干涉成像光谱技术 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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张淳民 著

图书标签:

• 干涉成像光谱学
• 光谱成像
• 光学技术
• 图像处理
• 遥感
• 生物医学工程
• 材料科学
• 大气科学
• 非破坏性检测
• 精密测量

出版社： 科学出版社

ISBN：9787030262486

版次：1

商品编码：12053617

包装：平装

开本：16开

出版时间：2010-01-01

用纸：胶版纸

页数：128

字数：161000

正文语种：中文

内容简介

　　《干涉成像光谱技术》介绍了成像光谱技术的产生、发展以及当今成像光谱技术的前沿领域与新研究动态。论述了干涉成像光谱技术的基础理论与基本原理，介绍了时间调制干涉成像光谱仪、空间调制干涉成像光谱仪以及时空混合调制干涉成像光谱仪的原理、探测模式及特点，并对新型偏振干涉成像光谱技术进行全面论述和深入讨论.结合科研和工程实际，对成像光谱技术的应用作了简要介绍。
　　《干涉成像光谱技术》可作为从事空间光学、信息遥感、空间探测、对地观测、大气测量、生命科学、环境保护等领域科研人员的参考资料，也可作为高等院校、科研院所的光学、光学工程、光信息科学与技术、信息科学、光学仪器、应用物理等专业的研究生教材，还可作为一般读者了解成像光谱高新科技发展的参考读物。

内页插图

目录

序
前言
第1章 成像光谱技术
1．1 光谱技术和光谱仪的发展
1．2 成像技术和成像仪的发展
1．3 成像光谱技术的产生与发展
1．3．1 成像光谱技术的产生、分类及研究现状
1．3．2 成像光谱技术发展趋势
本章小结

第2章 干涉成像光谱技术
2．1 干涉成像光谱技术的产生、发展及最新研究动态
2．2 干涉成像光谱技术的基础理论与基本原理
2．2．1 干涉图与复原光谱
2．2．2 分辨率与切趾问题
2．2．3 图像数据采集与处理
本章小结

第3章 空间调制干涉成像光谱技术
3．1 空间调制干涉成像光谱技术原理
3．2 横向剪切分束器
3．3 空间调制干涉成像光谱仪物理模型
3．4 影响SMII干涉图调制度的主要因素
本章小结

第4章 偏振干涉成像光谱技术
4．1 单轴晶体光学性质简介
4．1．1 晶体分类及o光、e光的折射率
4．1．2 光的双折射现象
4．1．3 主截面、主平面
4．2 偏振干涉成像光谱技术的产生及发展
4．3 新型偏振干涉成像光谱技术原理
4．3．1 新型偏振干涉成像光谱技术原理
4．3．2 新方案（SPIIS）与原方案（狭缝式）的主要区别
4．4 基于Savart板的横向剪切分束器
4．4．1 Savart板
4．4．2 Savart偏光镜
4．4．3 视场补偿型Savart偏光镜
4．5 Savart偏光镜光程差及横向剪切量的计算
4．6 基于Wollaston棱镜的角剪切分束器
4．6．1 角剪切量
4．6．2 光程差及条纹间隔
4．6．3 广角Wollaston棱镜
4．7 条纹的定位
本章小结

第5章 超小型稳态偏振干涉成像光谱仪（USPIIS）研究
5．1 USPIIS系统设计及参数
5．1．1 USPIIS装置
5．1．2 参数确定
5．2 干涉成像光谱实验及结论分析
5．2．1 实验
5．2．2 光学系统参数计算
5．2．3 干涉图与复原光谱
5．2．4 提高干涉图信噪比及光谱分辨率的主要途径
5．3 USPIIS中偏振化方向对调制度的影响
5．3．1 偏振光强度、振动方向对调制度的影响
5．3．2 USPIIS的调制度
5．3．3 调制度随偏振化方向的变化
5．3．4 偏振化方向允差分析实例
5．3．5 结论
5．4 USPIIS通量的分析与计算
5．4．1 USPIIS的通量
5．4．2 各种情形下的通量数值
5．4．3 结论
……
第6章 稳态大视场偏振干涉成像光谱仪（SLPIIS）研究
第7章 卫星遥感大气风场的干涉成像光谱探测技术研究
参考文献

