數字全息顯微 下載 mobi epub pdf 電子書 2025

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☆☆☆☆☆

[美] 金明庚 著，郭羽，鬍亞萍，劉軍寜 譯

圖書標籤:

• 數字全息。全息顯微。光學顯微。三維成像。生物醫學。圖像處理。計算成像。乾涉成像。顯微技術。全息術。

齣版社： 國防工業齣版社

ISBN：9787118111699

版次：1

商品編碼：12154720

包裝：平裝

開本：16開

齣版時間：2017-02-01

用紙：膠版紙

頁數：195

字數：240000

正文語種：中文

內容簡介

　　《數字全息顯微》是一部全麵介紹數字全息顯微理論、相關技術，以及應用成果。
　　在數字全息顯微理論中，描述瞭傳統全息和數字全息的曆史、標量衍射、傅裏葉光學原理、光學衍射的數值計算等理論。在相關技術中，介紹瞭零階像、孿生像及消除方法，相位移動等問題。在係統應用中，講述瞭顯微和低相乾成像技術應用、數字全息定量相位顯微，以及低相乾源數字全息。
　　另外書中還介紹瞭一些超前思想和前沿技術，比如PZT移相數字全息、非綫性光學數字全息、彩色數字全息、熒光顯微、螺鏇相襯顯微、錐光數字全息、差分相襯光學相乾層析技術等內容，並匹配瞭示例圖片，使讀者耳目一新。
　　相信讀者在掌握數字全息顯微技術之後，學習其他數字全息技術便可輕易上手，勢如破竹。

目錄

第1章 概述
1．1 傳統（模擬）全息
1．2 數字全息
參考文獻

第2章 衍射光學和博裏葉光學
2．1 傅裏葉變換和數學背景
2．1．1 一維定義
2．1．2 二維定義
2．1．3 笛卡兒幾何學
2．1．4 圓柱幾何學
2．1．5 傅裏葉變換的基本屬性
2．1．6 捲積和相關
2．1．7 一些有用的公式
2．2 標量衍射理論
2．3 2D孔徑的衍射
2．3．1 旁軸（菲涅爾）近似
2．3．2 夫琅和費衍射
2．4 角譜的傳播
2．5 透鏡的傳輸
2．5．1 透鏡實現的傅裏葉變換
2．5．2 透鏡成像
2．5．3 有限口徑的透鏡
參考文獻

第3章 全息原理
3．1 概述
3．2 基本概念
3．2．1 全息公式
3．3 平麵波全息
3．4 點源全息
3．4．1 放大倍率
3．4．2 準直參考光束
3．5 全息處理
3．5．1 振幅全息和相位全息
3．5．2 透射全息和反射全息
3．5．3 薄全息和厚全息
3．5．4 全息材料
3．5．5 光摺變晶體實現相位共軛
3．5．6 四波混頻
3．5．7 光譜燒孔效應
3．5．8 受激光子迴波
參考文獻

第4章 數值衍射的基本方法
4．1 離散傅裏葉變換
4．1．1 編程實現傅裏葉變換
4．2 菲涅爾變換方法
4．3 惠更斯捲積方法
4．4 角譜方法
4．5 幾種方法的比較
參考文獻

第5章 數字全息的光機結構
5．1 數字全息成像的基本操作
5．2 數字Gabor全息
5．3 數字共軸全息
5．4 數字像麵全息
5．5 數字傅裏葉全息
5．6 數字菲涅耳全息
參考文獻

第6章 數字全息的理論研究
6．1 全息圖的數字采樣
6．2 維格納分布函數
6．2．1 WDF的基本特性
6．2．2 透鏡的傅裏葉變換
6．2．3 傅裏葉全息
6．2．4 菲涅爾全息
6．2．5 空間一帶寬積
6．3 分數階傅裏葉變換
6．4 小波
參考文獻

第7章 直流頂和孿生項的抑製
7．1 抑製直流項
7．2 移相方法
7．3 散斑法
7．4 角譜濾波
參考文獻

第8章 相移數字全息
8．1 PSDH的基本原理
8．2 減少移相的步數
8．2．1 三步移相法
8．2．2 兩步移相法
8．3 未知相位步驟的移相
8．4 相移的具體技術
8．4．1 相移方法
8．4．2 外差數字全息
8．4．3 異步數字全息
8．4．4 同步相移
8．4．5 分數泰伯效應
8．4．6 空間相移
8．5 相移數字全息（PSDH）的誤差和噪聲
參考文獻

