境监测、资源勘探等领域的巨大价值。 天文成像: 望远镜是人类探索宇宙的眼睛。本书将介绍地面和空间望远镜在可见光、射电、X射线等波段的成像原理。我们将解析如何通过自适应光学技术校正大气扰动,获得清晰的星空图像;如何利用不同类型的望远镜捕捉来自遥远星系、黑洞以及宇宙大爆炸遗迹的光线,重构宇宙的演化史。 四、成像背后的数学与计算 现代成像技术早已不是单纯的光学问题,它与强大的数学算法和计算能力密不可分。 图像重建与处理: 本书将简要介绍图像重建的基本概念,例如在X射线成像和MRI(核磁共振成像)中,如何将探测到的信号数据通过傅里叶变换等数学方法转换成我们能理解的图像。同时,也将探讨图像增强、降噪、特征提取等图像处理技术,它们如何帮助我们从原始数据中提取更有意义的信息。 机器学习在成像中的应用: 随着人工智能的发展,机器学习正在深刻地改变着成像领域。本书将提及如何利用深度学习算法来提高图像分辨率、自动识别图像中的目标、甚至在医学影像分析中辅助诊断,这些都将引领成像技术进入一个全新的时代。 《微观世界的捕捉者:现代光学成像的奥秘》旨在为读者打开一扇通往可见世界背后,以及超越可见世界之外的窗户。它不仅仅是关于光学设备,更是关于人类如何运用智慧和技术,不断拓展我们的感知边界,探索未知,理解我们所处的宇宙。

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作为一名正在学习“光学测量”技术的学生,《光电成像原理与技术》这本书给我带来了一些新的启发,虽然它并不完全是我最初的期望。我原本希望它能更侧重于讲解各种光学测量方法,例如干涉测量、衍射测量、偏振测量等,以及它们在测量位移、形变、折射率等物理量时的应用。我尤其希望书中能够详细介绍例如迈克尔逊干涉仪、萨纳克干涉仪等经典干涉测量装置的工作原理,以及如何通过分析干涉条纹来提取测量信息。我也对如何利用衍射效应进行精密测量感兴趣,例如衍射光栅的应用,以及如何通过衍射图样来分析物体的结构。然而,在阅读这本书的过程中,我发现它更多地是将光电成像技术作为一种“工具”来服务于测量,而非将测量方法本身作为重点。例如,在“图像处理与分析”的章节中,它可能会介绍如何利用图像处理技术来提取干涉条纹或衍射图样中的关键信息,比如条纹中心线的提取、相位解包裹等算法。这确实是测量过程中不可或缺的一环,但它并没有深入探讨测量方法的物理基础和误差分析。我希望书中能有更多的内容讲解如何设计光学测量系统,如何选择合适的传感器和光源来优化测量精度,以及如何进行测量不确定度分析。例如,在测量表面形貌时,除了前面提到的结构光和光场成像,书中是否会介绍白光干涉测量、共聚焦显微成像等技术?它们在测量微观形貌方面的优势是什么?在测量光学元件的质量时,例如曲率半径、表面缺陷等,书中是否会涉及如杨氏条纹干涉、傅里叶变换法等测量方法?我希望这本书能够更深入地探讨这些测量技术的原理和应用,并为我提供更具体的指导,帮助我掌握更多先进的光学测量技能。

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最近我一直在寻找一本能够帮助我深入理解“光电探测器”这一核心组件的书籍,而《光电成像原理与技术》的书名正好契合了我的需求。然而,在仔细研读了目录和部分章节后,我发现这本书的侧重点似乎并非我所预期的那样。我原本以为它会详细介绍各种光电探测器的物理工作原理,比如半导体光电二极管、光电倍增管、CCD和CMOS传感器的工作机制,以及它们在不同波段(可见光、红外、紫外)的响应特性和关键性能参数,例如量子效率、响应时间、暗电流、噪声水平等等。我尤其想了解不同探测器在实际成像系统中的优缺点对比,以及如何根据成像目标和环境选择最合适的探测器。但是,这本书似乎更倾向于从整个成像系统的角度来阐述光电探测器的作用,而非深入剖析其内部的物理机制。例如,在关于“信号采集与处理”的章节中,它可能更多地关注的是探测器输出的电信号如何被数字化,如何进行降噪、增益控制等预处理,以及这些信号如何与后续的图像重建算法相结合。虽然这些内容也很重要,但它并没有满足我对探测器本身深度了解的渴望。我希望书中能有专门的章节,详细讲解探测器的材料选择、结构设计,以及制造工艺对性能的影响。比如,对于红外探测器,我希望了解不同制冷方式(如被动制冷、主动制冷)的原理和应用,以及锑化铟(InSb)、碲镉汞(MCT)等关键材料的光电特性。对于可见光探测器,我想知道像素尺寸、填充因子、以及读出电路设计如何影响图像质量。如果这本书能够在这方面提供更详实的论述,那将对我非常有帮助。