前言/序言

　　干涉成像光谱技术是光学遥感探测技术的前沿科学，是近年来发展起来的高新科技，它可同时获取物体的二维形影图像、一维光谱信息乃至偏振信息，是融合光学、信息科学、计算机科学、电子技术、精密机械于一体的新兴前沿交叉学科。
　　干涉成像光谱技术在军事和民用中具有十分重要的应用价值和广阔的应用前景。它可用于高空间分辨率、高光谱分辨率的空间对地观测、空间探测以及生物、医学、生命科学等研究领域。在军事、国家安全、航空航天、地球生态环境、人类生存空间、太空科学实验等方面都具有十分重大的科学意义和广阔的应用前景。
　　由于该技术是20世纪80年代后期出现的，目前国内外尚无成像光谱技术方面的专著和教材，相关文献也较少。本书是作者在博士学位论文“干涉成像光谱技术研究”（中国优秀博硕士学位论文全文数据库）的基础上，经过修改、编写而成的，基本保持了原文的框架、体系、风格和特点。
　　为了使读者对成像光谱技术的产生、发展以及当今成像光谱技术的前沿领域与最新研究动态有所了解，对干涉成像光谱技术的基础理论与基本原理有所理解和掌握，编写、出版一部有关成像光谱技术方面的专著或研究生教材就显得十分必要，对前沿学科发展将会起到重大的推动作用，为从事空间光学、信息遥感、空间探测、对地观测、航空航天、大气测量、生命科学、环境保护、光学工程、化学分析等领域科研人员提供重要的参考资料；对21世纪创新人才素质、能力的培养将具有十分重要的意义，为研究生将来在光学、光学工程、光信息科学与技术、信息科学、电子技术、计算机科学、精密机械、物理学、化学等交叉学科领域以及其他高新科技领域的科学研究、技术开发、教学、产品研发及工程化奠定坚实的基础。
　　本书是在征求光学、空间光学、成像光谱技术等领域专家、学者、科研人员和研究生意见的基础上，形成了本书初稿。并在实践中对其进行了修改和完善，初步形成了具有改革新意，适合科研人员使用和研究生学习的体系框架。
　　该书的主要特色是：
　　（1）反映当代学科前沿、高新科技与新兴交叉学科的新发展。指出成像光谱技术未来的发展趋势，提出前沿科学和热门研究课题，启发研究人员与研究生的创新意识。
　　（2）体现成像光谱技术的基础理论与学科前沿的结合。
　　（3）体现前沿交叉学科的融合与渗透。
　　（4）展示成像光谱技术在信息获取、对地观测、空间探测、航空航天、军事、国家安全和国民经济建设中的重要应用。
　　（5）本书将对成像光谱技术的发展以及各类成像光谱技术、成像光谱仪作出较全面的介绍。对色散型、滤光片型、空间调制型、计算层析型等成像光谱仪的发展及目前研究现状进行分析，特别是对2000年所出现的新型偏振干涉成像光谱技术和偏振干涉成像光谱仪的原理、方案及应用作了重点介绍。
　　（6）本书力图概念、图像清晰，内容精炼，篇幅短小，文字流畅，集系统性、科学性、前沿性、应用性于一体。
　　中国科学院院士、第三世界科学院院士、中国月球探测工程首席科学家欧阳自远院士对本书的编写工作给予了热情的关怀与大力支持，并为本书作序，特致以崇高的敬意和衷心的感谢。
　　中国科学院西安光学精密机械研究所、上海光学精密机械研究所、长春光学精密机械与物理研究所、遥感研究所、大气物理研究所、上海技术物理研究所、北京大学、清华大学、浙江大学、上海交通大学、中国科学技术大学、西安交通大学等单位的专家、学者对本书提出了许多宝贵建议；研究生任文艺为本书作了认真的校订；在此均致以诚挚的谢意。
　　由于编者水平所限，本书在框架、体系、内容等方面还存在着许多不妥之处，希望读者提出宝贵意见。

