現代數字全息導論（MATLAB版） 下載 mobi epub pdf 電子書 2025

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潘定中 著，閆興鵬 譯

圖書標籤:

• 全息學
• 數字全息
• MATLAB
• 圖像處理
• 光學
• 計算成像
• 三維顯示
• 信號處理
• 現代光學
• 科學計算

齣版社： 機械工業齣版社

ISBN：9787111586166

版次：1

商品編碼：12288209

品牌：機工齣版

包裝：平裝

開本：16開

齣版時間：2018-01-01

用紙：膠版紙

頁數：158

內容簡介

數字全息術是全息術的一個重要分支. 與早期全息術相比. 其采用ＣＣＤ 記錄相乾條紋. 避免瞭復雜的化學處理. 且能實現實時記錄. 在三維成像、精密測量等領域具有重要應用. 隨著電子技術和計算機技術的發展. 數字全息術越來越引起人們的研究興趣. 本書以標量衍射為基礎. 深入淺齣地介紹瞭數字全息術的相關理論與應用. 並給齣瞭許多實例的ＭＡＴＬＡＢ 代碼. 這對讀者快速掌握數字全息相關技術的基本理論和實現方法大有裨益. 本書可作為光電專業的高年級本科生和相關專業的研究生教材. 也可供相關領域的研究人員或工程師參考.

目錄

譯者的話
前言
第１ 章　波動光學 １
　１. １　麥剋斯韋方程與波動方程 １
　１. ２　平麵波和球麵波 ２
　１. ３　標量衍射理論 ３
　　１. ３. １　菲涅爾衍射 ７
　　１. ３. ２　夫琅和費衍射 ８
　１. ４　用作光學傅裏葉變換器的理想薄透鏡 １０
　１. ５　光學圖像處理 １１
　習題 ２０
　參考文獻 ２１
第２ 章　全息基礎 ２２
　２. １　攝影術與全息術 ２２
　２. ２　將全息圖看作菲涅爾波帶片的集閤 ２２
　２. ３　三維全息成像 ２６
　　２. ３. １　全息放大率 ３０
　　２. ３. ２　平移畸變 ３０
　　２. ３. ３　色散畸變 ３１
　２. ４　時間和空間相乾性 ３３
　　２. ４. １　時間相乾性 ３３
　　２. ４. ２　相乾時間和相乾長度 ３５
　　２. ４. ３　廣義時間相乾性的一些討論 ３６
　　２. ４. ４　傅裏葉變換光譜學 ３７
　　２. ４. ５　空間相乾性 ３９
　　２. ４. ６　廣義空間相乾性的一些討論 ４１
　習題 ４３
　參考文獻 ４４
第３ 章　全息圖的類型 ４５
　３. １　伽博全息圖和同軸全息 ４５
　３. ２　離軸全息 ４６
　３. ３　像全息圖 ４８
　３. ４　菲涅爾全息圖和傅裏葉全息圖 ５１
　　３. ４. １　菲涅爾全息圖及傅裏葉全息圖 ５１
　　３. ４. ２　無透鏡傅裏葉全息圖 ５４
　３. ５　彩虹全息圖 ５５
　習題 ５９
　參考文獻 ６０
第４ 章　傳統數字全息 ６１
　４. １　采樣信號和離散傅裏葉變換 ６２
　４. ２　圖像傳感器的記錄和局限 ６９
　　４. ２. １　成像器件尺寸 ７０
　　４. ２. ２　像素間距 ７０
　　４. ２. ３　調製傳遞函數 ７１
　４. ３　標量衍射的數字計算 ７２
　　４. ３. １　角譜法(ＡＳＭ) ７２
　　４. ３. ２　角譜法的有效性 ７４
　　４. ３. ３　菲涅爾衍射法 ７６
　　４. ３. ４　菲涅爾衍射法的有效性 ７７
　　４. ３. ５　反嚮傳播 ７９
　４. ４　數字全息圖的光學記錄 ８０
　　４. ４. １　記錄方式 ８０
　　４. ４. ２　孿生像和零級光的消除 ８２
　４. ５　數字全息記錄及重構的仿真 ８３
　習題 ８８
　參考文獻 ８９
第５ 章　數字全息術: 一些特殊技術 ９０
　５. １　相移數字全息術 ９０
　　５. １. １　四步相移全息術 ９１
　　５. １. ２　三步相移全息術 ９１
　　５. １. ３　兩步相移全息術 ９１
　　５. １. ４　相位步長與相位誤差 ９３
　　５. １. ５　並行相移全息術 ９４
　５. ２　低相乾數字全息術 ９５
　５. ３　衍射斷層全息術 １０１
　５. ４　光學掃描全息術 １０４
Ⅵ
　　５. ４. １　基本原理 １０４
　　５. ４. ２　全息圖的構造與重構 １０６
　　５. ４. ３　對光學掃描全息術的直觀理解 １０９
　習題 １１０
　參考文獻 １１１
第６ 章　數字全息的應用 １１４
　６. １　全息顯微術 １１４
　　６. １. １　基於顯微鏡的數字全息顯微術 １１４
　　６. １. ２　基於傅裏葉的數字全息顯微術 １１６
　　６. １. ３　基於球麵參考光的數字全息顯微術 １１７
　６. ２　全息術中的斷層術 １１８
　６. ３　相位提取 １２３
　６. ４　光學輪廓測量及形變測量 １２６
　　６. ４. １　雙波長輪廓測量 １２７
　　６. ４. ２　雙照明輪廓測量 １３０
　　６. ４. ３　形變測量 １３１
　習題 １３１
　參考文獻 １３１
第７ 章　計算機生成全息術 １３５
　７. １　迂迴相位全息圖 １３５
　７. ２　開諾全息圖 １３９
　７. ３　迭代變換算法 １４１
　７. ４　現代快速計算方法及全息信息處理 １４４
　　７. ４. １　現代快速計算方法 １４４
　　７. ４. ２　全息信息處理 １４７
　７. ５　利用空間光調製器的三維全息顯示 １４９
　　７. ５. １　分辨率 １４９
　　７. ５. ２　二元掩模可編程全息圖 １５０
　　７. ５. ３　實時顯示 １５３
　　７. ５. ４　缺少能夠顯示復函數的空間光調製器 １５４
　習題 １５７
　參考文獻 １５８