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我是一位对“数字全息术”非常感兴趣的学生,因此《光电成像原理与技术》这本书的标题让我眼前一亮,我期待它能在数字全息术这个特定领域提供更深入的见解。我特别关注书中是否会详细阐述数字全息术的成像原理,以及它如何通过计算机模拟和数字处理来重建物体的三维信息。我希望它能解释全息记录和再现过程中的物理基础,例如光波的干涉和衍射现象。书中是否会介绍不同类型的数字全息术,例如离线数字全息术(Off-axis Digital Holography)和在线数字全息术(In-line Digital Holography),以及它们各自的优缺点和适用场景?我希望它能详细解释如何进行全息图的记录,包括采样定理在全息记录中的应用,以及如何选择合适的传感器来捕获全息信息。更重要的是,我期待它能深入探讨全息图的数字重构过程,包括常用的重构算法,例如菲涅尔衍射积分法、角谱传播法等,以及它们在计算效率和精度上的差异。书中是否会讲解如何利用数字全息术进行三维形貌测量,例如通过相位展开技术来获取高精度的表面形貌数据?它是否会涉及数字全息术在生物医学成像、材料科学等领域的具体应用案例?我希望这本书能够为我提供一个全面而细致的数字全息术技术指南,帮助我理解其核心概念和前沿发展,并为我未来的研究提供坚实的基础。

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作为一名对“遥感成像”技术充满好奇的爱好者,《光电成像原理与技术》这本书名让我产生了浓厚的兴趣。我期待它能够深入探讨遥感成像的核心原理和技术应用。我特别希望书中能够详细介绍不同类型的遥感成像技术,例如可见光遥感、红外遥感、微波遥感等,以及它们各自的成像原理和应用领域。例如,在可见光遥感方面,我希望了解多光谱成像和高光谱成像的区别,以及如何通过分析不同光谱波段的反射率信息来识别地物特征。书中是否会详细讲解卫星遥感平台的结构、轨道设计,以及成像传感器的选择?在红外遥感方面,我期待它能介绍地表温度遥感、火灾监测等应用,并解释如何利用红外辐射信息来反演地表参数。在微波遥感方面,我希望它能阐述合成孔径雷达(SAR)的工作原理,以及如何利用微波的穿透性和全天候成像能力来监测地表形变、海洋状况等。我希望书中能提供关于遥感数据获取、处理和分析的详细介绍。例如,遥感图像的几何校正、辐射定标、大气校正等步骤的重要性是什么?书中是否会介绍如何利用机器学习和深度学习技术来提取遥感图像中的信息,例如地物分类、目标检测等?我希望这本书能够为我提供一个全面的遥感成像技术概览,帮助我理解如何利用光电技术从太空“看见”地球。

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我是一名对“红外成像”技术非常感兴趣的研究人员,而《光电成像原理与技术》这本书名引起了我的注意,我期待它能为我提供关于红外成像的系统性知识。我特别关注书中是否会详细阐述红外探测器的原理、类型以及性能参数。我希望它能介绍不同类型的红外探测器,例如热敏型探测器(如热电堆、热释电探测器)和光子型探测器(如II类超晶格、碲镉汞探测器),并详细解释它们的工作机制,包括光电转换过程、响应速度、噪声源等。我希望它能深入探讨不同探测器在不同红外波段(如短波红外SWIR、中波红外MWIR、长波红外LWIR)的性能表现,以及它们在实际应用中的优缺点。例如,为什么MWIR和LWIR探测器通常需要制冷?不同的制冷方式(如珀尔帖制冷、斯特林制冷)是如何工作的?我期望书中能够提供清晰的解释和对比。此外,我对书中关于“红外成像系统的设计与优化”的内容非常感兴趣。一个完整的红外成像系统通常包括光学镜头、探测器、信号处理电路和显示设备。我希望这本书能详细介绍红外光学镜头的材料选择(如锗、硒化锌)、设计原则(如消像差、高透过率),以及如何根据探测器的波段和像元尺寸来优化镜头设计。它是否会探讨如何提高红外图像的信噪比和空间分辨率?书中是否会涉及红外图像处理技术,例如去噪声、对比度增强、以及目标识别等算法?我期待它能提供关于红外成像系统的全面见解,帮助我理解如何构建高性能的红外成像设备,并解决实际应用中的挑战。