《光之耳语：解析物质的频率密码》 在浩瀚的宇宙中，物质以其独特的频率签名低语着自身的存在。从微观粒子的量子振动到宏观天体的能量辐射，一切都在以光的语言诉说着信息。而《光之耳语：解析物质的频率密码》一书，正是为你揭开这层神秘面纱的钥匙。它并非探讨某种特定的成像技术，而是带领读者潜入光与物质相互作用的深层原理，解锁理解世界万物运行机制的全新视角。 本书将从宏观到微观，逐一剖析光的本质及其与物质发生的各类现象。我们首先会回顾光的波粒二象性，理解光子如何携带能量，以及其在不同介质中传播时所遵循的规律。接着，我们将深入探讨物质的电磁响应特性，了解原子和分子如何吸收、发射和散射特定频率的光。这是一个关键的环节，因为正是这些频率上的“指纹”决定了物质的身份和状态。 书中的核心章节将聚焦于“频率选择性”这一概念。我们会详细介绍不同类型的物质，如固体、液体、气体，以及它们的分子结构和电子能级，如何导致它们对特定频率的光产生独特的响应。例如，水分子对红外光具有强烈的吸收能力，这是我们能够感知热量的根本原因；而某些特定的染料分子则能选择性地吸收可见光中的某个颜色，从而呈现出鲜艳的色彩。本书将用严谨的物理学原理和生动的实例，阐述这些现象背后的机理。 我们还将拓展到更广阔的光谱范围，探索从紫外光到红外光，再到微波、射电波等电磁波谱。每一种电磁波都携带着不同的能量信息，能够揭示物质在不同尺度和条件下的特性。例如，通过分析恒星发出的光谱，我们可以了解它们的化学成分、温度和运动状态；通过研究遥感卫星接收到的微波信号，我们可以监测地球表面的植被覆盖和土壤湿度。 本书并非枯燥的理论堆砌，而是融合了大量的实验现象和实际应用。我们会介绍一系列“无接触式”的探测方法，这些方法无需破坏样品，仅通过分析样品与光相互作用后的结果，就能获得丰富的物质信息。这包括但不限于物质的成分分析、结构鉴定、相变监测、温度测量，甚至可以用于疾病的早期诊断和环境污染物的检测。 此外，《光之耳语：解析物质的频率密码》还将引导读者思考“信息”在光中的编码方式。当光与物质相互作用时，信息的传递并非单向的。物质的属性被编码在光的反射、透射、吸收、散射等过程中，而我们通过捕捉和分析这些“被修改过的光”，就能反向解读物质的信息。这本书将带领你理解，为何分析光的“频率密码”能够如此高效地、全面地揭示物质世界的奥秘。 本书旨在培养读者对物理世界深刻的洞察力，理解看似微不足道的光信号中蕴含的巨大信息量。无论你是物理学、化学、生物学、材料科学、天文学，还是环境科学领域的专业人士，抑或是对自然科学充满好奇的求知者，《光之耳语：解析物质的频率密码》都将为你开启一扇通往物质世界深层理解的大门。你将学会如何“倾听”光的声音，解读那隐藏在频率中的无声语言，从而更深刻地认识我们所处的美丽而复杂的宇宙。

评分☆☆☆☆☆

这本书，我断断续续看了好几个月，总算是勉强读完，感觉脑子里的知识密度瞬间飙升了不少。我一开始是被“干涉成像”这几个字吸引住的，总觉得这东西听起来就很高大上，可能是什么前沿科技之类的。拿到书之后，翻开目录，看到里面涉及到的光学原理、傅里叶变换、探测器技术等等，确实不是泛泛而谈。我尤其喜欢其中关于干涉仪结构和工作原理的详细讲解，比如迈克尔逊干涉仪、马赫-曾德尔干涉仪，还有萨尼亚克干涉仪，书中对它们的几何结构、光路设计，甚至细微的误差来源都进行了深入剖析。读到这些地方，我仿佛能看到那些精密的仪器在实验室里运转，感受设计师们为了克服各种技术难题所付出的心血。书里还对不同类型干涉仪在成像方面的优势和劣势进行了对比分析，这对于我理解为何针对不同应用需要选择不同的干涉仪非常有帮助。例如，某些干涉仪在空间分辨率上表现出色，而另一些则更适合测量相位信息，这些细节的呈现让我对这个领域有了更立体、更全面的认知。而且，书中并没有回避那些复杂的数学推导，虽然有时候看得我头晕眼花，但正是这些严谨的数学模型，才支撑起了整个干涉成像的理论基础。我理解，没有这些理论支撑，那些看似神奇的成像技术就无从谈起。总而言之，这本书的内容非常扎实，对于想要深入了解干涉成像技术原理的读者来说，绝对是一本不可多得的参考书。