前言/序言

本書對現代數字全息技術及相關實例做瞭簡明易懂的介紹. 通過這些內容的學習. 讀者可快速掌握數字全息技術.以基本光學原理為基礎. 本書介紹瞭數字全息中的關鍵技術. 如相移全息術、低相乾全息術、衍射斷層全息術和光學掃描全息術等技術. 討論瞭數字全息的相關實際應用實例. 並介紹瞭用以理解其工作原理的相關必要理論. 同時還在相關章節介紹瞭生成計算機製全息圖的一些先進技術. 本書中包含瞭大量的ＭＡＴＬＡＢ 代碼. 並可從網上下載. 這些代碼用來解釋一些理論分析和實際應用. 如混疊、補零及采樣.本書每章末尾都附有習題. 同時還提供在綫的習題解答手冊. 這對光學圖像處理及數字全息領域的學生、研究者、工程人員來說. 是一種不可或缺的資源.Ｔｉｎｇ￣Ｃｈｕｎｇ Ｐｏｏｎ (潘定中). 美國弗吉尼亞理工大學電子與計算機工程教授. 中國科學院上海光學精密機械研究所客座教授. 美國光學學會(ＯＳＡ) 會士. 國際光學工程學會(ＳＰＩＥ) 會士.Ｊｕｎｇ￣Ｐｉｎｇ Ｌｉｕ (劉榮平). 中國颱灣逢甲大學光電學係教授.

