实时信号处理系统设计 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:西安电子科技大学出版社

作者:苏涛、何学辉、吕林夏/国别：中国大陆

出品人:

页数:292

译者:

出版时间:2006-5

价格:25.00元

装帧:简裝本

isbn号码:9787560616575

丛书系列:

图书标签:

• 信号处理
• 实时系统
• 系统设计
• 数字信号处理
• 嵌入式系统
• FPGA
• DSP
• 通信系统
• 控制系统
• 算法实现

《数据可视化交互技术与应用解析》 内容概述： 本书深入探讨了数据可视化领域的核心技术、关键理论以及广泛的应用实践。内容涵盖了从基础的数据准备与清洗，到高级的交互式可视化设计原则，再到不同行业领域的实际案例分析，旨在为读者提供一个全面、系统且实用的数据可视化知识体系。 第一部分：数据可视化基础理论与方法 本部分旨在建立读者对数据可视化的基本认知，理解其重要性、发展历程以及核心原理。 第一章：数据可视化的基石 1.1 什么是数据可视化？ 定义与目的：清晰阐述数据可视化的概念，强调其将抽象、复杂的数据转化为直观、易懂的图形或图像的过程，以及其在信息传达、洞察发现、决策支持等方面的核心作用。 发展历程：简要回顾数据可视化从早期图表绘制到现代交互式、沉浸式表现形式的演变，梳理关键技术节点和理论突破。 为何需要数据可视化：探讨在信息爆炸时代，人类认知能力的局限性，以及可视化如何帮助我们克服这些局限，高效理解数据。 1.2 可视化基本原则与认知科学 格式塔原理在可视化中的应用：深入讲解格式塔（Gestalt）感知原理，如接近性、相似性、封闭性、连续性、对称性等，以及如何利用这些原理来组织和呈现数据，使图形更具可读性和信息传达效率。 图形符号的有效性：分析不同图形元素（点、线、面、颜色、形状等）所承载的信息量和感知负荷，讨论如何根据数据类型和目标受众选择最合适的图形符号。 认知负荷管理：强调在设计可视化时，应尽量减少不必要的认知负荷，让用户能够快速理解图表所传达的信息，而非被复杂的视觉元素所困扰。 色彩理论与心理学：系统介绍色彩的属性（色相、饱和度、明度）、色彩搭配原则（对比、和谐）、色彩在数据可视化中的应用（编码、强调、分组），以及色彩所引发的心理联想与情绪反应。 1.3 数据类型与可视化适配 数据分类：详细介绍不同类型的数据，包括数值型（连续、离散）、分类型（名义、有序）、时间序列数据、地理空间数据、文本数据等。 可视化图表与数据类型的对应关系：梳理不同可视化图表（如散点图、折线图、柱状图、饼图、热力图、地图、树状图、网络图等）最适合表达的数据类型和关系，讲解选择图表的逻辑依据。 多维数据可视化挑战：探讨如何有效地表示和探索包含多个变量的数据集，介绍一些处理高维数据的可视化策略。 1.4 数据准备与预处理 数据清洗：讲解如何识别和处理数据中的缺失值、异常值、重复值，以及数据格式不一致等问题，确保数据的准确性和可用性。 数据转换与聚合：介绍数据转换技术，如归一化、标准化、对数转换等，以及如何对数据进行聚合（求和、平均、计数）以适应不同层级的可视化需求。 数据结构化：讨论如何将原始数据转换为适合可视化工具处理的数据格式，如表格、JSON、CSV等。 第二部分：交互式数据可视化设计与实现 本部分重点关注如何通过交互设计，增强数据可视化的动态性、探索性和用户参与度。 第二章：交互设计理论与模式 2.1 交互设计的核心要素 用户中心设计理念：强调以用户需求、用户能力和用户目标为导向进行可视化设计。 