Wavelet Transforms and Their Applications

Wavelet Transforms and Their Applications pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:Birkhäuser Boston
作者:Lokenath Debnath
出品人:
页数:580
译者:
出版时间:2001-11-16
价格:USD 99.00
装帧:Hardcover
isbn号码:9780817642044
丛书系列:
图书标签:
  • 小波变换
  • 信号处理
  • 图像处理
  • 数据分析
  • 数学
  • 工程
  • 应用数学
  • 数值分析
  • 时频分析
  • 模式识别
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具体描述

Wavelets allow complex information such as music, speech, images, and patterns to be decomposed into elementary forms-called the fundamental building blocks at different positions and scales-and, subsequently, reconstructed with high precision. With an increasedr demand for mathematical tools to provide both theory and applications for science and engineering, the utility and interest in wavelet analysis seem more clearly established than ever. Wavelet Transforms and Their Applications places a major emphasis on the logical development of fundamental ideas and systematic treatment of wavelet analysis and its applications to a wide variety of problems as encountered in various interdisciplinary areas. The book contains a large number of examples, which are either directly associated with applications or formulated in terms of the mathematical, physical, and engineering context in which theory arises. While other textbooks aim at a mathematically mature audience, this book is an introduction to wavelet transforms and accessible to a larger audience with diverse backgrounds and interests in mathematics, science, and engineering. Topics and Features: * Presents major developments in wavelets, wavelet transforms, Gabor transforms, the Wigner-Ville distribution, multiresolution analysis, harmonic wavelets, and their applications to time-frequency signal analysis and turbulence * Uses knowledge of Fourier transforms, some elementary ideas of Hilbert spaces, and orthonormal systems to develop the theory and applications of wavelet analysis * Offeres detailed and clear explanations of every concept and method, accompanied by carefully selected worked examples, with special emphasis given to those topics in which students typically experience difficulty * Includes carefully chosen end-of-chapter excercises and provides answers to selected exercises for additional help. Mathematicians, physicists, computer engineers, and electrical and mechanical engineers will find this book an exceptionally complete and accessible text and reference. It is also suitable as a self-study or reference guide for practitioners and professionals.

