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薑楠 著

圖書標籤:

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• 算法
• 數學
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店鋪： 墨林閣圖書專營店

齣版社： 清華大學齣版社

ISBN：9787302422679

商品編碼：29779448843

包裝：平裝

齣版時間：2016-04-01

基本信息

書名：量子圖像處理

定價：39.00元

作者：薑楠

齣版社：清華大學齣版社

齣版日期：2016-04-01

ISBN：9787302422679

字數：

頁碼：

版次：1

裝幀：平裝

開本：16開

商品重量：0.4kg

編輯推薦

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量子圖像處理是近幾年剛剛興起的研究方嚮，是融閤量子信息、量子計算、圖像處理、數學等形成的新興交叉學科。雖然該方麵的研究還很不成熟，在物理實現上還存在許多睏難，但是它的理論優勢很可能對未來計算工具的發展産生深遠影響。本書是結閤作者的科研工作，對量子圖像處理進行係統的總結和評述。

內容提要

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量子圖像處理是近幾年剛剛興起的研究方嚮，是融閤量子信息、量子計算、圖像處理、數學等形成的新興交叉學科。本書在簡要介紹量子計算知識的基礎上，總結瞭量子圖像處理方麵的研究現狀，並著重介紹本書作者在量子圖像處理方麵的研究成果，包括量子圖像錶示、量子圖像置亂、量子圖像幾何操作、量子僞彩色處理、量子信息隱藏等方麵。對量子圖像處理感興趣的科研人員可以選用本書作為入門讀物或者參考書。

目錄

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作者介紹

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薑楠，北京工業大學計算機學院副教授，碩士生導師。主要研究方嚮包括量子圖像處理、內容安全和計算智能。發錶科研論文70餘篇，其中SCI檢索20餘篇；撰寫著作4部；授權發明10餘項；主持國傢自然科學基金、北京市自然科學基金等項目。擔任多個國際期刊審稿人。所指導的學生多人次獲得國傢奬學金、科技之星等奬勵和稱號，並多次獲得全國和校級科技競賽奬勵。

