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出版者:印刷工业

作者:唐正宁

出品人:

页数:198

译者:

出版时间:2007-9

价格:26.00元

装帧:

isbn号码:9787800006715

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现代光电传感与图像处理：原理、应用及前沿技术 本书旨在为读者提供一个全面而深入的现代光电传感与图像处理领域的知识体系，涵盖了从基础理论到尖端应用的全过程。 本书不仅仅是一本教科书，更是一份为工程技术人员、科研工作者以及高年级本科生和研究生量身定制的实用参考手册。我们力求在保持学术严谨性的同时，强调技术的实际操作性和工程实现的可行性。 第一部分：光电传感基础与器件原理 本部分将从物理学基础出发，系统阐述光电转换的机理，为后续的图像采集和信号处理奠定坚实的理论基础。 第一章：光电效应与量子化基础 深入探讨光与物质相互作用的基本物理过程，包括光子的概念、能带理论在半导体材料中的应用。详细解析光电导效应、光伏效应和光热电效应，并引入量子效率、响应速度、噪声源（如散粒噪声、暗电流噪声）等核心性能指标的数学模型。重点分析不同光谱区域（紫外、可见光、近红外、中红外）光敏材料的选择依据及其物理特性。 第二章：成像传感器技术 详细介绍目前主流的成像器件：CCD（电荷耦合器件）和CMOS（互补金属氧化物半导体）传感器的结构、工作原理、优缺点及演进历程。对CMOS图像传感器（CIS）中的像素结构（如Bayer阵列、全局快门与卷帘快门）、噪声抑制技术、片上集成电路设计进行深入剖析。此外，本书还专门辟出一章，介绍新兴的X射线探测器、SPAD（单光子雪崩二极管）以及量子点（Quantum Dot）传感器的发展现状与技术挑战。 第三章：光学系统设计与调制 光电成像的质量高度依赖于前端光学系统的设计。本章从几何光学过渡到物理光学，讲解镜头的设计参数（焦距、光圈、景深、分辨率的计算），以及像差的校正方法（球差、彗差、像散、场曲和色差）。着重介绍衍射光学元件（DOE）、微透镜阵列在提高光能利用率和改善图像质量中的作用。并对傅里叶光学原理在光场调制和信息获取中的应用进行初步探讨。 第二部分：数字图像采集与预处理 本部分聚焦于如何将光电信号转化为可供计算机处理的数字信息，并对原始数据进行必要的优化，以增强后续分析的可靠性。 第四章：模数转换与色彩空间 详细描述光电流到数字信号的转换过程，包括采样定理（奈奎斯特准则）、量化误差的分析。色彩科学是本章的核心，系统介绍人眼视觉模型（CIE XYZ）、RGB、HSV、Lab等主流色彩空间之间的相互转换关系和应用场景。重点讨论白平衡算法（自动白平衡AWB的各种模型）和色彩还原技术。 第五章：图像噪声的建模与去除 识别和抑制噪声是图像处理的关键步骤。本章首先对常见噪声类型（高斯白噪声、泊松噪声、椒盐噪声、周期性噪声）进行数学建模和统计分析。随后，系统介绍经典的去噪算法，包括空间域滤波（均值滤波、高斯滤波、中值滤波、维纳滤波）和变换域滤波（小波变换域去噪、DCT域去噪）。特别强调了非局部均值（NLM）和基于深度学习的去噪方法在处理复杂噪声场景下的优势。 第六章：图像增强技术 本章旨在提升图像的视觉质量或突出特定信息。内容涵盖对比度拉伸、直方图均衡化及其自适应改进算法（如CLAHE）。介绍空间域的锐化技术（拉普拉斯算子、Sobel算子、Prewitt算子）以及频率域的滤波增强方法。此外，本书还涵盖了图像去模糊技术，包括点扩散函数（PSF）的估计和盲解卷积算法（如Lucy-Richardson算法）。 第三部分：高级图像处理与分析 这一部分是全书的技术核心，涉及图像的结构分析、特征提取和场景理解的高级算法。 第七章：图像分割与形态学处理 图像分割是理解图像内容的前提。本章详细介绍阈值分割方法（大津法OTSU、自适应阈值）、区域生长法、以及基于边缘检测的分割（Canny算子、Hough变换）。形态学处理是处理二值图像和提取结构信息的有力工具，深入讲解腐蚀、膨胀、开运算、闭运算及其在细化、骨架提取和孔洞填充中的应用。 第八章：特征提取与描述 特征是实现机器视觉和目标识别的基础。本章系统梳理了图像特征的提取技术，包括：基于灰度的特征（如矩不变量）、边缘特征（如LoG、DoG）、角点特征（Harris角点、FAST、Shi-Tomasi）。重点阐述了尺度不变特征变换（SIFT）、加速稳健特征（SURF）等经典局部不变特征描述符的原理、计算步骤及其在图像配准中的应用。 第九章：三维重建与深度感知 现代光电系统越来越多地要求获取场景的深度信息。本章介绍基于双目视觉的立体匹配算法（如BM算法、SGM算法），阐述立体校正和视差图的生成过程。此外，还介绍了结构光和ToF（飞行时间）传感器的原理及其数据处理流程，为三维重建提供工程实践指导。 第十章：基于深度学习的图像处理前沿 随着人工智能的兴起，深度学习已成为图像处理领域的主流范式。本章介绍卷积神经网络（CNN）的基本架构（LeNet, AlexNet, VGG, ResNet），并聚焦于其在特定任务中的应用：图像分类、语义分割（FCN, U-Net）和目标检测（R-CNN系列、YOLO系列）。本书强调如何使用预训练模型进行迁移学习，以及针对特定光电系统数据进行模型优化的实践技巧。 附录：光电系统性能测试与标准 附录部分提供了一套完整的图像系统性能评估方案，包括MTF（调制传递函数）的测量方法、信噪比（SNR）的计算、动态范围的标定流程，以及相关的国际标准介绍，为工程项目提供可靠的质量控制依据。 本书特点： 1. 理论与实践紧密结合： 每章的理论讲解后都配有详细的工程案例分析或MATLAB/Python实现思路。 2. 覆盖面广而深入： 从经典算法到最新的深度学习技术，形成完整的知识闭环。 3. 强调系统优化： 不仅关注单一算法，更注重如何将光学、传感器和算法有效整合，以满足特定应用场景（如工业检测、遥感、医疗成像）的需求。 通过阅读本书，读者将能够掌握构建、优化和应用现代光电传感与图像处理系统的核心能力。