七个基本用户界面设计原则（Norman's Principles）的引申：分析这些原则（可见性、反馈、约束、映射、一致性、表单设计、效率）在交互可视化设计中的指导意义。 信息架构与用户流程：讲解如何构建清晰的信息架构，设计直观的用户操作流程，引导用户有效地探索数据。 2.2 常见的交互操作类型 选择与过滤：讲解点选、框选、滑块、下拉菜单等过滤方式，以及它们如何帮助用户聚焦特定数据集。 缩放与平移：阐述如何通过缩放（Zooming）和导航（Panning）功能，让用户能够从宏观概览到细节深入地查看数据。 高亮与链接：介绍高亮显示（Highlighting）和刷选（Brushing）等联动交互，以及如何通过链接不同视图来揭示数据之间的关联。 详情查询与工具提示（Tooltips）：讲解如何通过点击或悬停来获取数据的详细信息，以及有效的工具提示设计。 动态图表与动画：探讨动画在数据呈现中的作用，如何使用动画来展示趋势变化、过程演进或数据更新，以及需要注意的动画设计陷阱。 2.3 交互可视化设计模式 概览-细节（Overview+Detail）：介绍如何设计包含全局概览和局部细节视图的联动系统，让用户可以快速了解整体情况并深入研究局部。 多视图联动（Multiple Views）：探讨如何利用多个视图从不同角度展示同一数据集，并通过交互实现视图间的同步更新与联动。 分面（Faceting）：解释如何通过将数据按照不同维度进行分割，生成一系列相似的子图，以进行并行比较。 度量选择与变换：介绍允许用户动态选择展示的度量以及对度量进行变换（如比例、百分比）的交互模式。 2.4 用户体验（UX）在交互可视化中的重要性 可用性与易用性：强调交互设计应追求高可用性和易用性，降低用户的学习成本和操作难度。 用户参与度和满意度：分析优秀的交互设计如何提升用户参与度，激发用户的探索兴趣，并最终提高用户对数据分析结果的满意度。 可访问性（Accessibility）：考虑为残障人士设计可访问的可视化界面。 第三章：可视化工具与技术选型 3.1 主流可视化工具介绍 商业智能（BI）工具：Tableau, Power BI, Qlik Sense等，分析其特点、适用场景及核心功能。 编程库与框架： Python生态：Matplotlib, Seaborn, Plotly, Bokeh, Altair等，及其在数据探索和定制化可视化中的优势。 JavaScript生态：D3.js, Chart.js, ECharts, Vega-Lite等，及其在Web端的强大表现力和交互能力。 R生态：ggplot2, Shiny等。 地理空间可视化工具：ArcGIS, QGIS, Leaflet, Mapbox等。 3.2 选择合适工具的考量因素 项目需求与复杂度：根据数据量、可视化类型、交互需求和定制化程度来选择。 技术栈与团队能力：考虑现有技术环境和团队成员的熟悉程度。 性能与可扩展性：评估工具处理大规模数据和支持复杂交互的能力。 成本与许可：权衡商业工具的成本与开源工具的免费使用。 3.3 构建交互式可视化流程 数据接入与处理：讲解如何使用选定的工具导入、清洗和转换数据。 图表设计与配置：介绍如何选择合适的图表类型，配置数据映射、视觉编码和美学属性。 交互逻辑实现：演示如何在工具或代码中实现选择、过滤、缩放、联动等交互功能。 性能优化与部署：讨论如何优化可视化加载速度和渲染性能，以及将可视化部署到Web端或其他平台。 第三部分：行业应用与案例分析 本部分通过丰富的实际案例，展示数据可视化在不同领域的应用价值，帮助读者理解理论如何转化为实践。 