第9章 數字全息的數值技術
9．1 數值聚焦
9．1．1 擴展焦點
9．2 像素分辨率控製
9．2．1 補零方法
9．2．2 兩步傳輸方法
9．3 光學相位解包裹
9．4 傾斜平麵間的衍射
9．5 像差補償
參考文獻

第11章 數字全身中的特殊技術
10．1 閤成孔徑方法
10．2 多平麵相位恢復
10．2．1 非迭代方法
10．2．2 迭代方法
10．2．3 相位恢復的其他方法
10．3 動態係統
10．4 降低噪聲
10．5 非綫性光學
10．5．1 非綫性光學材料的成像
10．5．2 非綫性光學光束的數字全息
10．6 數字全息的光學參數
10．6．1 彩色數字全息
10．6．2 偏振數字全息
10．6．3 其他波長和粒子
參考文獻

第11章 數字全息顯微
11．1 光學顯微基礎
11．1．1光學結構
11．1．2 放大倍率
11．1．3 分辨率
11．1．4 物鏡
11．1．5 眼睛光學係統
11．1．6 相機
11．2 光學顯微
11．2．1 亮場顯微
11．2．2 暗場顯微
11．2．3 澤尼剋相襯顯微
11．2．4 差分乾涉對比
11．2．5 乾涉顯微
11．2．6 偏振顯微
11．2．7 熒光顯微
11．2．8 共焦激光掃描顯微
11．2．9 多光子激發和非綫性光學顯微
11．3 數字全息顯微
11．3．1 光源
11．3．2 乾涉儀
11．3．3 相機
11．3．4 計算機
11．3．5 實例
11．3．6 模擬全息顯微與數字全息顯微的比較
11．4 DHM法進行的定量相位顯微
11．5 細胞顯微和其他應用
11．6 DHM的特種技術
11．6．1 全反射數字全息顯微
11．6．2 單張全息圖中的多模式顯微技術
11．6．3 暗場DHM
11．6．4 帶有分束立方棱鏡的數字全息乾涉儀
11．6．5 無透鏡片基全息顯微
11．7 定量相位顯微的其他方法
11．7．1 傅裏葉相位顯微
11．7．2 希爾伯特H1lbert相位顯微
11．7．3 衍射相位顯微術
11．7．4 定量DIC
11．7．5 螺鏇相襯顯微
11．7．6 低相乾乾涉顯微
參考文獻

第12章 低相乾和斷層掃描（層析）技術
12．1 低相乾數字全息顯微技術
12．1．1 低相乾光源
12．1．2 鏇轉毛玻璃片
12．1．3 菲涅耳非相乾相關全息
12．1．4 消色差條紋係統
12．1．5 三角乾涉儀
l2．1．6 錐光全息
12．2 光學掃描全息
12．2．1 光學掃描全息的基本原理
12．2．2 OSH的成像特性
12．2．3 相關技術和應用
12．3 光學相乾層析成像
12．3．1 時域OCT
12．3．2 傅裏葉域OCT
12．3．3 多普勒OCT
12．3．4 光學相乾顯微
12．3．5 相位敏感OCT
12．3．6 微分相襯OCT
12．3．7 相位色散顯微
12．3．8 相位參考顯微
12．4 全場光學相乾層析（FFOCT）
12．4．1 FFOCT的原理
12．4．2 FFOCT的技術和應用
12．4．3 飛光數字全息
12．5 數字乾涉全息（DIH）
12．5．1 DIH的原理
12．5．2 DIH的相關技術和應用
12．6 層析
12．6．1 光學投影層析
12．6．2 光學衍射層析
12．6．3 全息光學相乾成像
12．6．4 渾濁成像
參考文獻

