Image Correlation for Shape, Motion and Deformation Measurements pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

简体网页||繁体网页

☆☆☆☆☆

出版者:Springer

作者:Michael A. Sutton

出品人:

页数:322

译者:

出版时间:2009-4-22

价格:USD 149.00

装帧:Hardcover

isbn号码:9780387787466

丛书系列:

图书标签:

• Image Correlation
• Digital Image Correlation
• DIC
• Deformation Measurement
• Motion Analysis
• Shape Measurement
• Computer Vision
• Pattern Recognition
• Experimental Mechanics
• Optical Methods
• Strain Analysis

《光学测量学：原理、方法与应用》 本书深入探讨了光学测量学这一多学科交叉领域，它融合了物理光学、几何光学、电子工程、计算机科学以及材料科学等多个学科的知识，旨在提供一套全面、严谨且实用的光学测量理论与技术体系。全书从基础的光学原理出发，循序渐进地构建起一系列先进的光学测量方法，并广泛介绍其在现代科技与工程领域的应用。 第一部分：光学测量基础 本部分首先回顾了与光学测量密切相关的基础光学概念。内容包括光的波动性与粒子性、光的传播与干涉、衍射、偏振等现象，为理解后续的测量原理奠定坚实的基础。随后，深入讲解了成像系统的基本原理，包括透镜成像、像差的形成与校正，以及不同类型光学元件（如棱镜、反射镜、光栅等）的光学特性。此外，还介绍了光的强度、光谱特性以及光与物质相互作用的基本规律，这些都是进行精确光学测量的必要前提。 第二部分：光学测量原理与方法 本部分是本书的核心，系统阐述了多种主流的光学测量原理和技术。 干涉测量法： 详细介绍干涉的基本原理，包括杨氏双缝干涉、迈克耳逊干涉仪、惠更斯原理等。重点讲解了应用干涉原理进行的精密测量，如表面轮廓测量（白光干涉、激光干涉）、光学元件的面形检测、材料折射率的测定以及微小位移和形变的检测。涵盖了条纹分析、相位展开等关键数据处理技术。 衍射测量法： 阐述衍射现象及其在测量中的应用，包括光栅衍射原理、衍射元件的设计与应用。重点介绍利用衍射进行的尺寸测量（如通过衍射图案确定周期性结构尺寸）、光谱分析（光栅光谱仪）以及信息存储与处理（全息术）。 光强测量与分析： 介绍光度学和辐射度学基本概念，如光通量、光强、亮度、照度、辐射通量等。讲解了不同类型的光探测器（如光电二极管、光电倍增管、CCD、CMOS传感器）的工作原理、性能指标和选择依据。重点介绍基于光强分布的测量方法，如阴影法、轮廓投影法在形貌测量中的应用，以及目标识别中的光强特征提取。 偏振测量法： 讲解偏振光的基本概念，包括线偏振、圆偏振、椭圆偏振以及各种产生和探测偏振光的方法。深入探讨了利用偏振特性进行的测量，如应力光学效应在材料力学分析中的应用，液晶显示技术中的偏振原理，以及通过偏振信息反演材料特性（如双折射、旋光性）的方法。 光散射测量法： 阐述光与粒子相互作用产生的散射现象，包括瑞利散射、米氏散射等。