第四章：商业与金融领域的可视化应用 4.1 市场营销与客户分析 客户细分与画像：如何通过可视化展示客户特征、购买行为和生命周期。 营销活动效果评估：可视化追踪广告投放ROI、转化率、用户参与度等关键指标。 销售业绩分析：仪表板设计，展示销售额、利润、区域表现、产品趋势等。 4.2 金融交易与风险管理 股票价格趋势与技术指标可视化：折线图、K线图、MACD、RSI等。 投资组合表现分析：通过散点图、气泡图、树状图展示资产配置、收益与风险。 欺诈检测与异常交易预警：利用网络图、热力图、异常点检测可视化。 4.3 运营与供应链管理 生产线效率监控：实时仪表板展示产量、良品率、设备状态。 库存与物流可视化：地图可视化展示仓库位置、货物追踪、运输路线优化。 客户服务质量分析：展示投诉率、响应时间、满意度等指标。 第五章：科学研究与公共服务领域的可视化 5.1 生物医学与健康科学 基因组学数据可视化：DNA序列图、基因表达谱、蛋白质相互作用网络。 疾病传播模式分析：时空动态地图、传播链可视化。 临床试验结果呈现：表格、图表、生存曲线等，清晰展示疗效与副作用。 5.2 环境科学与气候变化 气象数据可视化：温度、降雨、风力等的时间序列图、地图、动画。 污染监测与溯源：空气质量指数（AQI）地图、污染物扩散模拟。 地球系统科学：地质构造、海洋洋流、卫星遥感数据可视化。 5.3 城市规划与智慧交通 城市人口密度与分布：热力图、地理空间聚类。 交通流量与拥堵分析：实时交通地图、OD（Origin-Destination）矩阵可视化。 公共设施覆盖率分析：地图叠加显示学校、医院、公园等。 5.4 政府与社会科学 社会经济指标分析：人口普查数据、贫困率、就业率可视化。 舆情监测与分析：社交媒体话题趋势、情感倾向可视化。 政策影响评估：通过对比分析图表展示政策前后数据变化。 第六章：高级可视化技术与未来趋势 6.1 三维可视化与虚拟现实（VR）/增强现实（AR） 三维数据场景构建：介绍在医学影像、地理信息、工程模拟等领域的应用。 VR/AR在数据探索中的潜力：沉浸式数据分析体验，直观理解复杂空间结构。 6.2 网络与图数据可视化 图算法与可视化：节点连接度、社区检测、路径分析等。 社交网络、知识图谱、基础设施网络的可视化。 6.3 实时与流式数据可视化 处理高吞吐量、低延迟数据的挑战。 仪表板的实时更新机制与性能考量。 6.4 数据可视化伦理与偏差 如何避免误导性可视化：图形的刻意扭曲、隐藏信息、不当的轴尺度选择。 数据可视化中的偏见问题：如何识别和减少算法和数据本身带来的偏见。 保护用户隐私的考虑。 6.5 未来发展方向 人工智能（AI）与机器学习（ML）在可视化中的融合：自动化可视化推荐、智能洞察发现。 自然语言交互与可视化（NLID）：通过自然语言指令生成可视化。 叙事性可视化（Data Storytelling）：将数据洞察转化为引人入胜的故事。 本书特色： 理论与实践紧密结合： 每一项技术都配有清晰的理论解释和实际应用场景。 丰富的案例研究： 覆盖多个行业，提供真实世界的数据可视化解决方案。 关注交互设计： 强调用户体验，指导读者设计直观、高效的交互式可视化。 工具选型指南： 提供主流可视化工具的比较与选择建议。 前瞻性视角： 探讨新兴技术和未来趋势，帮助读者保持在领域前沿。 无论您是数据分析师、产品经理、UI/UX设计师、软件工程师，还是对数据可视化充满兴趣的研究者，本书都将为您提供一套坚实的理论基础、实用的技术指南和广阔的视野。通过阅读本书，您将能够更有效地将数据转化为有价值的洞察，并将其以最直观、最引人入胜的方式呈现给他人。