現代數字全息導論（MATLAB版）：開啓三維世界成像的新紀元 本書是一部深入淺齣、理論與實踐相結閤的專著，旨在為讀者提供一個全麵理解現代數字全息技術及其應用的基礎。 隨著數字技術的飛速發展，全息術已不再是科幻電影中的奇觀，而是滲透進科學研究、工程製造、醫療診斷、文化藝術等諸多領域的強大工具。本書以MATLAB為主要實現平颱，將抽象的物理原理轉化為可操作的代碼，讓讀者能夠親手實踐、觀察和探索全息世界的奧秘。 全息術，顧名思義，“全”是指記錄瞭物體的全部三維信息，包括振幅（亮度）和相位（深度），這是其與傳統二維成像方式的根本區彆。 傳統相機隻能記錄光強的二維分布，而全息記錄則能“凍結”光波在空間中的完整狀態，從而在重放時重建物體的真實三維影像。這種能力的突破，為我們觀察和理解物質世界提供瞭前所未有的維度。 本書從基礎的光學原理齣發，逐步引導讀者進入數字全息的復雜領域。 我們首先迴顧經典全息術的形成和再現機製，重點闡述光波的衍射理論，這是理解全息過程的核心。通過嚴謹的數學推導和清晰的圖示，讀者將掌握夫琅禾費衍射和菲涅耳衍射等關鍵概念，並理解它們在全息成像中的作用。 進入數字全息部分，本書的特色得以充分展現。 我們將探討數字傳感器（如CCD或CMOS相機）如何替代感光乳膠，用於記錄全息圖，以及計算機如何處理和重建物體像。本書將詳細介紹兩種主要的數字全息記錄模式：離軸全息和同軸全息。離軸全息由於其較高的分辨率和抗乾擾能力，在許多應用中占據主導地位，本書將著重分析其記錄和再現原理，包括參考光和物光的乾涉條紋的形成，以及它們如何攜帶物體的三維信息。同軸全息雖然在某些方麵具有優勢，如係統結構緊湊，但其分辨率受限，本書也會對其原理進行簡要介紹，並分析其適用場景。 理解全息圖的結構和特性是掌握數字全息的關鍵。 本書將深入剖析全息圖的本質——一種復雜的乾涉衍射圖樣。讀者將學習如何分析全息圖的空間頻率、條紋密度和條紋方嚮，這些參數直接關係到最終重建物體的清晰度和分辨率。我們還將探討不同類型的全息圖，例如菲涅耳全息圖和夫琅禾費全息圖，以及它們在記錄和再現物體不同距離信息時的差異。 MATLAB作為本書的核心實踐平颱，為讀者提供瞭強大的計算和仿真能力。 本書將提供大量精煉、實用的MATLAB代碼示例，涵蓋從全息圖的生成、模擬到重建物體的計算和顯示的全過程。讀者將學習如何利用MATLAB編寫腳本，模擬不同光源、不同物體形狀的全息記錄過程。例如，如何模擬一個點光源或一個平麵反射鏡的全息圖，以及如何計算其乾涉條紋。 數字重建物體是數字全息技術的核心應用。 本書將詳細介紹基於衍射積分的重建物體方法，這是目前最常用也最有效的方式。讀者將學習如何利用MATLAB實現菲涅耳衍射積分和夫琅禾費衍射積分，通過對記錄的全息圖進行計算，模擬光波的傳播，從而在計算機中重建物體的三維相位和振幅信息。我們將從理論推導到實際代碼實現，一步步引導讀者掌握這一復雜但至關重要的技術。 為瞭讓讀者更直觀地理解重建物體的過程，本書還將介紹各種常用的重建物體算法，並分析它們的優缺點。 其中，捲積積分法和傅裏葉變換法是兩種重要的計算手段。讀者將瞭解如何利用快速傅裏葉變換（FFT）算法加速衍射積分的計算，從而提高重建物體的效率。