Confocal Microscopy pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

简体网页||繁体网页

☆☆☆☆☆

出版者:

作者:Paddock, Stephen W. (EDT)

出品人:

页数:410

译者:

出版时间:

价格:0.00 元

装帧:

isbn号码:9781588293510

丛书系列:

图书标签:

• 显微镜
• 共聚焦
• 生物医学
• 光学成像
• 细胞生物学
• 生物物理学
• 成像技术
• 科学研究
• 仪器
• 分析方法

精密光学成像：从理论基石到前沿应用 图书名称：《精密光学成像：从理论基石到前沿应用》 图书简介 本书旨在为光学工程、生物物理、材料科学及相关领域的科研人员、高级本科生和研究生提供一本全面、深入且具有高度实践指导意义的参考书。它系统地梳理了现代光学成像技术的核心原理、关键技术发展历程，并详尽阐述了当前最前沿的成像方法及其在不同学科中的突破性应用。全书内容不涉及激光共聚焦显微镜（Confocal Microscopy）的特定技术细节或操作规程，而是专注于构建一个更宏大、更基础的光学成像理论框架，并探讨超越传统衍射极限的先进成像范式。 第一部分：光学成像的物理基础与数学描述 本部分首先回顾了经典光学理论在成像系统中的应用，重点解析了光的波动性与几何光学原理在构建成像系统中的作用。我们深入探讨了傅里叶光学的核心概念，特别是空间频率与点扩散函数（PSF）在描述成像系统性能中的决定性作用。详细推导了成像系统的调制传递函数（MTF）和横向分辨率的严格数学定义，强调了像差理论——包括球差、彗差、像散、场曲和色差——如何系统性地影响最终图像质量。 此外，本部分还构建了逆问题理论在图像重建中的基础框架。在许多复杂成像场景中，我们获取的信号是物体的某种积分变换或投影，而非直接的强度分布。因此，我们用线性代数和泛函分析的工具来阐述如何从测量数据中反演真实物体分布，包括对正则化方法（如Tikhonov正则化）在处理噪声和欠定系统时的作用进行深入讨论。这为理解计算成像的原理奠定坚实的数学基础。 第二部分：超越衍射极限的成像范式 光学成像的衍射极限一直是限制分辨率提升的根本瓶颈。本部分集中探讨了多种突破这一限制的超分辨率成像（Super-Resolution Imaging）方法。 我们首先介绍了基于统计学原理的荧光团定位显微技术的理论基础，包括STED（受激发射损耗）成像的原理物理，侧重于饱和激发、受激发射光束的形状设计，以及如何通过光场调控实现高空间分辨率。同时，对PALM/STORM等单分子定位技术，详细分析了分子开关动力学、点扩散函数的拟合精度对最终分辨率的贡献，以及如何通过多帧图像的概率模型来提高定位精度。 随后，本部分扩展至基于波前控制和计算的超分辨率技术。我们详细分析了SIM（条纹照相法）的理论，解释了如何通过结构光照明产生高频信息，并通过傅里叶域的解混操作进行信息恢复，强调其对活体成像的适用性。此外，还探讨了计算光学成像的前沿进展，包括利用深度学习模型（如卷积神经网络CNN）作为“虚拟透镜”或“去模糊算子”，直接从模糊或欠采样数据中重建高分辨率图像的最新进展。 第三部分：先进光场调控与采集技术 本部分聚焦于如何通过先进的光束整形和探测技术来增强信息获取能力。 我们深入研究了自适应光学（Adaptive Optics, AO）系统的工作原理，包括夏克-戴特定向传感器（Shack-Hartmann Sensor）的测量模型、变形镜（Deformable Mirror）的工作机制，以及实时闭环控制算法在校正湍流和系统像差中的应用。这部分内容对于在深层介质（如生物组织）中进行高清晰度成像至关重要。 此外，我们详尽分析了多维光场采集技术。这包括如何利用光场相机（Light Field Camera）捕获包含空间和角度信息的完整光束，并解析其数学模型，实现对场景中物体深度信息的瞬时测量，以及后续的深度估计和再聚焦能力。针对需要快速时间分辨率的应用，本部分还讨论了时间分辨成像（Time-Resolved Imaging）技术，如飞行时间（Time-of-Flight, ToF）测量原理及其在三维重建中的集成应用。 第四部分：特定应用场景下的成像挑战与解决方案 本部分将理论与实践相结合，探讨了在极端或复杂环境下进行精确测量的具体策略。 在活体成像方面，重点讨论了光在散射介质中的行为，特别是扩散方程在描述深层组织中光传播时的重要性。分析了如何使用弱值测量和量子增强成像等概念来提高在低信噪比条件下的成像能力。 对于三维层析成像（Tomography），我们侧重于计算重建算法的效率和准确性。详细对比了不同投影几何（如背散射、透射、折射）下的重建算法，包括滤波反投影（FBP）的局限性，以及迭代重建方法（如共轭梯度法、最大似然期望最大化EM算法）在处理噪声和非均匀采样时的优势和收敛性分析。我们还讨论了如何将稀疏采样与压缩感知理论相结合，以加速三维数据的获取过程。 最后，本书关注新兴的高光谱与多光谱成像。这部分阐述了如何捕获物体在不同波长下的光谱“指纹”，并讨论了如何通过张量分解或高维数据可视化技术从海量光谱数据中提取有意义的化学或材料特性信息。 总结 本书致力于提供一个跨越基础物理、数学建模、算法开发和工程实现的综合视角。读者通过学习本书，将能够深刻理解现代精密光学成像系统的内在限制，掌握超越传统衍射极限的先进工具，并能够针对特定的科学或工程挑战，设计、优化和解释复杂的成像实验。全书结构严谨，推导详尽，旨在成为该领域研究者的必备工具书。

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