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这本书在探讨“可持续性与未来趋势”的章节中展现了极高的前瞻性。它并没有停留在对当前绿色印刷技术的简单罗列上，而是提出了几个极具颠覆性的观点，比如“去物质化”的印刷需求，以及如何利用生物可降解材料和印刷电子学技术来构建完全循环的供应链。作者对“按需制造”模式下，传统大规模集中印刷模式的冲击进行了深入的沙盘推演，分析得头头是道，丝毫不避讳行业变革带来的阵痛。在我看来，这本书的价值已不局限于技术手册，它更像是一份行业发展战略蓝图。特别是关于“智能油墨”——能够根据环境变化自我修复或改变特性的材料——的未来应用场景描绘，充满了科幻色彩，但作者却用严谨的化学动力学模型佐证了其可行性。这本厚重的著作，最终指向的不是如何更好地做好今天的印刷，而是如何为明天的世界设计出全新的信息承载和物质交互方式。

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这本书在理论深度上达到了一个令人尊敬的高度，但真正让我感到惊喜的是它对“色彩管理”这一交叉学科的阐述。我以前总觉得色彩理论就是一些色轮和ICC配置文件的枯燥堆砌，但这本书彻底颠覆了我的认知。作者不仅深入探讨了人眼视觉生理学与色彩感知之间的非线性关系，还将其与数字成像、高精度色彩再现技术紧密结合。特别是关于“超宽色域”打印系统中，如何通过精确控制墨滴混合和底层衬色的光谱反射率来实现人眼可识别范围的突破，那段论述简直是教科书级别的精彩。他没有停留在“是什么”的层面，而是深入挖掘了“为什么会这样”以及“如何更好地控制它”。读完这部分，我才真正理解，色彩并非简单的物理现象，而是一场精密计算和艺术表达的完美融合。那些关于分光光度计校准和实时反馈系统的章节，对从事高端包装和艺术品复制的专业人士来说，无疑是如获至宝。

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我发现这本书在讲解复杂工艺流程时，采用了非常独特的“模块化”叙事结构，这极大地降低了理解门槛。举例来说，在介绍柔性电路板上的导电油墨印刷时，作者并没有一开始就陷入技术细节的泥潭，而是先用一个生动的生活案例——比如某种高科技户外服装上的智能传感器——来引出需求，然后才逐步深入到丝网的目数选择、刮刀角度的微调，以及固化过程中的温度梯度控制。这种“问题导向—案例分析—技术剖析—实践建议”的逻辑链条设计得非常巧妙。读起来一点也不枯燥，更像是跟着一位经验丰富的大师进行一对一的辅导。书中还穿插了大量的“常见错误与排查指南”，这些内容无疑是为一线操作人员量身定制的宝贵财富，避免了我们走许多不必要的弯路。这种务实到近乎严苛的编辑方式，让我对书中的每一条建议都充满了信任。

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坦率地说，这本书的排版风格非常“硬核”，它摒弃了许多流行书籍追求的简洁化设计，转而采用了大量密集的图表和专业术语，这反而让作为资深爱好者的我感到异常踏实。那些精密的截面图，清晰地展示了多层材料在热压合过程中界面微观结构的演变，每一个箭头和标注都直指核心技术点，绝无半点含糊不清。我尤其欣赏作者在讨论“微米级精度控制”时所引用的那些来自国际顶尖实验室的最新研究数据，这表明作者的知识库是与全球前沿技术同步更新的，而不是在吃老本。对于我们这些需要将技术从理论转化为实际生产力的人来说，这种对“精度极限”的持续挑战和细致记录，提供了极高的参考价值。它要求读者必须投入足够的时间和精力去消化吸收，但付出的努力绝对会得到成倍的回报，因为它提供的不是技巧，而是底层逻辑的构建框架。

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这本书的装帧设计简直是视觉的盛宴，那种触感和光泽度，让人爱不释手。封面那种独特的凹凸纹理，在灯光下变幻出微妙的光影，仿佛在低语着印刷世界的深邃。我特地翻阅了关于纸张选择与处理的那几章，作者对不同纤维素材料的特性分析得极为透彻，从克重到白度，再到延展性，每一个参数的背后似乎都隐藏着无数次的实验与权衡。特别是对环保型油墨和特种涂层应用的介绍，不仅详尽地列举了当前的行业标准，还大胆地预测了未来几年材料科学在印刷领域可能带来的颠覆性变革。我个人对“变色龙”效果的油墨技术特别感兴趣，书中详细剖析了其微胶囊技术的工作原理，配上那些高清的实物展示图，简直让人有种想立刻动手操作的冲动。装帧的精致程度，已经超越了一本专业书籍的范畴，它更像是一件工艺品，体现了制作者对细节的极致追求，这本身就为书中的内容增添了一层厚重的专业感和艺术感。

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