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这本书的另一个显著优点，在于它对“实时性”这一核心约束条件的哲学性探讨。很多书籍只是将实时性定义为“在截止时间内完成”，但本书更进一步，探讨了在资源受限的环境下，如何在高优先级任务和低优先级任务之间进行精妙的权衡取舍。比如，在设计一个低功耗传感器节点的信号预处理模块时，书中详细分析了使用固定点运算替代浮点运算所带来的精度损失与功耗节省之间的帕累托最优解。这种强调在不确定性（如硬件波动、环境噪声）下做出“次优但可靠”决策的思维方式，对于从事嵌入式系统和物联网（IoT）领域的设计师来说，是极其宝贵的。它教会我们，在现实世界中，完美往往是昂贵的，而如何优雅地处理“不完美”，才是真正衡量系统设计水平的标准。这本书真正做到了指导读者构建出“健壮且高效”的信号处理方案。

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这本书的理论深度真是令人印象深刻。作者没有止步于浮于表面的概念介绍，而是深入剖析了各种算法背后的数学原理和物理意义。比如，在讨论快速傅里叶变换（FFT）时，它不仅仅给出了算法的流程图，还详细推导了其复数运算的复杂性优化过程，以及如何在实际系统中处理有限精度带来的误差累积问题。对于像我这样，希望从“会用”到“精通”的工程师来说，这种详实的理论支撑至关重要。我尤其欣赏它对时域、频域、小波域等多域变换的系统性对比，这帮助我清晰地理解了不同分析工具的适用场景和局限性。整本书的行文逻辑非常严谨，每一个新的概念都建立在前一个知识点的基础上，读起来像是在攀登一座知识的阶梯，每一步都踏实有力。唯一的小遗憾是，某些高级滤波器的推导部分，如果能配上更直观的物理模型图示，或许能帮助初学者更快地建立直觉认知。不过，对于追求硬核知识的读者而言，这无疑是一本可以反复研读的参考宝典，值得纳入案头常备之列。

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从排版和阅读体验的角度来看，这本书的设计实在称得上是精良的典范。纸张的质感、字体的选择，都体现出出版社对专业读者的尊重。图表的清晰度是衡量技术书籍优劣的关键指标，而这本书在这方面做得近乎完美。无论是复杂的信号流图、时频分析的二维图谱，还是电路模块的连接示意图，线条都锐利清晰，注释精准到位，完全避免了以往一些技术书籍中那种模糊不清、难以辨认的排版问题。更值得称道的是，作者在引入新的数学符号时，都配有清晰的符号表或在首次出现时就给出明确的定义，这大大减少了读者在阅读过程中频繁回溯查找定义的困扰。这种对细节的极致追求，无疑极大地提升了长时间阅读的舒适度和学习效率。它让阅读技术资料不再是一种负担，而变成了一种享受知识构建过程的愉悦体验。

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这本书在描述现代信号处理前沿进展方面的视野非常开阔。它没有固守经典的经典滤波器理论，而是花了大量篇幅探讨了适应性算法和盲源分离技术在现代通信和雷达系统中的应用。我对其中关于最小均方误差（LMMSE）估计器的深入剖析印象深刻，作者不仅解释了其收敛性分析，还巧妙地将其与卡尔曼滤波进行了横向比较，指出了两者在模型依赖性上的本质区别。此外，书中对于如何利用并行计算架构（如GPU或异构多核处理器）来加速那些计算密集型的谱分析算法，也给出了非常具有前瞻性的探讨。这种将经典理论与新兴计算范式相结合的写作手法，使得这本书的时效性远超一般的教材。它促使我重新审视了我们当前系统设计中可能存在的性能瓶颈，并激发了探索使用更先进的机器学习方法进行特征提取的兴趣。阅读此书，就像是给自己进行了一次关于未来技术趋势的深度“充电”。

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这本书的实战指导性，绝对是同类书籍中的一股清流。它没有沉溺于理论的象牙塔，而是非常贴合工业界对实时处理的苛刻要求。从系统架构的选型，到具体硬件平台（如DSP或FPGA）的资源约束分析，书中都给出了非常详尽的案例和建议。我特别关注了关于嵌入式系统中的中断延迟管理那一章，作者通过对比不同操作系统（RTOS）的任务调度策略对信号流实时性的影响，提供了大量可操作的优化技巧，比如如何利用DMA提高数据吞吐率而避免CPU的过度干预。这些内容对我目前负责的某个高精度传感器数据采集项目帮助极大，我们成功地利用书中的方法，将关键路径的时延降低了近30%。书中大量的代码片段和配置截图，也大大降低了我们进行原型验证的时间成本。与其说这是一本教科书，不如说它更像是一份资深架构师手把手传授的“实战手册”，对于希望快速将理论转化为稳定产品的工程师而言，这本书的价值难以估量。

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