多維成像

第一部分 多維數位全息技術
第1章 平行相移數字全息術
1．1 概述
1．2 引言
1．3 數位全息術和相移數字全息術
1．4 平行相移數字全息術
1．5 平行相移數位全息術的實驗演示
1．6 高速平行相移數位全息系統
1．7 單拍飛秒脈衝平行相移數位全息系統
1．8 可擕式平行相移數位全息系統
1．9 平行相移數位全息術的功能拓展
1．9．1 使用多波長的平行相移數位全息術
1．9．2 使用多偏振光的平行相移數位全息術
1．9．3 平行相移數字全息顯微鏡
1．10 展望與小結
致謝
參考文獻
第2章 對人體大小場景的長波數位全息成像和顯示
2．1 引言
2．2 數位全息術原理
2．2．1 菲涅耳方法
2．2．2 數位全息術的優點
2．3 紅外數字全息術
2．4 紅外數字全息術的最新進展
2．4．1 基於合成孔徑的超分辨
2．4．2 對與人等身物體的全息照相
2．4．3 紅外數位全息圖的可見光類比重建
2．4．4 被煙霧和火焰掩蓋的物體的全息圖
2．5 小結
參考文獻
第3章 同軸全息術中的數位全息圖處理
3．1 引言
3．2 全息圖像形成的模型
3．3 基於反向傳播的數位全息圖重建
3．4 將全息圖重建表述為一個逆問題
3．4．1 參數物體重建（FI）
3．4．2 對3D透光率分佈的重建（FII）
3．5 精確度的估算
3．6 快速處理演算法
3．6．1 用於參數物體重建的多尺度演算法
3．6．2 縮小字典維度以實現快速全域檢測
3．7 小結
參考文獻
……
第4章 利用壓縮數位全息術進行多維成像

第二部分 多維生物醫學成像與顯微鏡學
第三部分 多維成像與顯示
第四部分 光譜和偏振成像

成像科學工程在傳感方式、顯示媒介、數位領域和消費品等方面發展迅速。該領域的研究和發展在材料、感測器、顯示器、演算法和應用等多個科學創新學科中發揮著積極作用。如今，“光學圖像”這一術語的概念不僅涵蓋圖像形成、關於圖像的多種分析、圖像重建和視覺化技術，還包括電腦視覺、太赫茲頻率、電磁成像、醫學成像、影像處理演算法以及三維圖像傳感等。
　　
在過去的20年中，先進成像系統的研究取得了巨大進步。顯微鏡學中出現了很多新方法，用以克服傳統的解析度極限。這一領域的發展得益于電腦成像技術驚人的研究成果。通過渾濁散射介質成像方面的進展使得我們可以獲得高解析度圖像，無論是觀測生物體中的深層組織，抑或是通過地基望遠鏡觀測宇宙。
 
生命科學中的光學領域融合了用於活體生物材料的無損成像的新方法和工具，以用於疾病的研究、診斷和治療。量子成像中的糾纏光子源提供了在低照度條件下高品質成像的可能。為此，我們必須引入更多快速發展的領域，如現代自我調整光學、核醫學成像，還有為單細胞研究開闢新道路的光鑷技術，以及在先進成像中發揮重要作用的空間光調製器技術等。
　　
近年來，隨著多種三維成像技術的引進，成像系統快速發展，這些技術包括：數位全息術、全景成像、組合投影視圖、光場、多光譜成像、偏振成像、時域複用；用於壓縮感知或計算成像等領域的新型演算法的發展；新型光源的應用，如超短波雷射器、鐳射二極體、超連續譜光源；等等。在發展新型成像技術的同時，我們也可以通過增加不同探測器陣列的圖元數以及降低圖元大小，來大幅提高圖像解析度。
 
人們已經意識到，在很多情況下，不光要測量物體的空間強度分佈，還要測量圖像的其他有用維度，如光譜、偏振、光學相位或三維結構等，這將促進多維成像的發展。因此，偏振相機、多光譜感測器、全息技術、三維視覺化裝置等的發展引發了大量的多學科融合，並與專門的演算法相結合，以構建多維成像系統，獲得多種應用，包括醫學、國防與安全、機器人學、教育、娛樂、環境和製造業等。
　　
鑒於人們對多維成像的研究、發展和教育有著極大的興趣，本書旨在概述頂尖的研究者和教育家在多維成像領域取得的最新進展。本書會向讀者介紹這一多學科交叉領域中的重要分支。對於那些對該領域最新發展感興趣的學生、工程師和科學家而言，本書的全面多維成像技術縱覽將對其大有裨益。