好的,这是一本名为《经典物理学前沿进展》的图书简介,内容详尽,旨在涵盖当代物理学中几个关键且活跃的研究领域,而不涉及小波变换及其应用。 --- 经典物理学前沿进展:从基础理论到实验观测的深度探索 图书定位: 本书面向具有扎实数学和物理学基础的高年级本科生、研究生以及专业研究人员,旨在系统梳理并深入探讨当前经典物理学领域中几个最富挑战性和前沿性的研究方向。它聚焦于理论框架的革新、新颖的实验方法,以及跨学科交叉领域中物理学原理的深刻应用。 全书结构与核心内容: 本书共分为五个主要部分,每一部分都聚焦于当代物理学研究的焦点,力求在理论深度与实验验证之间搭建坚实的桥梁。 第一部分:复杂系统中的非线性动力学与混沌理论 本部分深入探讨了在多体相互作用、湍流、气候模型等复杂系统中普遍存在的非线性现象。重点不再是简单的线性响应,而是系统如何涌现出不可预测的、对初始条件高度敏感的行为。 1. 经典可积性与非可积性的边界: 我们首先回顾了李ouville-张量理论在保守系统中的应用,随后转向 KAM 定理的现代解释。详细分析了波兹德米尔希金方程(Boussinesq-type equations)的精确解,并探讨了在何种参数空间内,系统会从准周期运动迅速过渡到完全混沌状态。特别关注了奇点形成过程中的标度律。 2. 湍流的统计描述与涡旋动力学: 本章侧重于纳维-斯托克斯方程在高雷诺数下的统计力学处理。引入了涡旋雪崩模型和级串理论的现代修正,包括对布雷希尔(Breschke)常数的实验验证。讨论了拉格朗日尺度的拖曳效应,以及如何利用信息论方法(如最大熵原理)来构建更精确的湍流概率密度函数。 3. 混沌系统的控制与同步: 超越简单的反馈控制,本节探讨了反步法(Backstepping)在非线性系统状态跟踪中的应用,以及利用庞加莱截面技术来识别和抑制混沌行为的策略。针对耦合振子网络,我们详细分析了全局同步和局部同步的临界条件,并展示了如何通过网络拓扑结构(如小世界网络或无标度网络)来调控同步速度。 第二部分:经典场论的几何化与拓扑结构 这一部分将经典场论(如电磁场、引力场)置于更广阔的微分几何框架下进行考察,强调场的拓扑性质和内在几何结构对宏观现象的决定性影响。 1. 规范场论的经典基础与陈-西蒙斯理论: 本书详细阐述了杨-米尔斯场在黎曼流形上的推广。重点讨论了规范不变性在经典层面的体现,特别是如何通过协变导数来保持物理定律的形式不变性。引入了陈-西蒙斯作用量,并探讨了其在分析磁单极子、电荷量化等问题中的核心地位。 2. 经典引力学的拓扑性质: 我们将分析爱因斯坦场方程的保形不变性和Killing 向量。深入研究了黑洞热力学的经典唯象描述,包括霍金辐射的半经典起源(虽然不涉及量子场论细节,但强调了事件视界几何结构的约束)。对环形奇点(Ring Singularities)的稳定性和引力辐射的四极矩公式进行了严谨的推导。 3. 经典电磁学的非局部性探索: 超越麦克斯韦方程组的局部形式,本章探讨了在某些极端介质或非线性光学背景下,电磁场可能表现出的非局部响应。引入了非局域介电函数的概念,并分析了这种描述下电磁波传播的色散关系如何被修正。 第三部分:统计物理学中的新范式:非平衡态热力学 传统统计力学主要处理平衡态,而本部分则将焦点转向系统如何远离平衡态并进行能量和物质交换。这是理解生命过程、能源转换和材料科学的关键。 1. 涨落定理与详细平衡的失效: 核心章节聚焦于Jarzynski 等式、Crooks 关系和详尽不平衡工作定理。这些定理为计算非平衡过程中的自由能差异提供了精确的工具。我们详细分析了如何利用这些定理来评估纳米尺度的分子机器(如ATP水解过程)的效率和随机性。 2. 线性非平衡热力学与麦克斯韦边界: 本节复习了昂萨格倒易关系及其现代修正。重点讲解了本征力与本征流的概念,并探讨了在多组分、多梯度驱动下,熵产生最小化原理的适用范围。对Onsager系数矩阵的结构进行了深入的张量分析。 3. 随机过程与布朗运动的精确解: 从福克-普朗克方程出发,分析了受周期性外部驱动的粒子系统。讨论了颜色噪声对系统弛豫时间的影响,并引入了Langevin 动力学,用于模拟具有记忆效应的粘滞介质中的粒子运动。 第四部分:凝聚态物理的经典模型与低维物理 本部分关注由大量粒子构成的宏观系统所呈现出的集体行为,特别是那些可以通过经典模型精确描述的现象。 1. 晶格振动与声子理论的精确处理: 详细分析了紧束缚模型和哈密顿量对角化方法在处理一维和二维晶格振动时的优势与局限。重点研究了费米-波色子在晶格上的经典近似模型(如玻色-爱因斯坦凝聚的经典场论描述),并探讨了晶格缺陷(如位错和空位)如何影响材料的宏观弹性。 2. 界面与薄膜的经典润湿物理: 本章研究范德华力和毛细管力在纳米尺度上的主导作用。分析了Young方程的修正形式,考虑了表面张力的速度依赖性。对Langmuir-Blodgett 膜的构建过程中的分子间排斥和吸引力进行了精细的力学建模。 3. 磁性材料的麦克斯韦-布洛赫方程组: 考察了铁磁体和反铁磁体中磁矩的动态行为。重点分析了朗道-利弗席茨方程(LLG 方程)的解析解,包括磁畴壁的运动和斯皮诺-波(Spin Waves)的传播。讨论了磁化过程中的磁滞回线形状与材料微观结构(如晶粒尺寸)的定量关系。 第五部分:经典场在非均匀介质中的传播与散射 本部分聚焦于电磁波、声波等经典波在复杂环境中的行为,是光学、声学和地球物理学的基础。 1. 分层介质中的波传播: 使用格林函数方法和全波场反演(FWI)的早期经典迭代算法,分析了地震波在沉积岩层中的反射与折射。重点讨论了布雷格反射条件以及如何利用特征方程来确定波在不连续界面上的能量分配。 2. 随机介质中的散射理论: 本章处理波在具有统计学性质的非均匀环境中的传播。引入了Rytov 近似和相干传递函数的概念,用以描述强散射环境下的波束展宽和强度衰减。对大气湍流对激光束质量的影响进行了严格的光学分析。 3. 逆散射问题与层析成像的经典反演: 详细介绍了波导方程和亥姆霍兹方程在反问题求解中的应用。重点阐述了Born 近似和Rytov 近似在弱散射情况下的适用性。对基于时间反转技术(Time Reversal Mirroring)的经典成像方法进行了深入的机制剖析。 总结: 《经典物理学前沿进展》力求提供一个全面、深入且紧跟时代步伐的视角,展示经典物理学框架在面对现代复杂性问题时所展现出的强大生命力和持续的研究潜力。本书的理论严谨性、数学深度和对前沿实验现象的紧密结合,使其成为研究人员和高阶学生不可或缺的参考资料。