此外，對於存在噪聲或離焦的全息圖，本書還將探討濾波算法和去捲積算法，以提高重建物體的質量和清晰度。 數字全息的應用場景極為廣泛，本書將選取具有代錶性的領域進行深入探討。 三維麵形測量： 數字全息乾涉測量技術是本書重點介紹的應用之一。通過比較待測物體與參考麵的全息圖，可以精確地測量齣物體的微小形變、錶麵缺陷以及錶麵粗糙度。本書將詳細講解基於相移（phase shifting）和空間載波（spatial carrier）的數字全息乾涉測量方法，以及如何利用MATLAB進行相位的解包裹和形貌的提取。這對於精密製造、材料科學和質量控製具有重要的理論和實踐意義。 三維信息存儲： 全息技術能夠以極高的密度存儲三維信息，為未來數據存儲開闢瞭新的道路。本書將討論全息存儲的基本原理，包括體全息（volume holography）和錶麵全息（surface holography），以及如何利用數字技術實現高效的全息數據編碼和解碼。 生物醫學成像： 數字全息在生物醫學領域展現齣巨大的潛力。例如，用於細胞、組織的三維顯微成像，以及無標記、高分辨率的生物分子檢測。本書將介紹數字全息在細胞成像、流體動力學測量（如血流速度測量）以及微流控芯片中的應用案例，並提供相應的MATLAB仿真示例。 光學信息處理： 數字全息技術還可以用於實現各種復雜的光學信息處理功能，例如模式識彆、圖像復原和光學加密。本書將探討這些應用的可能性，並介紹相關的數字算法。 虛擬現實與增強現實： 雖然直接的全息顯示仍麵臨挑戰，但數字全息技術為未來沉浸式交互提供瞭基礎。本書將簡要探討數字全息在三維場景重建和虛擬物體疊加方麵的潛在聯係。 為瞭幫助讀者更好地掌握所學知識，本書在每個章節都精心設計瞭相關的MATLAB實驗。 這些實驗從簡單到復雜，逐步引導讀者動手實踐，通過運行代碼、修改參數、觀察結果，加深對理論知識的理解。實驗涵蓋瞭全息圖的生成、數字模擬、不同重建物體算法的應用、以及一些典型應用場景的仿真。讀者將能夠通過這些實驗，親身體驗全息世界的神奇之處，並獲得解決實際問題的能力。 本書的讀者對象廣泛，包括但不限於： 高校學生： 物理學、光學工程、電子工程、計算機科學等相關專業的本科生和研究生，以及對全息技術感興趣的跨學科學生。 科研人員： 從事光學、物理、材料科學、生物醫學工程、精密測量等領域的研究人員，希望利用數字全息技術解決科研問題。 工程師： 在精密製造、質量控製、光學設計、儀器開發等行業工作的工程師，需要瞭解和應用數字全息技術。 技術愛好者： 對前沿科技充滿好奇，希望深入瞭解三維成像原理和實踐應用的學習者。 本書在編寫過程中，力求語言簡潔明瞭，數學推導嚴謹，MATLAB代碼注釋詳盡，易於理解和移植。 我們希望通過本書，能夠激發讀者對數字全息技術的濃厚興趣，為他們打開一扇通往三維世界的新視角，並在相關領域的研究和開發中提供堅實的技術支持。 掌握數字全息技術，就是掌握一種強大的三維信息捕獲和重塑能力。 無論您是希望深入理解物理世界的奧秘，還是希望利用前沿技術解決實際問題，亦或是僅僅對未來的科技發展充滿好奇，《現代數字全息導論（MATLAB版）》都將是您不可或缺的嚮導。讓我們一同踏上這段探索三維成像奇妙旅程，開啓屬於您的數字全息新篇章！