重点介绍动态光散射（DLS）用于测量纳米粒子尺寸和分布，以及静态光散射（SLS）用于测定大分子量等。 激光测量技术： 聚焦于激光作为光源在测量中的独特优势。详细介绍激光测距（TOF、相位法）、激光三角测量、激光扫描技术（如激光雷达LiDAR）、激光多普勒测速（LDV）以及激光诱导击穿光谱（LIBS）等。 数字图像处理与光学测量： 强调计算机视觉在现代光学测量中的核心作用。介绍图像采集、预处理（去噪、增强、校正）、特征提取（边缘检测、角点检测、模板匹配）等图像处理技术。重点讲解如何在图像数据中提取几何信息、运动信息和形变信息，包括但不限于： 斑点干涉测量（Speckle Interferometry）： 介绍相移技术、数字散斑相关法（Digital Speckle Correlation，DSC）等，用于高精度表面形貌、位移和应变测量。 结构光测量： 讲解结构光投影原理（线、面、编码投影），以及通过解算投影图案在物体表面的畸变来重建三维形貌的方法。 立体视觉测量： 基于两幅或多幅不同视角的图像，通过寻找对应点并利用相机内外参数进行三角测量，实现三维重建。 光流法（Optical Flow）： 估算图像序列中像素的运动，用于实时运动分析和形变跟踪。 第三部分：光学测量系统设计与误差分析 本部分关注光学测量系统的实际构建与性能评估。 光学系统设计考量： 讨论测量系统的选型原则，如精度要求、测量范围、工作环境、成本等。讲解不同类型测量方案的优缺点，以及如何在光学设计、光源选择、探测器匹配、机械结构等方面进行优化。 数据采集与处理： 详细介绍模拟信号与数字信号的转换过程，采样定理，以及数字化设备（如A/D转换器）的参数选择。进一步深入探讨图像处理算法在提高测量精度和鲁棒性方面的应用，如滤波、拟合、校准等。 不确定度分析与误差评估： 强调测量结果的可靠性。系统讲解测量误差的来源（系统误差、随机误差、粗大误差），并介绍常用的误差分析方法，如最小二乘法、极大似然法等。教授如何进行测量不确定度的量化与报告，以评估测量结果的置信度。 校准技术： 阐述光学测量系统校准的重要性，介绍标准器、校准方法（如单点校准、多点校准、模型拟合校准）以及校准证书的解读。 第四部分：光学测量的典型应用 本部分展示光学测量技术在各个领域的广泛应用。 工业制造与质量控制： 在汽车、航空航天、电子产品等行业中，利用光学测量进行产品尺寸检测、表面缺陷识别、装配精度验证、模具制造等。 生物医学工程： 在医疗诊断、微创手术、生物样本分析、药物筛选等方面，光学测量技术用于细胞成像、组织形貌分析、生理参数监测等。 材料科学与工程： 用于研究材料的力学性能（如弹性模量、屈服强度）、表面粗糙度、微观结构、疲劳裂纹扩展过程等。 地球科学与环境监测： 在遥感技术、地形测绘、大气成分分析、水体监测、灾害评估等方面发挥重要作用。 文化遗产保护： 用于文物三维扫描、形变监测、修复方案制定等。 机器人与自动化： 为机器人提供环境感知、目标定位、导航与避障等能力，是实现智能化操作的关键。 本书的目标读者包括但不限于：光学工程、机械工程、材料科学、电子工程、计算机科学、物理学等相关专业的本科生、研究生以及从事相关领域研究与开发的工程师、技术人员。通过学习本书，读者将能够深刻理解光学测量的基本原理，掌握多种先进的测量方法，并能根据实际需求设计、搭建和应用光学测量系统，从而解决实际工程问题。