评分☆☆☆☆☆

我抱着学习新知识的心态来阅读这本书的，果然没有让我失望。它在“干涉成像”的物理基础和数学模型构建方面做得非常出色。我特别深入地研究了书中关于“相干光”的性质以及它在干涉成像过程中所扮演的角色。书中从麦克斯韦方程组出发，详细推导了光波的叠加原理，以及如何通过干涉条纹的形成来编码物体的空间信息。我以前只知道光有波的性质，但这本书让我对“相干性”有了更深刻的理解，并且认识到它对于实现高质量干涉成像至关重要。书中还详细阐述了“相位恢复”的各种算法，例如基于迭代的算法、基于变换域的算法，以及一些在实际应用中常用的近似方法。我尝试去理解这些算法背后的数学逻辑，虽然有些过程确实非常复杂，但书中丰富的图示和实例，让我能够大致把握其核心思想。它让我明白，干涉成像的核心在于如何准确地测量和恢复干涉图中的相位信息，而这正是实现高精度成像的关键。此外，书中还探讨了不同干涉仪在对待“相干长度”和“光源带宽”方面的差异，这对于实际的仪器设计和应用选择有着重要的指导意义。总而言之，这本书的内容非常系统和深入，对于想要理解干涉成像背后物理原理的读者来说，是一本不可多得的参考资料。

评分☆☆☆☆☆

这本书的内容，着实让我大开眼界，特别是其中关于“多光谱”和“高光谱”成像技术的介绍。我一直对遥感技术很感兴趣，而这本书恰好深入探讨了干涉成像技术在这一领域的应用。书中详细阐述了如何通过干涉效应来精确地获取不同波段的光谱信息，并且如何将这些光谱信息与空间图像进行融合，从而实现对地物、大气、海洋等目标的精细化探测和识别。我印象深刻的是书中关于“光谱分辨率”和“空间分辨率”的权衡问题，以及如何通过优化干涉仪的设计和数据处理算法来同时提高这两者。书中还介绍了多种先进的干涉成像光谱仪，比如傅里叶变换型干涉光谱仪（FTIS）、Michelson型干涉光谱仪，以及Fabry-Perot型干涉光谱仪，并对它们的性能特点、适用范围进行了详细的对比分析。我尤其对书中关于“目标识别与分类”的章节很感兴趣，它展示了如何利用高光谱数据来区分具有相似光谱特征的物质，从而实现更准确、更精细的地理信息提取。这本书的内容非常丰富，对于从事遥感、环境监测、地质勘探等领域的研究者和工程师来说，绝对是一本不可多得的参考书。

评分☆☆☆☆☆

这本《干涉成像光谱技术》简直就是我近期阅读体验中最让人“烧脑”的一本书了。我本来以为会是一本比较轻松的科普读物，结果没想到它的专业性如此之强，每个章节都像是在进行一场高强度的智力马拉松。我特别关注了书中关于光谱数据获取和处理的部分，其中关于采样定理、奈奎斯特频率、以及不同采集模式下的信噪比优化策略的讨论，让我大开眼界。我以前只知道拍照，但从未想过捕捉一张“光谱图”也需要如此严谨的科学考量。书中对各种探测器（CCD、CMOS、InGaAs等）在不同波段下的响应特性、量子效率、暗电流等参数进行了详细的阐述，并且结合实际应用场景，给出了如何根据具体需求选择合适探测器的指导。这对我理解为什么有些设备能拍出更清晰、更准确的“颜色”有了更深的认识。此外，关于数据重建和图像复原的章节，简直就是一本高级算法教程。书中详细介绍了傅里叶变换、逆傅里叶变换、相位展开、以及一些基于机器学习的去噪和增强方法。我尝试着去理解那些算法的原理，虽然有些地方实在难以消化，但当书中展示了一些实际的成像效果对比图时，我还是能感受到这些复杂算法带来的强大力量。它让我明白，我们看到的那些美轮美奂的“成像光谱图”，背后蕴含着多么复杂的计算过程。这本书的内容深度和广度都相当惊人，让我这个初学者感到既兴奋又有些畏惧。