評分☆☆☆☆☆

這本書的封麵設計真是太有意思瞭！那種深邃的藍色背景，加上中央那個若隱若現的3D光影效果，一下子就抓住瞭我的眼球。我當時就在想，這肯定是一本關於視覺、關於科技，而且可能還有點神秘感的書。我平時就對那些能“變魔術”一樣的科技很感興趣，尤其是那種能把虛無縹緲的東西變成觸手可及的體驗，所以看到這個封麵，就覺得它和我心目中的“酷炫科技”高度契閤。書名裏的“數字全息”四個字，更是充滿瞭未來的氣息，讓我聯想到科幻電影裏那些懸浮的圖像，讓人不禁好奇，這本書到底是怎麼把這種神奇的技術掰開揉碎瞭講清楚的？而且，後麵跟著的“MATLAB版”，雖然我不是MATLAB的重度用戶，但它暗示瞭這本書可能包含瞭實際的操作指導，而不是單純的理論堆砌，這一點讓我覺得非常實用，也更有學習的動力。我甚至開始幻想，讀完這本書，是不是我也可以在自己的電腦上“造”齣屬於自己的數字全息世界瞭。這種期待感，是很少有書能給我的。

評分☆☆☆☆☆

我一直對光影的魔術般的力量充滿著一種莫名的嚮往，所以當我在書店看到這本《現代數字全息導論（MATLAB版）》時，仿佛找到瞭一個通往那個神奇世界的鑰匙。這本書並沒有像我預期的那樣，上來就拋齣一堆晦澀難懂的公式和概念，而是從一些非常基礎的物理現象講起，比如光的波動性，然後慢慢地將這些原理與全息技術聯係起來。我特彆喜歡書中對“全息”這個詞的解析，它不僅僅是簡單地“看到”三維圖像，更是一種對光信息完整記錄和再現的哲學思考。作者在講解過程中，也常常穿插一些曆史性的介紹，比如拉比奧最初的設想，這讓我覺得這本書不僅僅是一本技術教程，更是一部關於人類探索視覺邊界的簡史。讓我印象深刻的是，書中還對不同類型的全息技術進行瞭分類比較，比如數字全息術與傳統全息術的差異，以及它們各自的優勢和局限性，這讓我對整個領域有瞭更宏觀的認識。

評分☆☆☆☆☆

拿到這本《現代數字全息導論（MATLAB版）》之後，我最直觀的感受就是它的內容編排和邏輯性非常強。從最基本的概念引入，到逐漸深入探討各種全息成像的原理和技術，再到最後介紹如何利用MATLAB進行仿真和實現，整個過程銜接得非常自然流暢。我最欣賞的是作者在講解復雜理論時，總能找到恰當的圖示和實例來輔助說明，這極大地降低瞭理解門檻。舉個例子，在解釋全息圖的記錄和再現過程時，書中提供的示意圖就非常精妙，讓我能清晰地看到光波在介質中的傳播和疊加。而且，作者並沒有迴避技術細節，而是深入淺齣地探討瞭不同類型全息圖的特點和優缺點，這對於想要深入研究的讀者來說，非常有價值。即使是對MATLAB不熟悉的朋友，在閱讀完相關章節後，也會對代碼的邏輯和目的有一個初步的瞭解，從而為後續的學習打下基礎。

評分☆☆☆☆☆

在朋友的推薦下，我入手瞭這本書，雖然我並不是專業搞光學或者電子工程的，但這本書的標題“現代數字全息導論”依然深深地吸引瞭我。我一直對那些能夠“看到”三維世界的技術充滿好奇，總覺得這是一種突破次元壁的體驗。讀完這本書，我最大的感受是，原來全息技術並沒有我想象的那麼遙不可及。作者的講解非常清晰，一步一步地引導著讀者去理解那些復雜的概念。我特彆喜歡書中對一些基礎原理的講解，比如光的衍射、乾涉等等，作者用瞭很多形象的比喻，讓我這個非專業人士也能茅塞頓開。而且，雖然書名裏提到瞭MATLAB，但我發現即便是對MATLAB不熟悉的讀者，也能從中獲益匪淺，因為作者在講解原理的時候，並不是直接跳到代碼，而是先建立起紮實的理論基礎。書中穿插的一些實際案例，也讓我對全息技術在現實中的應用有瞭更深的認識，比如在藝術、醫療、娛樂等領域的潛在可能性，都讓我覺得非常震撼。

評分☆☆☆☆☆

這本書最讓我感到驚喜的是，它真的把“導論”這個詞做到瞭實處。我之前對數字全息的概念模糊不清，總覺得它離我有點遠，但這本書完全顛覆瞭我的認知。作者的敘述風格非常平易近人，沒有那種高高在上的學術腔調，而是像一個耐心的老師，一步一步地引導著我這個“小白”去探索全息的奧秘。我尤其贊賞作者在處理數學公式和物理原理時，能夠將它們與直觀的物理現象緊密結閤，讓我在理解理論的同時，也能感受到它們背後的實際意義。書中對MATLAB的應用介紹，雖然我還沒深入去實踐，但我能感覺到，它為我打開瞭一扇通往實際操作的大門。它讓我明白，理論學習不僅僅是為瞭滿足好奇心，更是為瞭能夠真正地去實現和創造。這本書給我一種“我可以做到”的感覺，而不是“這太難瞭，我學不會”，這種積極的引導是我非常看重的。