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出版者:World Scientific Pub Co Inc

作者:International School of Solid State Phys/ Cricenti, Antonio/ Epioptics Workshop 2004 Erice, Italy

出品人:

页数:250

译者:

出版时间:

价格:87

装帧:HRD

isbn号码:9789812567437

丛书系列:

图书标签:

光学
生物光学
眼科
视觉科学
生物医学工程
成像技术
显微镜
生物物理学
神经科学
医学物理学

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具体描述

好的，这是一份关于一本假设图书的详细简介，书名为《光影之谜：人类视觉的奥秘与技术演进》。 --- 光影之谜：人类视觉的奥秘与技术演进导言：穿越光线的藩篱自古以来，人类便对“看”这一行为充满好奇。我们如何将无形的电磁波转化为色彩斑斓、富有深度的世界感知？《光影之谜：人类视觉的奥秘与技术演进》并非一本探讨具体光学仪器或生物眼球解剖学的教科书，它是一部深度剖析人类视觉系统运作原理、感知心理学，以及如何利用这些深刻理解来驱动现代成像与显示技术的宏大叙事。本书旨在为那些对生物学、物理学、心理学乃至人机交互领域抱有浓厚兴趣的读者，搭建一座理解“看”的艺术与科学的桥梁。全书围绕一个核心问题展开：我们的大脑是如何将眼球收集到的二维、时间序列的信号，构建成我们所体验到的稳定、立体的三维现实的？第一部分：生物光学的基础——眼睛的精密构造与信号转换本部分深入探究了视觉的生物学硬件，但重点不在于枯燥的器官图解，而是聚焦于这些结构如何巧妙地完成物理世界到神经信号的转译过程。第一章：光线的进入与聚焦探讨了眼睛的入口——角膜和晶状体的物理特性。我们将详细解析这些透明介质如何协同工作，精确地将进入的光线折射，投射到视网膜上的倒像。重点分析了调节（Accommodation）机制，即睫状肌如何实时改变晶状体曲率以适应不同距离的物体，这是我们能够维持清晰视觉的关键动态过程。第二章：视网膜上的信息编码这是本书的基石之一。视网膜不仅仅是一个接收器，它是一个复杂的、初步的神经信息处理器。我们将详述视锥细胞和视杆细胞的功能差异，它们对不同波长光线和光照强度的敏感性，以及它们如何进行光化学反应，将光子转化为电化学信号。更重要的是，我们将介绍视网膜神经节细胞的初级感受野（Receptive Fields）结构——它们如何通过“中心-周边”拮抗模式，对边缘、对比度和运动进行初步的特征提取。这揭示了，我们并非“看到”光，而是“看到”光的变化。第三章：从神经节到视觉皮层：信息的串流与初步整合本章将追踪信息流的路径，从视神经穿过视交叉，到达丘脑的外侧膝状核（LGN）。LGN扮演了信号的守门人和初步整合器的角色。我们将讨论其六层结构如何分离和传输不同的信息流（如运动、颜色、深度信息），并为这些信号分流至大脑皮层做好准备。第二部分：心智的构建——视觉感知与心理物理学如果眼睛是相机，那么大脑就是超级图像处理器。《光影之谜》的第二部分转向了认知科学和心理物理学，探索大脑如何解释并“创造”我们的视觉体验。第四章：大脑皮层中的特征提取网络我们不再停留在LGN，而是深入初级视觉皮层（V1），并扩展到更高级的区域（V2、V3、V4和MT）。我们将详细阐述裂沟理论（Feature Integration Theory）和边缘检测的神经基础。例如，那些对特定方向的线条或特定速度运动做出反应的神经元群是如何组织的。本书将侧重于理解感受野的层次化：简单细胞、复杂细胞和超复杂细胞如何协同工作，从基础的线条和角度，构建出形状和纹理的感知。第五章：错觉：感知与现实的张力视觉错觉是理解正常视觉工作机制的最佳窗口。本章将汇集经典的盖斯塔特原理（Gestalt Principles）和现代神经科学发现，解释形状恒常性、颜色恒常性的强大机制，以及它们在特定光照条件下为何会失效。我们将分析著名的错觉案例（如马赫带、潘佐幻觉、康德拉幻灯片），揭示我们大脑为了节省计算资源和维持世界认知的稳定性，所做出的“智能假设”。第六章：深度、运动与时间感知立体视觉的奥秘——双眼视差（Binocular Disparity）是如何被大脑转化为对距离的精确估计的？我们将探讨运动后效（Motion Aftereffect）背后的神经适应机制，以及我们如何整合连续的视觉输入以感知一个连贯、无闪烁的时间流。深度感知不仅仅依赖于视差，本书还将探讨运动线索（如透视收缩）、纹理梯度和遮挡关系在构建三维空间模型中的关键作用。第三部分：模拟与重构——视觉的工程学应用在理解了自然的视觉系统后，本书的最后部分将聚焦于人类如何模仿、增强甚至超越生物视觉的限制，这部分内容与现代信息技术紧密相关。第七章：成像的革命：从胶片到数字传感本章回顾了人造视觉设备的发展史，但核心是对比传统成像与生物视觉的内在差异。我们将探讨CMOS和CCD传感器的像素化本质如何与视网膜的感受野进行类比。重点分析了色彩空间模型（如RGB、CIELAB）的建立，以及它们如何试图重现人类对光谱的敏感性，同时指出这些模型在捕捉人眼所能分辨的动态范围（Dynamic Range）上的局限性。第八章：计算摄影与后处理的“大脑模拟” 现代摄影和计算机视觉领域正在积极模拟大脑的“假设”能力。本章将详述HDR（高动态范围）成像技术背道出了眼球对不同光照条件的适应性。我们将探讨降噪算法和图像锐化背后的数学原理，它们实际上是在模仿视网膜和视觉皮层对噪声的抑制和对边缘的增强。我们还将简要介绍深度学习在图像分割和语义理解中的应用，这标志着机器正在从“看到像素”迈向“理解内容”的阶段。第九章：超越生物极限：扩展现实与未来展望最后，本书展望了人类视觉技术的未来前沿。我们将探讨虚拟现实（VR）和增强现实（AR）中，如何通过精确控制视觉刺激来诱导特定的感知体验（如欺骗深度感或运动感）。讨论了光场显示技术和全息技术的最新进展，它们试图绕过传统屏幕的限制，直接模拟光波的传播，从而提供更接近真实世界的视觉信息。我们也将探讨神经接口（BCI）在视觉修复领域的潜力，以及未来人机交互界面可能如何彻底改变我们获取和处理视觉信息的方式。结语《光影之谜》旨在引导读者，不再将视觉视为理所当然的输入方式，而是将其视为一个极其复杂、动态且富有创造性的构建过程。通过对生物学、物理学、心理学和工程学的交叉探索，读者将获得一套全新的工具，用以审视我们赖以生存的光影世界。