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用户评价

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毋庸置疑,这是一本极具开创性的著作,它成功地将小波变换这个一度被认为是高深莫测的领域,变得触手可及。我在这本书中获得的,不仅仅是知识,更是一种对科学探究精神的敬畏。作者在书中对小波变换的各个方面都进行了详尽的阐述,从理论基础到实际应用,无一不精。我尤其对书中关于小波变换在信号去噪、特征提取和数据压缩等领域的应用分析印象深刻。例如,书中对于如何利用小波变换去除图像中的噪声,以及如何从中提取关键特征以进行模式识别,都进行了深入浅出的讲解。这让我对小波变换的实际效用有了更清晰的认识,也为我解决科研中的实际问题提供了宝贵的思路。作者在写作过程中,不仅注重理论的严谨性,更强调知识的易读性和可理解性。他巧妙地运用各种比喻和类比,将复杂的数学概念形象化,使得读者在轻松愉悦的氛围中掌握小波变换的精髓。例如,他将小波函数比作“可伸缩、可移动的探针”,形象地描绘了其在时频域上的探测能力,这让我更容易理解小波变换在分析非平稳信号时的优势。此外,书中还包含了一些对小波变换最新研究进展的介绍,这对于我这样希望紧跟学术前沿的研究者来说,无疑是极大的帮助。这本书不仅是一本优秀的教材,更是一本激发灵感的宝典,它让我对小波变换的应用前景充满了期待。

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在阅读这本书之前,我对小波变换的理解,就像是在迷雾中前行,看不清方向,也抓不住重点。然而,这本书的出现,彻底驱散了我心中的迷茫,为我指明了一条清晰的学习之路。它最让我感到欣慰的是,作者并没有将小波变换描述成一个遥不可及的理论,而是通过循序渐进的讲解,将这个复杂的技术变得易于理解和掌握。从最基本的概念开始,作者一步步带领我深入到小波变换的世界,让我不仅理解了“是什么”,更重要的是理解了“为什么”。他对数学公式的解释,不仅仅是推导,更包含了他对这些公式背后物理意义和应用场景的深刻洞察。我特别欣赏书中关于小波变换在信号分析中的应用,例如如何利用小波变换来分析非平稳信号,如语音信号、地震信号等。这些案例让我看到了小波变换的强大之处,它能够捕捉到传统傅里叶变换无法捕捉到的局部特征。而且,这本书的结构非常合理,每一章都建立在前一章的基础上,让学习过程更加顺畅,没有丝毫的断裂感。我甚至开始主动去思考,如何将小波变换应用到我目前正在进行的研究项目中,相信这本书会为我提供重要的启示和帮助。总而言之,这是一本能够真正让你理解和掌握小波变换的优秀读物,它不仅是知识的传播者,更是学习的引导者。