物理世界與信息交織的邊界：關於光場重構與物態探測的探討 （一本聚焦於前沿光學成像技術、信息處理與基礎物理交叉領域的深度著作） 本書旨在深入剖析現代光學成像技術，特彆是那些超越傳統顯微鏡極限、緻力於捕捉和解碼光場完整信息的前沿領域。我們聚焦於如何通過先進的計算方法與精密的實驗設計，從獲取的二維或多維數據中，精確地重構齣三維物理客體的完整光場信息，並以此為基礎，實現對微觀乃至亞微米尺度物體結構、動態過程以及內在物理性質的非侵入式、高分辨率探測。 本書的撰寫立足於紮實的物理學基礎，同時緊密結閤瞭計算科學的最新進展，尤其是在信號處理、反問題求解和機器學習輔助重建方麵的突破。我們探討的不是單一的成像技術，而是一個涵蓋瞭光與物質相互作用的普適性框架，即如何高效地將物理世界中的光信號轉化為可被量化、分析和可視化的數字信息。 第一部分：光場基礎與信息采集的瓶頸 本部分首先迴顧瞭經典的幾何光學和物理光學理論，為理解現代成像的局限性奠定基礎。我們詳細闡述瞭傅裏葉光學、角譜理論在描述光傳播中的核心地位，並引齣傳統顯微鏡（如衍射極限限製下的強度成像）的根本性缺陷：信息的丟失。 核心章節將集中於“光場”的定義與數字化挑戰。我們不僅討論瞭光的振幅和相位信息的重要性，還深入探討瞭光束的空間頻率分布、偏振態等參數對物體信息編碼的影響。我們將光場視為一個高維數據結構，其維度遠超傳統二維圖像傳感器所能直接捕獲的範圍。 關鍵內容包括： 1. 相位的不可直接測量性： 詳細分析瞭相位信息對重構精度的決定性作用，以及如何利用乾涉原理、相位恢復算法（如迭代求解法）來間接獲取這些信息。 2. 多角度采樣的必要性： 闡述瞭如何通過移動光源、物鏡或采用特殊的采集裝置（如微透鏡陣列）來獲得多視角信息，這是實現三維重建的第一步。 3. 偏振態的編碼與解碼： 探討瞭斯托剋斯參量與穆勒矩陣在描述復雜介質中光傳播變化中的作用，及其在錶徵材料各嚮異性結構上的應用潛力。 第二部分：計算成像的核心算法與理論框架 如果說第一部分是“數據采集”，那麼第二部分則完全聚焦於“數據解析”與“信息重建”。本部分是全書的技術核心，詳細介紹瞭將采集到的原始數據（通常是欠定或病態的）轉化為高保真三維模型所依賴的數學工具和計算策略。 我們摒棄瞭對單一算法的偏愛，而是係統性地比較瞭不同計算範式在光場重構中的適用性。 重點闡述的算法體係： 1. 基於衍射層析（Diffraction Tomography, DT）的方法： 從綫性化的Born近似到更精確的Distorted Born近似，解析瞭如何通過掃描物體在不同散射角度下的傅裏葉空間數據，最終求解散射勢函數。這部分深入探討瞭迭代算法的收斂性問題及正則化方法的選擇。 2. 基於計算采樣的技術（如光場顯微/Lytro成像原理的深化）： 詳細解析瞭微透鏡陣列（MLA）如何將一個大的空間角分辨率映射到焦平麵上的強度分布，並討論瞭反捲積、點擴散函數（PSF）的精確建模在分離不同焦平麵信息中的關鍵作用。特彆關注瞭如何處理MLA引入的串擾和視場限製問題。 3. 稀疏錶示與壓縮感知在成像中的應用： 論述瞭許多物理過程（如在特定基底下）具有固有的稀疏性。如何利用$ell_1$範數最小化等技術，在遠少於奈奎斯特頻率的采樣點上，高保真地恢復齣高分辨率的光場結構。 4. 深度學習在反問題求解中的新興角色： 探討瞭如何利用捲積神經網絡（CNN）或生成對抗網絡（GAN）來學習復雜的光場-數據映射關係，從而加速傳統的迭代求解過程，尤其是在處理高噪聲或極度欠采樣的情境下。我們關注的不是網絡結構本身，而是如何將物理約束（如波方程或亥姆霍茲方程）嵌入到網絡的損失函數中，形成“物理知情”的深度學習模型。 第三部分：應用拓展與物態的深度探測 本部分將理論和算法的成果應用於實際的科學研究中，展示瞭計算成像範式如何推動生物醫學、材料科學和基礎物理學的前沿探索。 重點應用領域分析： 1. 活體細胞與組織的光學解剖： 探討如何利用高數值孔徑（NA）和高采集速度的計算成像方法，對活體樣本進行無標記（Label-free）的結構和動態分析。重點介紹光場技術在追蹤快速生物過程（如細胞骨架重排、囊泡運輸）中的優勢，以及如何利用相位對比信息實現細胞乾重的無損測量。 2. 復雜散射介質中的成像： 闡述瞭在渾濁樣本（如生物組織或湍流大氣）中，光信號被破壞的機製。介紹利用時間分辨技術（如TDCF）結閤波傳播模型，從大量隨機散射光中“提取”齣清晰物體信息的方法，這本質上是將時間維度作為重建的額外維度。 3. 動態過程的四維重建（3D+時間）： 討論如何將高幀率采集與體積成像技術相結閤，實現對四維光場的實時監測。這要求采集係統具備極高的同步精度和極快的數據吞吐能力。 4. 量子光學與信息度量： 從更基礎的層麵，討論瞭如何將這種光場重構的概念推廣到量子相乾態的測量中。雖然本書不側重於量子信息，但會探討如何利用經典光場處理方法來指導和簡化量子態層析的計算復雜性。 結語：展望未來計算成像的挑戰與方嚮 本書最後將總結當前計算成像領域尚未完全解決的重大挑戰，包括：超高維度數據的高效處理架構（Petascale數據挑戰）、對非綫性散射和強吸收效應的精確建模，以及開發齣能夠在資源受限設備上實時運行的、具有普適性的重建算法。我們鼓勵讀者以跨學科的視角，繼續探索光與信息物理邊界的無限可能。 本書適閤光學工程、生物物理學、應用數學及計算機視覺等領域的本科高年級學生、研究生以及專業研究人員作為深入學習和參考的工具書。其目標是提供一個全麵、深入且具有前瞻性的計算成像技術藍圖。

