《光強傳輸方程》為“計算光學顯微成像叢書”的第二分冊，深入系統地闡述了基於光強傳輸方程的非干涉相位復原及定量相位顯微成像的關鍵基礎理論與關鍵技術。從光強傳輸方程的基本原理、方程求解、光強軸向微分的差分估計、部分相干成像等幾個方面介紹了其在光學成像領域，特別是定量相位顯微領域的研究現狀與最新進展，並對其現存問題進行了簡述，對今後的研究方向給予了建議。
基本介紹
- 書名：光強傳輸方程
- 作者：陳錢,左超
- 出版社：科學出版社
- 出版時間：2022年5月1日
- 頁數：246 頁
- 裝幀：圓脊精裝
- ISBN：9787030722126
- 字數：355000
- 叢書名：計算光學顯微成像叢書
圖書目錄
叢書序
前言
符號約定
1 引言 1
參考文獻 17
2 光強傳輸方程的基本概念 29
2.1 光強傳輸效應 29
2.2 光強傳輸方程的推導 31
2.2.1 利用傍軸波動方程推導光強傳輸方程 31
2.2.2 利用菲涅耳衍射公式推導光強傳輸方程 33
2.2.3 利用坡印亭定理推導光強傳輸方程 38
2.3 光強傳輸方程的物理意義 38
參考文獻 39
3 光強傳輸方程的求解 41
3.1 光強傳輸方程的邊界條件 41
3.2 方程適定性與解的唯一性 42
3.3 相容性條件與能量守恆定律 43
3.4 光強傳輸方程的求解 44
3.4.1 無邊界條件求解 45
3.4.2 含邊界條件求解 47
3.5 相位差異的成因與補償 48
參考文獻 51
4 相干照明下的圖像生成模型 53
4.1 顯微成像系統中的光闌與照明的相干性 53
4.2 相干照明下的理想成像模型 57
4.3 圖像生成模型、相位傳遞函式與線性化條件 61
4.3.1 弱物體近似下的相位傳遞函式模型 61
4.3.2 緩變物體近似下光強混合模型 63
4.3.3 無任何近似下的光強差分模型 65
4.3.4 成像系統的有限孔徑效應 69
參考文獻 70
5 光強軸向微分的差分估計 72
5.1 雙平面光強軸向微分估計 72
5.1.1 低頻雲霧噪聲與高頻相位模糊的成因 74
5.1.2 最優離焦距離的分析與選取 76
5.2 多平面光強軸向微分估計 78
5.2.1 差分公式的拓展與最佳化 78
5.2.2 基於Savitzky-Golay差分濾波器統一化框架 80
5.2.3 與傳遞函式分析理論的殊途同歸 82
5.3 病態逆問題的正則化手段 85
參考文獻 86
6 部分相干光場下的圖像生成模型 89
6.1 部分相干光場的相關函式表征 90
6.1.1 互相干函式與交叉譜密度 92
6.1.2 準單色光的互強度 97
6.1.3 互相干函式的傳播 99
6.1.4 互相干函式傳播的波動方程 101
6.1.5 范西泰特-澤尼克(van Cittert-Zernike)定理 102
6.1.6 相干模式分解 104
6.1.7 特殊照明的交叉譜密度形式 106
6.2 部分相干光場的相空間表征 108
6.2.1 維格納分布函式與模糊函式 109
6.2.2 維格納分布函式的性質 111
6.2.3 維格納分布函式的光學變換 113
6.2.4 常見光學信號的維格納分布函式表示 117
6.2.5 維格納分布函式的傳輸方程 121
6.2.6 維格納分布函式的測量 122
6.3 部分相干照明下的理想成像模型 131
6.3.1 部分非相干照明下的理想成像模型 132
6.3.2 空間相干性對成像的影響 133
6.3.3 時間相干性對成像的影響 135
6.3.4 交叉傳遞係數與弱物體傳遞函式 137
6.3.5 相干、非相干、部分相干照明下的相位傳遞函式 141
參考文獻 150
7 部分相干照明下的光強傳輸方程 154
7.1 光強傳輸方程在部分相干光場下的拓展形式 154
7.1.1 基於互強度/交叉譜密度的部分相干光強傳輸方程 156
7.1.2 相空間光學下的廣義光強傳輸方程 157
7.1.3 部分相干光下“相位”的廣義定義 158
7.2 部分相干照明下的相位復原 160
7.2.1 基於廣義光強傳輸方程的相位復原 160
7.2.2 基於廣義相位定義的相位復原 162
7.2.3 成像系統有限孔徑的影響 165
7.2.4 部分相干照明下的相位梯度傳遞函式及相干誤差補償 169
7.3 基於散斑場照明幾何能流的相位復原 172
7.3.1 基於相干散斑場照明幾何能流的相位復原 172
7.3.2 基於部分相干散斑場照明幾何能流的相位復原 174
7.4 基於光強傳輸方程的計算光場成像 175
7.5 基於部分相干相位傳遞函式反卷積的相位復原 177
7.6 部分相干照明下空間解析度提升 179
參考文獻 188
8 部分相干照明下的三維相位成像 192
8.1 相干光場的三維傅立葉頻譜與Ewald球 192
8.2 三維相干傳遞函式與廣義光瞳 194
8.3 三維物體的散射勢表征與近似條件 196
8.4 傅立葉切片定理與衍射層析定理 199
8.5 相干照明下的三維衍射層析(三維相位)成像 203
8.6 三維相干傳遞函式的不同形式 206
8.7 部分相干三維光學傳遞函式、三維交叉傳遞係數與三維弱物體傳遞函式 209
8.8 相干、非相干、部分相干照明下三維相位傳遞函式 212
8.9 部分相干照明下的三維衍射層析(三維相位)成像 214
參考文獻 219
9 光強傳輸方程在光學顯微成像中的套用 221
9.1 相位成像基本光路結構 221
9.2 動態定量相位成像光路結構 222
9.3 三維衍射層析光路結構 224
9.4 光強傳輸方程的套用 225
9.4.1 生物定量相位顯微成像 226
9.4.2 生物衍射層析顯微成像 231
9.4.3 光學檢測 233
9.4.4 無透鏡成像 234
9.4.5 光場成像 237
9.4.6 其他套用 238
參考文獻 238
後記 243
參考文獻 245