文摘

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序言

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《光影的低語：探索物質世界的微觀奧秘》 在這本引人入勝的著作中，我們將踏上一段非凡的旅程，深入探索那些構成我們現實世界最基礎的粒子——量子。我們生活的宏觀世界，其宏偉的規律似乎清晰可見，然而，一旦我們剝離錶麵的物質，潛入微觀的領域，就會發現一個截然不同、充滿奇妙現象的宇宙。本書將以一種通俗易懂卻又嚴謹深入的方式，揭示量子世界的令人驚嘆之處，以及它如何深刻地影響著我們對物理學、化學乃至宇宙本身的認知。 第一章：一個不可思議的開端——量子世界的曙光 在本章，我們將追溯量子理論誕生的曆史脈絡。從黑體輻射的“紫外災難”到普朗剋提齣的能量量子化假設，再到愛因斯坦對光電效應的解釋，我們將看到科學傢們如何一步步打破經典物理學的藩籬，為全新的理論奠定基石。您將瞭解到，微觀粒子並非我們想象中那樣具有確定的軌跡和性質，它們更像是潛藏在概率雲中的幽靈。我們將探討能量、動量、角動量等基本物理量如何在量子尺度上展現齣離散化的特性，這與我們日常經驗中的連續變化截然不同。 第二章：疊加與糾纏——超越直覺的奇異現象 量子世界最引人入勝的特質之一便是疊加態。想象一個硬幣，在拋齣後落地之前，它既可以是正麵朝上，也可以是反麵朝上，甚至同時處於這兩種狀態的疊加。量子粒子更是如此，一個電子可以同時處於多個位置，一個原子可以同時擁有多個能量級彆。我們將深入淺齣地解釋疊加態的概念，以及測量行為如何迫使量子係統“坍縮”到一個確定的狀態。 更令人費解的是量子糾纏。當兩個或多個粒子發生糾纏後，它們之間會建立起一種神秘的聯係，無論相隔多遠，它們的狀態都將相互關聯。測量其中一個粒子的狀態，會瞬時地影響到另一個粒子的狀態，這種“鬼魅般的超距作用”曾讓愛因斯坦深感睏惑。我們將通過生動的比喻和巧妙的實驗設計，來揭示糾纏的本質，並探討它在未來量子信息技術中的巨大潛力。 第三章：波粒二象性——光與物質的雙重身份 經典物理學將波和粒子視為截然不同的概念。波是連續的能量傳播，而粒子是具有確定位置和質量的物質點。然而，在量子世界，這種區分變得模糊。光既錶現齣波的乾涉和衍射特性，又呈現齣粒子的碰撞和傳遞能量的行為。電子、質子等物質粒子同樣具有波的性質，它們可以通過雙縫實驗展現齣乾涉圖樣。 本章將詳細闡述波粒二象性，這是量子力學中最核心的概念之一。我們將探討德布羅意的物質波假設，以及如何通過薛定諤方程來描述粒子的波動行為。理解波粒二象性，是理解量子世界所有奇妙現象的鑰匙。我們將分析一些經典的實驗，如電子衍射實驗，來直觀地感受這種令人驚嘆的物理現實。 第四章：不確定性原理——現實的模糊邊界 海森堡的不確定性原理是量子力學中又一個顛覆性的發現。它指齣，我們不可能同時精確地知道一個粒子的某些成對的物理量，例如位置和動量。如果我們越精確地測量粒子的位置，那麼我們對它動量的瞭解就會越模糊，反之亦然。這並非測量技術的限製，而是宇宙本身固有的屬性。 我們將深入探討不確定性原理的意義，它意味著在微觀世界，確定性被概率所取代。我們無法預測單個粒子的精確運動軌跡，隻能計算它在某個區域齣現的概率。這種內在的模糊性，是量子世界的基石，也帶來瞭深刻的哲學思考。我們將討論不確定性原理在原子結構、粒子衰變等現象中的體現。 第五章：量子隧道效應——穿牆而過的奇跡 在經典物理學中，一個物體要越過一個能量壁壘，必須擁有足夠大的能量。然而，在量子世界，粒子擁有“穿牆而過”的奇特能力，即使其能量不足以翻越障礙，它也有一定的概率齣現在障礙的另一側。這就是量子隧道效應。 本章將詳細解釋量子隧道效應的原理，並探討其在核物理、半導體器件等領域的實際應用。例如，掃描隧道顯微鏡（STM）正是利用瞭量子隧道效應，實現瞭對原子尺度錶麵的高精度成像。我們將看到，這種看似“不可能”的現象，在現實世界中發揮著至關重要的作用。 第六章：原子與分子的量子模型——結構的奧秘 我們習以為常的原子和分子結構，其背後是精妙的量子力學原理在支撐。電子在原子核外的分布並非確定的軌道，而是以概率雲的形式存在。每個電子隻能占據特定的能量軌道，這解釋瞭原子光譜的離散性。 本書將深入講解量子力學如何成功地解釋瞭原子的穩定性和化學鍵的形成。我們將介紹原子軌道的概念，如s軌道、p軌道、d軌道等，以及它們如何組閤形成分子軌道。理解這些量子模型，是我們理解物質性質、化學反應以及生命過程的基礎。 第七章：從基礎到應用——量子世界的現實影響 量子理論不僅僅是抽象的數學公式和令人睏惑的現象，它已經深刻地改變瞭我們的生活。從激光器、晶體管到核磁共振成像（MRI），再到未來的量子計算機和量子通信，量子世界的發現催生瞭無數顛覆性的技術。 在本章，我們將審視量子理論的廣泛應用。您將瞭解到，我們日常生活中使用的許多高科技産品，其核心技術都離不開量子力學原理。我們將展望量子技術未來的發展方嚮，例如如何利用量子疊加和糾纏來實現超強的計算能力，以及如何構建無法被竊聽的量子通信網絡。 第八章：量子世界的哲學思考——現實的本質 量子力學的齣現，不僅挑戰瞭我們對物理世界的直觀理解，也引發瞭深刻的哲學思考。觀測者的角色、概率的本質、實在性的定義，這些古老的問題在量子物理的語境下被賦予瞭新的含義。 我們將探討關於量子力學解釋的爭議，例如哥本哈根解釋、多世界解釋等。這些不同的解釋，反映瞭科學傢們對於量子實在性的不同理解。本書將引導讀者思考，量子世界是否揭示瞭我們宇宙的更深層次的本質，以及我們作為觀測者在構建現實中的作用。 《光影的低語：探索物質世界的微觀奧秘》將是一次充滿智慧和啓迪的閱讀體驗。它將帶領您穿越時空的界限，深入到原子和亞原子粒子的奇妙世界，揭示隱藏在宏觀現實之下的深刻規律。無論您是物理學愛好者，還是對科學的未知領域充滿好奇，本書都將為您打開一扇通往全新認知的大門，讓您以一種前所未有的視角來理解我們所處的世界。

評分☆☆☆☆☆

這本書的裝幀和排版也值得稱贊，拿到手上就能感受到齣版方的用心。紙張的質量很好，即便是長時間閱讀也不會感到眼睛疲勞，圖錶的清晰度極高，綫條和細節都展現得淋灕盡緻。內容上，它似乎更加側重於理論體係的構建，而非追逐最新的工業熱點。這反而成瞭一大優點，因為它提供瞭一個堅實的地基，讓你能夠從容應對未來任何新技術的迭代。書中對於傅裏葉變換在頻域濾波中的應用闡述得極其透徹，從二維離散傅裏葉變換（DFT）的性質到如何設計理想、巴特沃斯和高斯濾波器，每一步都經過瞭嚴謹的數學推導，保證瞭讀者對頻域操作的物理意義有深刻的領悟。當我嘗試將書中的理論應用於我的遙感圖像處理項目中時，發現過去睏擾我的許多模糊問題都迎刃而解，那種茅塞頓開的感覺非常棒。這本書，是那種需要靜下心來，慢慢品味纔能體會到其深厚的內功的經典之作。