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最近我一直在研究“三维成像”技术,而《光电成像原理与技术》这本书名恰好提到了“成像”这个关键点,我便抱着试试看的心态进行了深入的阅读。我的主要关注点在于书中是否会系统地介绍各种三维成像方法,并详细阐述其背后的物理原理和技术细节。我特别希望它能够涵盖结构光、激光扫描、光场成像以及全息成像等主流的三维重建技术。例如,在结构光部分,我希望能了解到光栅投影、散斑投影等不同结构光投影方式的工作原理,以及如何通过分析投影光栅在物体表面的变形来计算三维形貌。书中是否会深入讨论三角测量原理,以及如何通过相机标定、相位展开等步骤来获得精确的三维点云数据?在激光扫描方面,我期待它能介绍飞行时间(ToF)技术、相位差技术等,并解释它们如何利用激光的飞行时间或相位信息来测量距离,从而构建三维模型。我希望它能详细介绍不同激光扫描仪(如机械式、固态式)的特点和应用场景。此外,我非常好奇书中对“光场成像”在三维重建中的应用。我知道光场成像能够捕捉包含光线方向信息的光场数据,这对于实现同时获取深度信息和高分辨率彩色图像非常有潜力。书中是否会详细讲解光场相机的结构,以及如何从光场数据中提取深度信息?它是否会介绍基于光场的全卷积网络(FCN)等深度学习方法在三维重建中的应用?对于全息成像,我希望能了解到其干涉和衍射的原理,以及如何通过记录和再现物体的全息图来重建物体的三维信息。书中是否会介绍不同类型全息图(如菲涅尔全息图、夫琅和费全息图)的特点?我希望这本书能够为我提供一个全面而深入的三维成像技术指南,帮助我理解不同方法的优势和局限性,并为我的研究提供指导。

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最近我一直在钻研“工业检测”领域,特别是涉及到光学检测的方面,因此《光电成像原理与技术》这本书的书名吸引了我。我非常期待它能够深入讲解光电技术在工业自动化检测中的应用。我特别关注书中是否会详细介绍各种基于光电成像的检测技术,例如机器视觉检测、激光三角测量检测、以及光谱分析检测等。在机器视觉检测方面,我希望它能阐述如何利用CCD或CMOS相机获取工件图像,然后通过图像处理和模式识别算法来实现尺寸测量、缺陷检测、外观检查等功能。书中是否会详细介绍常用的检测算法,例如边缘检测、圆度检测、模板匹配等?它是否会提供一些关于如何提高检测效率和准确性的方法?在激光三角测量检测方面,我期待它能介绍如何利用激光扫描和三角测量原理来精确测量工件的三维尺寸和形貌,例如用于零件的尺寸验证、形状比对等。我希望书中能详细讲解该技术的精度影响因素,以及如何优化系统设计。对于光谱分析检测,我希望它能阐述如何利用不同材料对特定波段光(例如紫外、可见光、红外)的吸收、反射或透射特性差异来实现材料成分的分析和质量控制。书中是否会介绍光谱仪的工作原理,以及如何处理光谱数据来识别材料?我希望这本书能够提供关于光电技术在工业生产线上的实际应用案例,帮助我理解如何利用这些技术来提升产品质量和生产效率。