评分☆☆☆☆☆

这本《干涉成像光谱技术》给我的第一印象是——“硬核”。它不是那种可以在咖啡馆里悠闲翻阅的书，而是需要你全神贯注，甚至可能需要一杯咖啡来提神才能啃得动的。我关注的重点是它在“光谱信息获取”方面的阐述。书里对“成像光谱仪”的各种工作原理和设计思路进行了详尽的介绍，比如扫描式成像光谱仪、推扫式成像光谱仪、以及多维成像光谱仪。我以前只知道照相机能拍出各种颜色的照片，但这本书让我明白，真正的“光谱信息”是更精细、更全面的。书中对不同类型的“光谱解卷积”算法进行了深入的探讨，例如基于最大熵原理的算法、基于稀疏表示的算法，还有一些新兴的深度学习方法。我尝试理解这些算法的数学原理，虽然有些复杂的优化过程让我望而却步，但书中通过大量的仿真数据和实际实验结果，清晰地展示了这些算法在提高光谱分辨率、抑制噪声、以及提取弱信号方面的威力。此外，书中还涉及了“数据压缩”和“信息融合”技术，这对于处理海量光谱数据非常有意义。我发现，为了从复杂的干涉数据中提取出有用的光谱信息，确实需要结合多种先进的算法和技术。这本书的内容确实需要一定的专业背景才能完全理解，但对于想要深入研究成像光谱技术的人来说，它提供了一个非常扎实的理论基础和技术指导。

评分☆☆☆☆☆

这本书的内容，让我对“干涉成像”这一技术有了更深层次的认识，尤其是在“材料科学与工程”领域的应用。我之前对材料表征的手段并不了解，这本书让我看到了干涉成像如何成为一种强大的非接触式测量工具。书中详细阐述了如何利用干涉技术来测量材料表面的形貌、粗糙度、以及微小的形变，这对于材料的质量控制、失效分析、以及性能优化至关重要。我印象深刻的是关于“全场应力应变测量”的章节，它展示了如何通过记录材料在加载过程中的干涉条纹变化，来获得材料表面各点的应力应变分布，这对于理解材料的力学行为具有重要的指导意义。书中还介绍了干涉成像技术在薄膜厚度测量、光学元件检测、以及微纳结构制造等方面的应用，让我看到了这项技术在现代工业中的广泛前景。此外，书中还探讨了如何通过结合不同的干涉技术，来实现对材料内部结构和化学成分的分析，这为材料科学的研究提供了新的视角。这本书的内容非常实用，其中大量的材料表征实例和技术细节，对于材料科学家、机械工程师、以及光学工程师来说，具有极高的参考价值。它让我意识到，干涉成像技术在现代工程和科学研究中扮演着不可或缺的角色。

评分☆☆☆☆☆

这本书，让我对“干涉成像”的理解，从一个模糊的概念，逐渐变得清晰而具体。我尤其专注于书中关于“生物医学成像”的应用部分。书中详细介绍了如何利用干涉成像技术来无损、高分辨率地观察生物组织的三维结构、血流动力学、以及细胞活动。我印象深刻的是关于“光学相干层析成像（OCT）”的章节，它展示了如何利用低相干光干涉技术来获取生物组织的深度剖层图像，并且如何通过相位分析来测量组织的折射率和散射特性。这对于疾病的早期诊断和治疗监测具有非常重要的意义。书中还介绍了干涉成像技术在眼科、皮肤科、以及神经科学等领域的应用实例，让我深刻体会到了这项技术在生命科学研究中的巨大潜力。此外，书中还探讨了如何通过干涉成像技术来实现对微小生物样本（如细胞、微生物）的超分辨成像，这为我们揭示生命奥秘提供了新的手段。这本书的内容非常贴近实际应用，其中大量的医学影像案例和技术细节，对于医学影像学、生物物理学等领域的研究者来说，具有极高的参考价值。它让我认识到，干涉成像技术不仅仅是光学物理学的一个分支，更是推动生命科学发展的重要驱动力。