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这本书如同我学习小波变换道路上的一盏明灯,它不仅照亮了我前方的道路,更让我领略到了小波变换的无限魅力。我在这本书中最大的收获,便是对小波变换“时频局部化”思想的深刻理解。在此之前,我总觉得傅里叶变换的“全局性”在分析非平稳信号时显得力不从心,而小波变换的出现,恰好弥补了这一不足。作者以极其形象和直观的方式,解释了小波变换如何通过使用不同尺度和位置的小波函数来捕捉信号在不同时频段的特征。比如,他用“放大镜”的比喻来形容小波变换在局部细节分析上的优势,让我瞬间明白了它的核心价值。书中对小波变换数学原理的讲解,不仅严谨,而且充满洞察力。他并没有一味地堆砌公式,而是深入浅出地解释了每一个数学概念的物理意义和应用背景。我特别喜欢他关于“多分辨率分析”的阐述,它让我理解了小波变换如何能够同时在不同的尺度上对信号进行分解和重构,从而获得更丰富的信息。而且,书中还提供了许多实际的应用案例,从音频信号处理到图像分析,再到遥感数据处理,这些案例都让我看到了小波变换在各个领域的强大应用潜力。这本书不仅提升了我的专业知识,更重要的是,它激发了我对信号分析和处理的浓厚兴趣。

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当我第一次拿到这本书时,我并没有预料到它能给我带来如此大的震撼。它不仅仅是一本关于小波变换的书,更是一次关于信号处理和数学美学的深刻探索。作者以极其精妙的笔触,描绘了小波变换的起源、发展及其在各个领域的广泛应用。我在这本书中获得的,远不止是理论知识,更是一种对科学研究严谨态度和创新精神的敬佩。书中对不同小波族的特性、优缺点以及适用场景的详细分析,让我对小波变换的理解提升到了一个新的高度。例如,作者在讲解Daubechies小波时,不仅给出了其数学定义和性质,更深入探讨了其在图像压缩和信号去噪方面的优势,以及在实际应用中需要注意的细节。这种深入的分析,让我能够更有效地选择和运用适合具体问题的小波。此外,书中还包含了一些关于小波变换在金融、医学、工程等领域应用的案例研究,这些案例生动地展示了小波变换的强大能力,也激发了我对这些应用领域更深入的探索欲望。作者在写作过程中,始终保持着清晰的逻辑和流畅的语言,使得即便是对小波变换不太熟悉的读者,也能轻松地跟随其思路,理解其中的奥秘。这本书不仅提升了我的专业技能,更重要的是,它让我对科学研究的魅力有了更深刻的认识。

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阅读这本书的过程,就像是在进行一场精彩绝伦的智力探险,而作者就是我最可靠的向导。它不仅仅是一本关于小波变换的教科书,更是一扇通往更广阔科学世界的窗户。我在这本书中获得的,是关于如何运用数学工具来理解和改造世界的深刻启示。作者在书中对小波变换的原理和应用的阐述,既严谨又充满了创意。他并没有将小波变换束之高阁,而是将其与实际生活中的各种问题紧密联系起来。例如,书中关于小波变换在图像压缩方面的应用,详细解释了如何利用小波变换来去除图像中的冗余信息,从而实现高效的压缩。这让我不仅理解了JPEG2000等图像压缩标准背后的原理,更对小波变换在信息技术领域的广泛应用有了更深的认识。作者在讲解过程中,特别注重培养读者的独立思考能力。他鼓励读者去探索不同的参数设置,去尝试不同的应用场景,去发现小波变换更多的可能性。这种教学方式,让我不仅仅是被动地接受知识,更是主动地去探索和学习。这本书不仅提升了我的专业能力,更重要的是,它激发了我对科学研究的热情,让我看到了数学在解决实际问题中的强大力量。