評分☆☆☆☆☆

這本《數字全息顯微》的書名本身就充滿瞭未來感和科技感，讓人忍不住想一探究竟。我一直對成像技術和微觀世界的探索抱有濃厚的興趣，而“數字全息”這個詞匯更是將兩者巧妙地結閤在一起。想象一下，不僅僅是二維的平麵圖像，而是能夠完全復原物體在三維空間中的光場信息，這簡直是打開瞭一個全新的視角。我猜想，書中會詳細介紹全息術的原理，是如何捕捉光波的相位和振幅信息，然後又是如何通過數字化的手段進行重建，最終呈現齣栩栩如生的三維影像。不知道書中會不會涉及一些前沿的算法，例如如何優化重建過程，提高圖像的清晰度和分辨率，或者如何處理散斑噪聲，讓微觀世界的細節一覽無餘。我特彆期待書中能夠提供一些實際的應用案例，比如在生物醫學領域，如何利用數字全息顯微技術觀察細胞的動態行為，研究病毒的結構，或者在材料科學中，如何分析納米材料的三維形貌。如果書中還能涉及到一些硬件設備的設計和實現，那更是錦上添花瞭。畢竟，理論與實踐相結閤纔能更好地理解一門技術。這本書給我帶來瞭一種對未知的好奇和對科技進步的期待，我相信它能夠引領我進入一個更加精彩的微觀世界。

評分☆☆☆☆☆

這本《數字全息顯微》的書名，就讓我聯想到瞭一係列關於“看見”的哲學思考。我們通常是通過眼睛來觀察世界，而眼睛看到的，是物體反射或散射的光綫在視網膜上形成的二維圖像。但全息術，尤其是數字全息顯微，似乎能夠超越這種二維的限製，捕捉到物體真實的三維空間信息。我猜想，書中會探討如何從二維的成像平麵上“提取”齣隱藏的三維信息，這其中的數學原理和算法邏輯一定相當精妙。我會去尋找那些關於光場重構、相位恢復、以及如何剋服衍射極限的討論。不知道書中會不會提及一些曆史上的全息技術，然後說明數字技術是如何革新和推進瞭全息顯微的發展？我也會關注書中對於“數字”的解讀，這是否意味著我們不再需要傳統的膠片或乾涉儀，而是完全依賴於計算機和傳感器？我期待書中能用清晰易懂的語言，闡述那些復雜的概念，並用圖例和示意圖來輔助理解。對於那些對視覺感知、信息獲取方式以及技術如何拓展人類感官邊界感興趣的讀者來說，這本書無疑提供瞭一個引人入勝的研究方嚮。它不僅僅是關於一種顯微技術，更可能是一場關於我們如何理解和感知現實世界的深刻探討。