评分☆☆☆☆☆

这本书的内容，让我对“干涉成像”的理解达到了一个全新的高度。我尤其关注书中关于“干涉成像光谱仪”的设计与优化部分。书中不仅介绍了迈克尔逊、马赫-曾德尔等经典干涉仪的原理，更详细地阐述了如何根据不同的应用场景，例如遥感、医疗诊断、或者材料分析，来设计和优化干涉成像系统的光学结构、探测器选择、以及数据处理算法。我印象深刻的是书中关于“系统误差分析与补偿”的部分，它详细讨论了热稳定性、振动、大气扰动等因素对干涉条纹的影响，并提出了多种有效的补偿策略，比如闭环控制、自适应光学技术等。这让我明白，一个高性能的干涉成像系统，不仅仅是理论上的完美，更需要解决实际工程中的各种挑战。此外，书中还对“空间干涉仪”和“光谱干涉仪”的融合进行了探讨，即如何同时获取物体的空间信息和光谱信息，这对于实现更全面、更深入的观测具有极其重要的意义。我发现，这本书的内容非常贴合实际工程应用，其中大量的工程实例和技术细节，对于工程师来说具有极高的参考价值。它让我意识到，将理论知识转化为实际应用，需要解决的问题远比想象中要复杂得多。

评分☆☆☆☆☆

翻开这本书，我立刻被它所展现的“干涉成像”的广阔应用前景所吸引。我特别关注了书中关于“天文学与空间探测”的应用部分。书中详细介绍了如何利用干涉成像技术来解决天文学观测中的各种难题，比如提高望远镜的空间分辨率、测量遥远天体的精确位置、以及分析星系和恒星的光谱特征。我印象深刻的是关于“光学干涉天文”的章节，它展示了如何通过联合使用多台望远镜，并通过干涉技术将它们的光信号叠加，从而获得比单台望远镜更高的分辨率，这对于观测系外行星、黑洞等深空目标具有划时代的意义。书中还介绍了干涉成像技术在空间探测器上的应用，比如在月球探测、火星探测任务中，如何利用干涉相机来绘制地形图、分析地质成分、以及探测生命迹象。这让我看到了这项技术在探索宇宙奥秘中的巨大潜力。此外，书中还探讨了如何利用干涉成像技术来研究宇宙的演化、暗物质和暗能量的分布，这为我们理解宇宙的起源和未来提供了新的途径。这本书的内容非常前沿和宏大，对于从事天文学、空间科学、以及物理学等领域的研究者来说，绝对是一本不可多得的参考书。

评分☆☆☆☆☆

拿到这本书的时候，我正好在寻找关于某些特定成像技术的资料，抱着试试看的心态翻开了它。没想到，这本书的内容简直是为我量身定制的！它对“干涉成像”这个概念的定义和分类进行了非常清晰的界定，并且深入探讨了不同成像模式下的物理原理。我尤其对书中关于“全息干涉成像”的章节印象深刻，它详细解释了如何通过记录和再现物体的干涉图来重建物体的三维信息，这简直太神奇了！书中还列举了许多实际的应用案例，比如在无损检测、生物医学成像、以及天文学观测等领域，都展现了干涉成像技术巨大的潜力。我印象最深刻的是书中关于“空间光调制器（SLM）”在干涉成像中的应用，它能够动态地控制光波前，从而实现更灵活、更精密的干涉测量。读到这些内容时，我感觉自己像是打开了一个全新的世界，原来光线还可以这样被“玩弄”于股掌之间。书中对于不同干涉成像技术的优缺点、适用范围以及发展趋势也进行了梳理，这为我进行技术选型提供了宝贵的参考。虽然书中包含了不少专业术语和复杂的公式，但作者的叙述方式相对通俗易懂，并且配有大量的示意图和实验结果，这大大降低了阅读门槛。总的来说，这本书的内容非常实用，对于任何对干涉成像技术感兴趣的研究者和工程师来说，都是一本不可多得的宝藏。