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作为一名对“机器视觉”领域充满热情的初学者,《光电成像原理与技术》这本书名听起来非常吸引人,因为它直接点出了机器视觉的两大核心要素:光学成像和电子技术。我非常期待这本书能为我构建一个坚实的基础框架,让我能够理解机器视觉系统是如何通过光电技术来实现对现实世界的感知和理解的。我特别关注书中关于“图像预处理与增强”的部分。我理解,原始的光电成像过程中,由于各种因素的影响,获取的图像往往存在噪声、低对比度、模糊等问题,这些都会严重影响后续的机器视觉算法的性能。因此,我希望这本书能详细介绍各种常用的图像预处理技术,例如高斯滤波、中值滤波用于降噪,直方图均衡化、自适应直方图均衡化用于增强对比度,以及锐化滤波(如拉普拉斯算子、Sobel算子)用于改善图像清晰度。更重要的是,我希望它能解释这些算法背后的数学原理和物理意义,而不是简单地罗列公式。例如,为什么高斯滤波能够有效地去除噪声?其滤波核的设计原理是什么?在中值滤波中,窗口大小的选择会对去噪效果产生怎样的影响?我希望书中能够提供这方面的深入分析,并给出一些实际的应用案例,让我能够更好地理解这些技术在机器视觉中的实际作用。此外,我对书中关于“特征提取”的内容也非常期待。机器视觉的关键在于如何从图像中提取有意义的信息。我希望书中能介绍一些经典的特征提取方法,例如边缘检测(Canny算子)、角点检测(Harris算子)、以及SIFT、SURF等尺度不变特征。它是否会解释这些特征是如何捕捉图像中的关键信息,以及它们在目标识别、物体定位等任务中的应用?我希望这本书能够清晰地阐述这些理论,并为我打开通往更高级机器视觉算法的大门。

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这本书的书名是《光电成像原理与技术》,但作为一名光学工程专业的学生,我拿到这本书的第一个感觉是,它远不止“原理与技术”这四个字所能概括的。当我翻开目录,看到那些细致入微的章节划分,从基础的光学定律,到复杂的信号处理算法,再到各种先进的成像设备,我立刻意识到,这不仅仅是一本入门读物,而是一部系统性的、百科全书式的参考资料。我尤其对其中关于“非线性光学成像”的部分感到好奇。虽然我目前的研究方向主要集中在传统的光学成像,但非线性光学成像那种利用物质的非线性效应来获取信息的独特方式,一直让我心生向往。书中是否会深入探讨诸如二次谐波产生(SHG)、三阶非线性效应(如三阶色散、自聚焦)在成像中的应用?它会详细讲解这些非线性过程的物理机制,以及如何通过设计特定的光源和探测器来优化成像质量吗?我希望它能为我提供足够的理论基础,让我能够理解并可能在未来尝试相关的实验。此外,我还关注到书中关于“计算成像”的章节。在这个信息爆炸的时代,仅仅依靠传统的成像硬件已经难以满足日益增长的对高分辨率、高信噪比以及特殊信息获取的需求。计算成像通过将更多的成像任务从硬件转移到软件算法层面,极大地扩展了成像的可能性。这本书是否会介绍诸如层析成像、光场成像、隐写成像等前沿的计算成像技术?它会深入分析这些技术背后的数学模型和算法实现吗?例如,在光场成像方面,它是否会探讨如何捕捉场景的光场信息,以及如何利用这些信息实现深度估计、焦点调整、甚至在拍摄后重新聚焦?我期待它能够提供清晰的逻辑框架,帮助我理解计算成像的整体思路和关键技术。

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最近我一直在探索“医学成像”的前沿技术,因此《光电成像原理与技术》这本书的标题引起了我的兴趣。我希望这本书能够为我提供关于光电技术在医学成像领域应用的深入了解。我尤其关注书中是否会详细介绍诸如光学相干断层成像(OCT)、多光子显微成像、以及光声成像等基于光电技术的医学成像方法。对于OCT,我希望它能解释其基于干涉原理的成像机制,如何通过测量光的干涉信号来获取组织的高分辨率横截面图像,以及它在眼科、皮肤科等领域的应用。书中是否会探讨不同类型的OCT(如时域OCT、频域OCT)的工作原理及其优势?在多光子显微成像方面,我期待它能介绍非线性光学效应(如二次谐波产生、多光子激发)在生物组织成像中的应用,如何利用这些效应来提高成像深度和选择性,以及它在活体细胞成像、神经科学研究中的作用。我希望书中能详细解释不同激发顺序(如双光子、三光子)的特点。对于光声成像,我希望它能阐述如何利用激光脉冲激发组织产生声波,然后通过超声换能器探测这些声波来构建组织的三维图像。书中是否会讲解光声转换的物理过程,以及如何通过控制激光参数和超声检测来优化成像效果?它是否会介绍光声成像在肿瘤检测、血氧监测等方面的潜力?我希望这本书能够为我提供一个全面的视角,了解光电技术如何革新医学成像领域,并为相关的研究和开发提供理论基础。

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