評分☆☆☆☆☆

讀到《數字全息顯微》這個書名，我腦海中立刻浮現齣許多科幻電影中的場景，那些能夠瞬間“復原”物體三維形態的技術，似乎已經離我們不遠瞭。我猜測這本書會深入淺齣地介紹數字全息顯微術的核心技術，從基礎的光學原理齣發，逐步過渡到數字處理和圖像重建的環節。我特彆好奇，書中會如何解釋“數字”在全息術中的作用，是僅僅用於記錄和顯示，還是在整個成像過程中就扮演著關鍵角色？我希望能夠學到關於如何設計一個數字全息顯微係統，可能包括光源的選擇、傳感器的類型、以及數據采集和處理的流程。當然，我也期待書中能夠提供一些關於提高成像質量的實用技巧，例如如何減少環境乾擾、如何優化算法以獲得更清晰、更準確的三維圖像。對於我這樣對新興技術充滿好奇的讀者來說，瞭解數字全息顯微術在不同領域的應用前景，也是我非常感興趣的部分。比如，它在生物醫學成像、無損檢測、以及虛擬現實等領域的潛在突破，都讓我充滿瞭期待。如果書中還能涉及一些最新的研究進展和未來發展趨勢，那就更完美瞭。

評分☆☆☆☆☆

我拿到《數字全息顯微》這本書，第一感覺就是它的“硬核”程度。從書名就可以看齣，這絕對不是一本輕鬆讀物，而是需要一定的科學基礎和專業知識纔能深入理解。我個人並非光學領域的專傢，但憑藉著對科學探索的熱情，我還是想嘗試挑戰一下。我猜測書中會深入講解全息成像的基本原理，可能還會涉及傅裏葉光學、衍射理論等一些我可能需要重新溫習的知識點。我尤其好奇，在“數字”這個環節，到底是如何實現的？是基於什麼樣的算法和計算方法，能夠將捕獲到的光場信息轉化為可操作的數字模型？我設想書中可能會介紹幾種不同的數字全息成像技術，比如數字全息乾涉顯微術、數字全息體層成像等，並且會詳細闡述它們各自的優缺點和適用範圍。同時，我也期待書中能夠解釋，如何利用這些數字化的三維圖像進行定量分析，比如測量細胞的體積、觀察顆粒的運動軌跡，或者檢測材料錶麵的微小形變。如果書中還能提供一些實驗設計方麵的建議，或者對現有技術的局限性進行討論，那就更能滿足我這種“想知道為什麼”的讀者瞭。總而言之，這本書對我來說，是一次挑戰自我的機會，也希望能從中獲得寶貴的知識和啓發。

評分☆☆☆☆☆

《數字全息顯微》這個書名，讓我對微觀世界的探索又多瞭一份期待。我一直對光學顯微鏡的成像原理很感興趣，而“數字全息”這個詞匯，更是將傳統顯微鏡的二維成像提升到瞭一個全新的維度。我猜想，書中會詳細講解全息術的根本原理，即如何捕捉並記錄物體散射的光波的振幅和相位信息，然後通過數字化的方式對其進行重建。我特彆好奇，在“數字”這個部分，是如何通過算法來處理這些復雜的光學數據，從而呈現齣物體真實的三維結構。書中會不會介紹不同的數字全息技術，例如離綫全息、在綫全息，以及它們各自的優劣勢？我希望能夠瞭解，如何通過數字全息顯微技術實現對細胞、微生物或者納米材料進行高分辨率的三維成像，並且能夠對其進行定量測量和分析。例如，測量細胞的形狀、體積，觀察其內部結構的動態變化，或者分析納米顆粒的三維分布。如果書中還能提供一些關於實際操作的指導，或者對現有技術存在的一些挑戰和未來發展方嚮進行展望，那就更能滿足我的求知欲瞭。這本書帶給我一種對探索微觀世界無限可能的想象，我相信它會是一次令人興奮的學習旅程。