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Der Stoff der 8. Auflage dieses seit 1989 erfolgreichen Lehrbuchs wurde neu strukturiert. Der Bildgewinnung wurde entsprechend der rasanten Weiterentwicklung der Bildsensortechnologie, der Optik und der vielfältigen Methoden, aus Bilddaten die dreidimensionale Welt zu rekonstruieren, erweitert. Dabei wurde der Fokus darauf gelegt, die grundlegenden Konzepte herauszuarbeiten. So kann der Leser die auf den ersten Blick verwirrende Vielfalt von Bildgewinnungsmethoden besser verstehen und lernt sie optimal einzusetzen.

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While most semiconductor lasers emit in the nearinfrared region, quantum cascade lasers (QCLs) emit in the midinfrared, with wavelengths between a few microns up to more than 10 µm, sometimes even many tens of microns (for optical frequencies in the terahertz region).

While continuously operating, room-temperature devices are normally limited to output power levels in the lower milliwatt region (although hundreds of milliwatts can be generated in exceptional cases), hundreds of milliwatts are easily possible with liquid-nitrogen cooling. Even at room temperature, watt-level peak powers can be achieved by using short pump pulses.

Instead of interband transitions (conduction band to valence band), QCLs rely on intersubband transitions between the sublevels of quantum wells with a much smaller photon energy. In order to more efficiently utilize the electric power and generate a higher gain, a cascade of such transitions is used, where electrons can tunnel from the lowest level of one quantum well to the upper laser level of the next quantum well. The figure shows the electron energy versus position in a region with three quantum wells, where one electron going through the structure can contribute three laser photons.

Topics: Signal, Image and Speech Processing, Image Processing and Computer Vision, Measurement Science and Instrumentation, Control, Robotics, Mechatronics, Imaging / Radiology

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Perhaps the most important applications for quantum cascade lasers will be spectroscopy of trace gases (e.g., the detection of air pollution). Besides the suitable wavelength range, QCLs usually feature a relatively narrow linewidth and good wavelength tunability, making them very suitable for such applications.

Dieses Lehrbuch gibt Studenten und Anwendern das notwendige Wissen an die Hand, um erfolgreich Bilddaten aufzunehmen und zu verarbeiten. Dabei wurde konsequent berücksichtigt, dass Bildgewinnung und -verarbeitung auf weitgehend gleichen mathematischen Konzepten beruhen. Es wurde großer Wert darauf gelegt, die teilweise komplexen Zusammenhänge sowohl anschaulich als auch mathematisch fundiert darzustellen.

Methoden der künstlichen Intelligenz wurden bewusst nicht in das Buch integriert. Dieses Buch beinhaltet vielmehr das notwendige Wissen über Bildaufnahme und -verarbeitung, um Methoden des maschinellen Lernens bestmöglich auf die Bildanalyse anwenden zu können.