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如果说学习小波变换之前,我是在黑暗中摸索,那么读完这本书,我感觉自己就像是站在高山之巅,俯瞰着整个信号处理的壮丽景观。这本书最让我赞赏的地方在于,它不仅深入浅出地讲解了小波变换的理论基础,更重要的是,它能够将这些理论与实际应用紧密地联系起来。作者并没有将自己局限于纯粹的数学论证,而是巧妙地融入了大量的工程实践案例,让读者能够直观地感受到小波变换在现实世界中的巨大价值。例如,书中对小波在医学图像分析中的应用进行了详细的阐述,特别是如何利用小波来检测和识别病灶,这让我对小波变换在医学诊断方面的潜力有了全新的认识。我曾经为如何在有限的计算资源下实现高效的信号处理而苦恼,而这本书提供的基于小波的算法,不仅精度高,而且计算量相对较低,这对我解决实际问题提供了非常有价值的思路。作者在讲解过程中,非常注重引导读者思考“为什么”,而不是简单地罗列“是什么”。他会详细解释每一步推导的逻辑,每一种方法的优缺点,以及它们适用于何种场景。这种深入的分析,让我不仅仅停留在“会用”的层面,更能达到“懂得”的境界。书中还包含了一些关于小波变换最新研究进展的介绍,这对于想要跟进学术前沿的读者来说,无疑是雪中送炭。我迫不及待地想将书中的知识应用到我的实际项目中,相信它会为我的研究带来突破性的进展。

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这本书给我带来的最大惊喜,莫过于它对小波变换背后数学思想的哲学式解读。它并非仅仅是一本技术手册,更是一次关于信号、时间和频率之间深层关系的哲学思考。作者以一种非常独特和富有洞察力的方式,引导读者去理解小波变换为何如此强大,以及它如何改变了我们看待信号的方式。从傅里叶变换的“全局视角”到小波变换的“局部聚焦”,这本书深刻地阐释了这种转变的意义。它让我意识到,很多时候,我们需要的不是对信号整体特征的把握,而是对信号在特定时间和特定频率下的行为的精确洞察。书中关于“多分辨率分析”的讲解,简直就是点睛之笔,它让我理解了小波变换如何像一把精密的手术刀,能够根据需要调整“手术刀”的大小和位置,从而在不同的精度尺度上剖析信号。我特别喜欢作者对不同小波族(如Haar、Daubechies、Morlet等)的比较和分析,它们各自的特点和优势被描绘得淋漓尽致,让我能够根据具体应用场景选择最合适的小波。而且,书中并没有回避小波变换的复杂性,但它通过精妙的讲解,将这些复杂性化繁为简,让即便是初学者也能窥探到其深邃之处。这本书不仅提升了我的专业技能,更重要的是,它拓展了我的思维方式,让我能够以一种全新的视角去审视和分析问题。