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

这本书的语言风格有一种独特的英式幽默感，尤其是在对一些经典文献的引用和评论中，能感受到作者深厚的学术修养和对该领域先驱们的尊重。虽然主题是高度技术性的，但行文却保持了一种清晰、有条理的逻辑链条，绝不拖泥带水。在解释一些非常抽象的数学变换时，作者总是能巧妙地引入一个直观的类比，比如用“拼图游戏”的方式来描述像素块的匹配过程，这使得即便是初次接触傅里叶变换在图像处理中应用的读者也能迅速抓住要点。此外，书的参考文献部分做得非常详尽，几乎涵盖了该领域自诞生以来的所有里程碑式的工作，对于想要进行深入研究的读者来说，这几乎是一份现成的研究路线图。它不仅仅是知识的传递者，更像是一位经验丰富、亦师亦友的向导，引导你在知识的海洋中高效地航行。

评分☆☆☆☆☆

深入阅读后，我最大的感受是作者在叙事结构上的匠心独运。这本书并非那种枯燥地罗列公式和理论的教科书，而更像是一场精心设计的探索之旅。开篇部分，作者用一种非常宏大的视角切入，从早期光学测量方法的局限性讲起，逐步引导读者进入“图像相关”这一现代测量范式的核心。这种循序渐进的方式，使得读者能够清晰地认识到这项技术的历史必然性和技术优势。在介绍核心算法时，作者并没有采用那种“黑箱”式的处理，而是深入剖析了各个关键参数对结果精度的影响，例如窗口大小的选择、插值方法的取舍，甚至连噪声模型对最终形变场估计的微小扰动都被细致地讨论。这种深度的挖掘，让读者不仅仅停留在“如何使用”的层面，而是上升到了“为何如此”的哲学思考层面。特别是关于多尺度分析和鲁棒性增强的部分，作者提供的多种解决方案和实际案例对比，极大地拓宽了我们对该技术应用边界的认知，让人感到受益匪浅。

评分☆☆☆☆☆

这本书在理论深度和实践广度上的平衡做得堪称教科书级别。我个人特别关注其中的高级应用章节，特别是针对非线性形变和复杂边界条件的处理策略。许多现有的文献往往只关注理想状态下的平面应力或平面应变问题，但这本书却敢于直面工程实践中的“脏乱差”场景。例如，在介绍如何处理图像漂移和热变形对测量精度的干扰时，作者提供了一套非常实用的数据预处理和后处理流程。这套流程并非空泛的理论推导，而是基于大量真实实验数据的反馈和迭代形成的。更难得的是，书中对不同硬件配置（如不同焦距的相机、不同频率的LED光源）对相关性计算结果的系统性影响进行了量化分析，这对于那些需要搭建自己实验平台的工程师来说，是无价的参考指南。它告诉我们，硬件的选择不是随意的，而是直接决定了测量结果的可靠性上限。

评分☆☆☆☆☆

我个人认为这本书的价值远远超出了其定价，它所提供的不仅仅是技术知识，更是一种解决问题的思维模式。在阅读过程中，我发现作者不断强调“测量不确定性”的评估和量化，这是许多工程书籍往往会回避的“灰色地带”。这本书却将如何科学地报告误差、如何区分系统误差与随机误差作为核心内容进行讲解，这一点非常可贵。它培养了一种严谨的科学态度：任何测量结果都必须附带其可信度区间。在探讨先进的非局部相关方法时，作者对计算复杂度和实时性之间的权衡进行了深入的讨论，提出了多套不同侧重点的优化策略，这显示出作者对学术前沿和工程实际的深刻洞察。这本书的厚度本身就意味着内容的广度和深度，它更像是一本可以作为工具书，在未来多年内都能在我的案头作为重要参考的宝典。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计相当引人注目，那种略带年代感的蓝色调与现代的几何图案形成了有趣的对比，让人一眼就能感受到它在探索视觉与量化之间的桥梁。装帧的质感也很好，拿在手里分量十足，透着一股专业和严谨的气息。我尤其欣赏作者在版式上下的功夫，文字排版疏密有致，图表清晰易懂，即便是面对那些复杂的数学公式和物理概念，也能保持阅读的流畅性。书中的插图不仅仅是装饰，它们更像是视觉化的说明书，将抽象的原理具象化，这对于理解“相关性”在不同物理场景中的应用至关重要。那种将复杂的测量过程分解为可操作步骤的编排方式，极大地降低了技术门槛，让人觉得即便是初学者，只要愿意投入时间，也能逐步掌握其中的精髓。 这种对细节的关注，从纸张的选择到图表的质量，无不体现了出版方对学术质量的追求，使得这本书不仅仅是一本工具书，更像是一件值得收藏的工艺品。它传递出的信号是：我们不仅要传授知识，还要以最体面的方式呈现知识。

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