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第1章 概述 1

1.1 光学成像的动机 1

1.2 光在生物组织中的一般行为 2

1.3 光—物质相互作用的基本物理 3

1.4 吸收和它的生物学来源 5

1.5 散射及其生物学来源 7

1.6 偏振及其生物学来源 8

1.7 荧光及其生物学来源 9

1.8 图像的表征 10

习题 13

阅读 14

延伸阅读 14

第2章 单个散射体的瑞利理论和米氏理论 16

2.1 引言 16

2.2 瑞利理论简介 16

2.3 瑞利理论数值计算实例 18

2.4 米氏理论简介 19

2.5 米氏理论数值计算实例 20

附录2A 瑞利理论推导 24

附录2B 米氏理论推导 25

习题 32

阅读 32

延伸阅读 33

第3章 光子在生物组织中传输的蒙特卡罗模拟 34

3.1 引言 34

3.2 蒙特卡罗方法 34

3.3 问题的定义 35

3.4 光子的传播 36

3.5 物理量 45

3.6 计算实例 48

附录3A MCML简介 51

附录3B 概率密度函数 53

习题 54

阅读 55

延伸阅读 56

第4章 卷积求宽光束的响应 62

4.1 引言 62

4.2 卷积的一般表达式 62

4.3 与高斯光束的卷积 64

4.4 与顶帽光束的卷积 65

4.5 卷积的数值求解 66

4.6 计算实例 70

4.7 CONV简介 73

习题 74

阅读 75

延伸阅读 75

第5章 辐射传输方程和扩散理论 78

5.1 引言 78

5.2 物理量的定义 78

5.3 辐射传输方程的推导 80

5.4 扩散理论 82

5.5 边界条件 92

5.6 漫反射率 96

5.7 光子的传播方式 104

习题 105

阅读 107

延伸阅读 107

第6章 蒙特卡罗方法和扩散理论的混合模型 109

6.1 引言 109

6.2 问题的定义 109

6.3 扩散理论 110

6.4 混合模型 112

6.5 数值计算 113

6.6 计算实例 114

习题 121

阅读 122

延伸阅读 122

第7章 光学参数的测量和光谱学 125

7.1 引言 125

7.2 准直透射法 125

7.3 分光光度法 128

7.4 斜入射反射测量法 129

7.5 白光光谱测量法 132

7.6 时间分辨测量法 133

7.7 荧光光谱测量法 134

7.8 荧光建模 135

习题 136

阅读 136

延伸阅读 137

第8章 弹道光成像和显微术 142

8.1 引言 142

8.2 弹道光的特性 142

8.3 时间门成像 143

8.4 空间频率滤波成像 144

8.5 偏振差分成像 145

8.6 相干门全息成像 146

8.7 光外差成像 148

8.8 雷登变换和计算机断层成像 151

8.9 共聚焦显微术 152

8.10 双光子显微术 156

附录8A 全息术 158

习题 161

阅读 162

延伸阅读 163

第9章 光学相干层析成像 167

9.1 引言 167

9.2 迈克尔逊干涉仪 167

9.3 相干长度和相干时间 169

9.4 时域OCT（TD-OCT） 170

9.5 傅里叶域快速扫描光学延迟线 180

9.6 傅里叶域OCT（FD-OCT） 181

9.7 多普勒OCT 188

9.8 群速度色散 189

9.9 OCT的蒙特卡罗模拟 192

习题 195

阅读 196

延伸阅读 197

第10章 穆勒光学相干层析成像 202

10.1 引言 202

10.2 穆勒计算与琼斯计算 202

10.3 偏振态 203

10.4 斯托克斯矢量 205

10.5 穆勒矩阵 207

10.6 旋光器、偏振器和相位延迟器的穆勒矩阵 207

10.7 穆勒矩阵的测量 209

10.8 琼斯矢量 211

10.9 琼斯矩阵 212

10.10 旋光器、偏振器和相位延迟器的琼斯矩阵 212

10.11 琼斯矩阵的本征矢量和本征值 213

10.12 琼斯计算到穆勒计算的转换 216

10.13 OCT中的偏振度 217

10.14 串行穆勒OCT 217

10.15 并行穆勒OCT 218

习题 222

阅读 223

延伸阅读 224

第11章 扩散光学层析成像 229

11.1 引言 229

11.2 扩散光学层析成像的模式 229

11.3 时域系统 230

11.4 直流系统 232

11.5 频域系统 233

11.6 频域理论：基础知识 235

11.7 频域理论：线性图像重建 240

11.8 频域理论：一般图像重建 246

附录11A ART和SIRT 251

习题 253

阅读 255

延伸阅读 255

第12章 光声层析成像 260

12.1 引言 260

12.2 光声层析成像的动机 260

12.3 初始光声压 261

12.4 一般光声方程 263

12.5 一般正向解 264

12.6 δ脉冲激发平板 268

12.7 δ脉冲激发球体 273

12.8 有限时间脉冲激发薄平板 278

12.9 有限时间脉冲激发小球体 279

12.10 暗场共聚焦光声显微术 279

12.11 合成孔径图像重建 282

12.12 一般图像重建 284

附录12A 声波方程的推导 288

附录12B 格林函数法 290

习题 291

阅读 292

延伸阅读 293

第13章 超声调制光学层析成像 297

13.1 引言 297

13.2 相干光的超声调制机制 297

13.3 时间分辨的扫频UOT 299

13.4 并行散斑探测式扫频UOT 302

13.5 超声调制的虚拟光源 304

13.6 基于重建的UOT 305

13.7 法布里—珀罗干涉式UOT 307

习题 311

阅读 312

延伸阅读 312

附录A 光学参数的定义 317

附录B 书中用到的缩略词 319