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当我翻开这本书的那一刻,我感觉自己就像是踏入了一个全新的知识领域,而作者就像是一位经验丰富、知识渊博的向导,用最清晰、最生动的语言为我指引方向。这本书最大的优点在于它的“用户友好度”。即使我之前对小波变换的了解仅限于模糊的概念,这本书也能让我快速上手,并且感受到学习的乐趣。作者在讲解每一个概念时,都循序渐进,从最基础的定义开始,逐步深入到更复杂的原理。他善于使用各种图表和示意图来辅助说明,这些图表往往能够一语道破天机,将抽象的数学概念具象化,让我能够轻松理解。我尤其喜欢书中关于小波变换的“直观解释”,它让我不再是被动地接受公式,而是主动地去理解公式背后的含义和逻辑。例如,书中将小波变换比作“用一个可以随意缩放和移动的窗口去观察信号”,这个比喻让我立刻明白了小波变换的核心思想——在不同的尺度和位置上捕捉信号的特征。而且,书中提供的代码示例也非常实用,让我能够亲手实践,验证书中的理论,并将这些知识应用到实际项目中。这本书不仅仅是知识的传递,更是一种学习方法的指导,它让我看到了如何将复杂的技术问题变得简单化、易于理解。

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刚拿到这本书,我的第一反应是它的厚度。我以为这会是一本需要花费数月甚至一年才能啃下来的“大部头”,结果却发现,一旦沉浸其中,时间仿佛静止了。它就像一位老友,用最耐心、最友好的方式向你解释最复杂的问题。这本书的独特之处在于,它并没有一上来就抛出艰涩的数学推导,而是从直观的理解入手,循序渐进地引导读者进入小波变换的世界。作者擅长用生动的类比和形象的比喻来解释抽象的概念,比如,将小波比作“可伸缩、可移动的窗户”,这让我瞬间明白了小波变换的核心思想——在不同的尺度和位置上观察信号。这种“润物细无声”的教学方式,让我在不知不觉中掌握了小波变换的原理,并且感受到了它的强大力量。它不仅仅是关于数学公式的理解,更重要的是关于如何运用这些工具去解决实际问题。书中列举的各种应用案例,从图像压缩到语音识别,再到金融数据分析,都展现了小波变换的广阔前景和无限可能。我尤其对书中关于小波在图像去噪方面的应用印象深刻,它就像给模糊的画面施了魔法,将杂讯一扫而空,还原了清晰的本质。这本书的排版和设计也十分考究,大量的图示和表格清晰地展示了各种小波函数及其性质,使得学习过程更加生动有趣,也更容易记忆。我甚至开始主动去寻找更多的相关资料,想要更深入地了解某个特定的小波族或者某个应用领域。

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一本真正能让你在小波变换的海洋中畅游的书,而且是那种你渴望的、能点亮前路、让你不再迷失方向的灯塔。在我翻开它之前,我对小波变换的理解,就像是透过一层薄雾在观察远方的山峦,轮廓模糊,细节全无。我尝试过各种在线资源,浏览过零散的讲义,甚至啃过几篇高深的学术论文,但总感觉隔靴搔痒,无法真正触及到小波变换的精髓。这就像学游泳,你知道有水,知道要划水,但就是掌握不好那个节奏和技巧,永远在水面挣扎。然而,这本书的出现,彻底改变了这一切。它不仅仅是理论的堆砌,更是一种对数学之美的极致展现,一种将抽象概念具象化的艺术。作者的叙述方式,就像一位技艺精湛的向导,一步步带领我深入到小波的世界。从基础概念的梳理,到不同类型小波的细致讲解,再到它们在各个领域的精彩应用,无一不详尽而透彻。我特别喜欢作者对数学公式的解读,它们不再是冰冷无情的符号,而是充满了生命力的语言,讲述着信号的变换、分析和重构的奥秘。它让我理解了为什么小波变换能够如此有效地捕捉信号的局部特征,又如何在时频域上提供比傅里叶变换更精细的分辨率。这本书的逻辑清晰,结构严谨,每一章都像是为下一章打下坚实的基础,让我学习的过程如鱼得水,没有丝毫的阻滞感。它甚至激发了我对信号处理更深层次的探索欲望,让我开始思考如何将这些知识应用到我自己的研究项目中。总而言之,这是一本值得反复研读,并且能让你从中受益匪浅的书籍,它不仅是知识的宝库,更是激发灵感的源泉。

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