纹影与阴影技术：透明介质中的可视化纹影与阴影技术

　　《纹影与阴影技术：透明介质中的可视化纹影与阴影技术》回顾了纹影与阴影技术的发展历史，阐述了相关的基本概念，从经典的Toepler纹影技术人手，引入典型的系统参数及其分析方法；介绍了，大视场与聚焦纹影方法，以及彩色纹影、立体纹影和纹影干涉等特种纹影技术；针对阴影技术进行了详细介绍；介绍了直接、聚焦和特殊阴影成像技术；结合实际应用，介绍了纹影与阴影光学组件、系统构建和成像方法等具体实验的实施；介绍了纹影与阴影技术在生产生活各个领域内的具体应用；对分光法、栅格刀口方法、图像测速和定量阴影等定量评价方法进行了介绍；总结并展望了纹影与阴影技术发展的未来、《纹影与阴影技术：透明介质中的可视化纹影与阴影技术》可供从事流动显示及其相关领域研究的科研和教学人员参考、

　　Gary，S.Settles，生于1949年，在田纳西州东部大烟山地区的一个农场里长大。Settles对流体力学和光学很感兴趣，十几岁时便开始动手实践：设计的小型亚声速和超声速风洞结构在1967年的国际科学展览会上获奖。在美国海军军械实验室及美国国家航空航天局（NASA）艾姆斯研究中心的实习经历增加了Settles的工程与实验能力。在波音公司，Settles有幸参加了波音747客机以及SST超声速运输机的空气动力学研究工作。在田纳西州大学，Settles获得了美国铝业基金会奖学金，1971年获得航空航天专业理学学士学位。在普林斯顿大学，在国家科学基金会实习津贴的支持下，Settles师从SeymourBogdonoff教授，开展了激波／边界层相互作用关系的相关研究，并在1976年获得了博士学位。其后三年，Settles在普林斯顿流动研究公司的燃烧实验部门作为高级研究员，牵头研究了高效节能泵相关的国家项目。随后，Settles成为了普林斯顿大学机械与航空航天工程部门的一名研究人员，并在该部门的气体动力学实验室进行研究与管理工作。1983年，Settles被聘为宾州州立大学机械工程系副教授，并成立了宾州州立大学气体动力学实验室。1989年，Settles荣升为正教授。宾州州立大学气体动力学实验室在高速粘性与非粘性交互以及光学流场诊断方面做出了突出贡献。Settles和他的学生在该领域所取得的成果获得了宾州州立大学工程学会1986年的杰出研究奖以及1992年的首席研究员奖励。Settles所研究的具有强烈视觉及艺术特性的光学流动显示已经在电影、电视纪录片、博物馆展览、书籍、百科全书和杂志上得以广泛使用，例如，获奖电影《寻找解决方案》、哥伦比亚广播公司科学系列片《宇宙》、美国全国广播公司的《今日秀》、美国有限公司新闻网的《科学新闻》、德国公共电视台的系列片《科学意象》、学习频道系列片《人体探索》以及3-D科幻电影《隐藏的维度》。Settles多次被邀请到美国、欧洲、俄罗斯、中国以及日本讲座。从1992年开始，宾州州立大学气体动力学实验室将研究重点从气体动力学、喷嘴和流动可视化领域转向了包括表面工程、材料加工、流变学和航空安全等“非传统”问题，并取得一些发明成果，如世界上的室内光学流动显示系统、新的基于人体热羽流的航空安检门。在宾州州立大学，Settles教授培养了14位博士及多名硕士。目前，Settles讲授学时为两学期的可压缩流动课程。工作之余，Settles喜欢油画与古典音乐，以此来舒缓压力。1657年，Settle/Suttle家族从约克郡（英国英格兰原郡名）移民到维吉尼亚州。

第1章 历史背景
1．1 17世纪
1．2 18世纪
1．3 19世纪
1．4 20世纪
第2章 基本概念
2．1 非均匀介质中光的传播
2．2 纹影的定义
2．3 纹影与阴影方法的区别
2．4 直接阴影法
2．5 经典透镜型纹影系统
2．5．1 点光源
2．5．2 扩展光源
2．6 纹影图像
第3章 Toepler纹影技术
3．1 透镜型与反射型纹影系统
3．1．1 透镜系统
3．1．2 反射型系统
3．2 灵敏度
3．2．1 定义与几何原理
3．2．2 灵敏度举例
3．2．3 灵敏度的极限
3．2．4 后处理提升灵敏度
3．3 测量范围
3．3．1 测量范围的定义
3．3．2 测量范围的调节
3．4 灵敏度和范围的估算
3．5 分辨能力
3．6 衍射效应
3．6．1 测试区不透明边缘产生的衍射晕
3．6．2 刀口边缘的衍射
3．7 放大倍率与景深
3．7．1 成像放大倍率与聚焦透镜
3．7．2 景深
第4章 大视场与聚焦纹影方法
4．1 大型单／双反射镜系统
4．1．1 大型纹影镜的可用性
4．1．2 大型反射镜系统实例
4．1．3 宾州州立大学的Im重合纹影系统
4．2 大尺寸光源传统纹影系统
4．3 透镜与栅格技术
4．3．1 简单背景畸变
4．3．2 背景栅格畸变
4．3．3 大型彩色栅格背景
4．3．4 现代聚焦与大视场纹影系统
4．3．5 宾州州立大学的全尺寸纹影系统
4．4 大视场扫描纹影系统
4．4．1 针对移动对象的扫描纹影系统
4．4．2 基于扫描光源与刀口的纹影技术
4．5 莫尔条纹干涉法
4．6 全息层析纹影
……
第5章 特种纹影技术
第6章 阴影技术
第7章 实际问题
第8章 构建简单的纹影和阴影系统
第9章 应用
第10章 定量评价
第11章 总结与展望
附录
彩色图例