評分☆☆☆☆☆

這是一本充滿洞察力的著作，它巧妙地平衡瞭理論的深度與實踐的可操作性。我特彆欣賞作者對圖像質量評價指標的梳理，不僅僅是列舉瞭PSNR和SSIM，而是詳細分析瞭這些指標背後的感知模型差異，以及它們在不同場景下（比如醫學影像對比自然照片）的適用性邊界。書中對小波變換在多分辨率分析中的應用講解得細緻入微，特彆是在處理圖像的突變和紋理細節方麵，小波基的選擇對最終效果的影響被分析得非常到位。另外，書中對圖像加密和水印技術也做瞭簡要但精到的介紹，這部分內容為我後續的研究方嚮提供瞭一個很好的引子。總的來說，這本書不是那種讀完就束之高閣的快餐讀物，它更像是一個可以隨時迴去查閱、參考和激發新想法的知識寶庫。閱讀過程本身就是一種享受，它提升的不僅是知識量，更是分析和解決問題的思維框架。

評分☆☆☆☆☆

我閱讀瞭市麵上許多關於視覺計算的專著，但很少有能像這本一樣，在保持學術嚴謹性的同時，還兼顧瞭閱讀的趣味性。作者的筆觸非常生動，行文流暢自如，仿佛一位經驗豐富的前輩在耐心指導你如何雕琢一副數字影像。書中對於色彩空間理論的探討尤為深入細緻，遠遠超齣瞭標準的RGB或HSV模型的介紹，觸及到瞭人眼視覺係統的生物學基礎，這使得我對圖像的感知有瞭全新的理解。其中關於噪聲模型與抑製方法的論述，簡直是教科書級彆的範本，它不僅羅列瞭常見的濾波器，更重要的是，它剖析瞭每種濾波器背後的統計學假設，讓你明白“為什麼”這個方法有效，而不是僅僅停留在“怎麼用”的層麵。我尤其欣賞作者在討論圖像復原技術時，引入瞭馬爾可夫隨機場（MRF）的觀點，用一種概率的視角來重構缺失信息，這種跨學科的融閤極大地拓寬瞭我的思維邊界。讀完後感覺自己的工具箱裏裝滿瞭最趁手的利器。

評分☆☆☆☆☆

坦白說，這本書的閱讀門檻不低，它對讀者的綫性代數和概率統計基礎有著一定的要求，但如果你願意投入時間去啃下這些基礎，這本書給予你的迴報是巨大的。作者在探討圖像壓縮標準時，並沒有停留在JPEG或MPEG的錶麵介紹，而是深入挖掘瞭離散餘弦變換（DCT）的理論基礎以及其在信息熵編碼中的優化策略，這種深度挖掘體現瞭作者紮實的學術功底。其中有一個章節專門討論瞭圖像分割中的迭代優化方法，將經典的水平集方法與現代的深度學習中的梯度下降策略進行瞭有趣的對比，顯示齣作者對技術發展脈絡的清晰把握。最讓我印象深刻的是，作者在介紹形態學操作時，引入瞭非綫性的集閤論觀點，使得原本看起來有些機械的“腐蝕”和“膨脹”操作，變得充滿瞭數學美感和邏輯性。這本書更像是一本武功秘籍，裏麵記載的招式都屬於內功心法，雖然初學不易，但一旦練成，威力無窮。

評分☆☆☆☆☆

這本書簡直是圖像處理領域的一股清流，內容編排得極為精妙，從基礎概念的梳理到高級算法的深入探討，層層遞進，邏輯清晰得讓人佩服。尤其是作者在講解那些復雜的數學模型時，總能找到最直觀、最貼近實際應用的類比，使得即便是初學者也能迅速抓住核心思想。我記得有幾章專門講到瞭邊緣檢測和特徵提取的最新進展，書中不僅詳細闡述瞭理論基礎，還附帶瞭大量的Python代碼示例，這些代碼注釋詳盡，可以直接拿來修改套用，極大地加速瞭我的學習和實踐進程。更難能可貴的是，作者並沒有沉溺於晦澀的理論堆砌，而是花瞭相當篇幅討論瞭不同算法在實際工程中的優缺點權衡，比如在內存受限環境下如何優化捲積核的大小，或者在處理海量數據流時如何選擇異步處理的策略。這本書完全可以作為一本工具書來鎮宅，需要迴顧某個具體算法時，翻開就能找到精準的解答和實戰參考。對於想係統性提升自己圖像分析能力的研究生或工程師來說，這無疑是一本不可多得的寶藏。