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本书为“计算光学显微成像丛书”的第二分册，深入系统地阐述了基于光强传输方程的非干涉相位复原及定量相位显微成像的关键基础理论与关键技术。从光强传输方程的基本原理、方程求解、光强轴向微分的差分估计、*分相干成像等几个方面介绍了其在光学成像领域，*别是定量相位显微领域的研究现状与*新进展，并对其现存问题进行了简述，对今后的研究方向给予了建议。

目录

丛书序

前言

符号约定

1　引言　1

参考文献　17

2　光强传输方程的基本概念　29

2.1　光强传输效应　29

2.2　光强传输方程的推导　31

2.2.1　利用傍轴波动方程推导光强传输方程　31

2.2.2　利用菲涅耳衍射公式推导光强传输方程　33

2.2.3　利用坡印亭定理推导光强传输方程　38

2.3　光强传输方程的物理意义　38

参考文献　39

3　光强传输方程的求解　41

3.1　光强传输方程的边界条件　41

3.2　方程适定性与解的*性　42

3.3　相容性条件与能量守恒定律　43

3.4　光强传输方程的求解　44

3.4.1　无边界条件求解　45

3.4.2　含边界条件求解　47

3.5　相位差异的成因与补偿　48

参考文献　51

4　相干照明下的图像生成模型　53

4.1　显微成像系统中的光阑与照明的相干性　53

4.2　相干照明下的理想成像模型　57

4.3　图像生成模型、相位传递函数与线性化条件　61

4.3.1　弱物体近似下的相位传递函数模型　61

4.3.2　缓变物体近似下光强混合模型　63

4.3.3　无任何近似下的光强差分模型　65

4.3.4　成像系统的有限孔径效应　69

参考文献　70

5　光强轴向微分的差分估计　72

5.1　双平面光强轴向微分估计　72

5.1.1　低频云雾噪声与高频相位模糊的成因　74

5.1.2　**离焦距离的分析与选取　76

5.2　多平面光强轴向微分估计　78

5.2.1　差分公式的拓展与*化　78

5.2.2　基于Savitzky-Golay差分滤波器统*化框架　80

5.2.3　与传递函数分析理论的殊途同归　82

5.3　病态逆问题的正则化手段　85

参考文献　86

6　*分相干光场下的图像生成模型　89

6.1　*分相干光场的相关函数表征　90

6.1.1　互相干函数与交*谱密度　92

6.1.2　准单色光的互强度　97

6.1.3　互相干函数的传播　99

6.1.4　互相干函数传播的波动方程　101

6.1.5　范西泰*-泽尼克(van Cittert-Zernike)定理　102

6.1.6　相干模式分解　104

6.1.7　*殊照明的交*谱密度形式　106

6.2　*分相干光场的相空间表征　108

6.2.1　维格纳分布函数与模糊函数　109

6.2.2　维格纳分布函数的性质　111

6.2.3　维格纳分布函数的光学变换　113

6.2.4　常见光学信号的维格纳分布函数表示　117

6.2.5　维格纳分布函数的传输方程　121

6.2.6　维格纳分布函数的测量　122

6.3　*分相干照明下的理想成像模型　131

6.3.1　*分非相干照明下的理想成像模型　132

6.3.2　空间相干性对成像的影响　133

6.3.3　时间相干性对成像的影响　135

6.3.4　交*传递系数与弱物体传递函数　137

6.3.5　相干、非相干、*分相干照明下的相位传递函数　141

参考文献　150

7　*分相干照明下的光强传输方程　154

7.1　光强传输方程在*分相干光场下的拓展形式　154

7.1.1　基于互强度/交*谱密度的*分相干光强传输方程　156

7.1.2　相空间光学下的广义光强传输方程　157

7.1.3　*分相干光下“相位”的广义定义　158

7.2　*分相干照明下的相位复原　160

7.2.1　基于广义光强传输方程的相位复原　160

7.2.2　基于广义相位定义的相位复原　162

7.2.3　成像系统有限孔径的影响　165

7.2.4　*分相干照明下的相位梯度传递函数及相干误差补偿　169

7.3　基于散斑场照明几何能流的相位复原　172

7.3.1　基于相干散斑场照明几何能流的相位复原　172

7.3.2　基于*分相干散斑场照明几何能流的相位复原　174

7.4　基于光强传输方程的计算光场成像　175

7.5　基于*分相干相位传递函数反卷积的相位复原　177

7.6　*分相干照明下空间分辨率提升　179

参考文献　188

8　*分相干照明下的三维相位成像　192

8.1　相干光场的三维傅里叶频谱与Ewald球　192

8.2　三维相干传递函数与广义光瞳　194

8.3　三维物体的散射势表征与近似条件　196

8.4　傅里叶切片定理与衍射层析定理　199

8.5　相干照明下的三维衍射层析(三维相位)成像　203

8.6　三维相干传递函数的不同形式　206

8.7　*分相干三维光学传递函数、三维交*传递系数与三维弱物体传递函数　209

8.8　相干、非相干、*分相干照明下三维相位传递函数　212

8.9　*分相干照明下的三维衍射层析(三维相位)成像　214

参考文献　219

9　光强传输方程在光学显微成像中的应用　221

9.1　相位成像基本光路结构　221

9.2　动态定量相位成像光路结构　222

9.3　三维衍射层析光路结构　224

9.4　光强传输方程的应用　225

9.4.1　生物定量相位显微成像　226

9.4.2　生物衍射层析显微成像　231

9.4.3　光学检测　233

9.4.4　无透镜成像　234

9.4.5　光场成像　237

9.4.6　其他应用　238

参考文献　238

后记　243

参考文献　245

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