Theory and Approach of Information Retrievals from Electromagnetic Scattering and Remote Sensing pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Springer

作者:Ya-Qiu Jin

出品人:

页数:384

译者:

出版时间:2005-12-22

价格:USD 175.00

装帧:Hardcover

isbn号码:9781402040290

丛书系列:

图书标签:

• 信息检索
• 电磁散射
• 遥感
• 理论
• 方法
• 信号处理
• 雷达
• 微波遥感
• 反演算法
• 地球物理

跨越边界：信息检索与电磁散射的交汇点 导论：信息时代的基石与挑战 在信息爆炸的今天，如何高效、精准地从海量数据中提取所需信息，已成为科学研究与工程实践的核心议题。信息检索（Information Retrieval, IR）技术，这一旨在连接用户需求与信息资源的桥梁，正面临着前所未有的复杂性挑战。传统的基于文本、语义的检索范式在面对多模态、高维度数据，特别是涉及物理世界观测数据时，显得力不从心。 本书《跨越边界：信息检索与电磁散射的交汇点》深入探讨了信息检索理论在处理源自电磁散射和遥感观测数据时的独特机遇与技术难题。它并非聚焦于标准的信息检索系统构建，而是将视角转向一类特殊且极具价值的数据源——由电磁波与物质相互作用产生的信号。 第一部分：电磁散射与遥感数据的物理本质 在深入探讨检索方法之前，理解被检索对象的物理特性至关重要。电磁散射过程，无论是米氏散射、瑞利散射，还是更复杂的几何光学或波动光学散射，都蕴含着关于目标物体的丰富物理信息，如材料成分、几何形状、粗糙度、温度和速度。 第一章：散射理论的数学基础重述 本章首先回顾经典麦克斯韦方程组在散射问题中的应用，并详细阐述了诸如T-矩阵方法、有限元方法（FEM）和矩量法（MoM）等数值求解散射截面的核心原理。重点在于，如何将这些复杂的物理模型转化为可量化的特征向量或数据签名。我们探讨了多频段、多角度观测数据的内在相关性，以及这些数据如何受限于“逆问题”的固有不适定性。 第二章：遥感数据的谱系与预处理 遥感数据，作为电磁散射的宏观体现，涵盖了从微波雷达到光学成像的广泛频谱。本章细致分类了合成孔径雷达（SAR）、激光雷达（LiDAR）以及多光谱/高光谱成像仪所捕获数据的特性差异。针对这些数据固有的噪声、大气效应和几何畸变，本章提供了一套专门化的数据清洗和归一化流程。关键在于，如何设计预处理步骤，以最大程度地保留决定信息内容的“物理指纹”，同时抑制环境干扰。 第二部分：从物理特征到信息表达 传统的信息检索依赖于词袋模型或词嵌入向量。然而，对于电磁散射数据，其“词汇”是物理参数的集合。如何构建一个能有效表征散射特性的信息空间，是本部分的核心。 第三章：散射信号的特征工程与降维 本章聚焦于如何从高维、冗余的原始散射数据中提取出对检索任务最具区分度的特征集。我们引入了基于物理模型反演的特征提取方法，如目标分解技术（Target Decomposition Techniques），它试图将复杂回波分解为“亮度和纹理”等可解释的物理分量。此外，我们深入研究了非线性降维技术，如流形学习在散射数据空间中的应用，以揭示数据内在的低维结构。 第四章：跨模态特征对齐：符号化散射信息 电磁散射数据往往与辅助的、符号化的先验知识（如地理信息、材料数据库）共存。本章探讨了构建“跨模态”特征空间的方法，旨在实现基于物理信号的语义检索。例如，如何将特定频率下的后向散射强度，映射到材料科学数据库中定义的“介电常数”区间，从而实现“找出所有具有类似介电特性的目标”的检索请求。这要求建立稳健的、概率性的特征对齐机制。 第三部分：适应物理约束的信息检索模型 在构建了特征空间后，检索模型的设计必须充分考虑物理过程的非线性和约束性。 第五章：基于物理相似性的度量学习 在信息检索中，相似性度量的选择至关重要。对于电磁数据，欧氏距离或余弦相似度往往不足以反映物理上的接近性。本章引入了专门为散射数据设计的度量函数，这些函数可能基于特定的散射模型残差或信息熵的差异。我们详细分析了如何利用三元组损失（Triplet Loss）等技术，在嵌入空间中保持物理上相似的样本彼此靠近，同时物理差异大的样本保持远距离。 第六章：约束性检索与逆问题求解的结合 信息检索的最终目标通常是逆向推断：给定观测数据，检索出最可能的物理源。本章将标准检索框架（如向量空间模型）与贝叶斯推理和优化方法相结合。我们探讨了如何设计一个检索系统，其中查询不仅是一个特征向量，还包含了一组物理约束（如目标大小范围、观测环境）。系统通过迭代优化，寻找在特征空间中最近，且同时满足所有物理约束的“最佳解释”。这要求检索算法必须具备处理不适定问题的鲁棒性。 第四部分：应用场景与未来展望 本书的最后部分将理论与实践相结合，展示了这些高级检索技术在实际应用中的潜力。 第七章：复杂环境下的目标识别与跟踪 在军事侦察、灾害评估和资源勘探等领域，电磁散射数据是主要的观测手段。本章展示了如何利用本系列方法，从高杂波背景中快速识别特定目标（如不同类型的飞机、土壤水分变化）。特别关注了时间序列散射数据的检索，即如何通过检索历史记录来跟踪目标轨迹和状态变化。 第八章：面向大规模传感网络的知识发现 随着物联网和分布式传感器的普及，大量的实时或近实时散射数据流涌现。本章探讨了在大规模数据流中进行“概念漂移”检测和“新奇异常”检索的挑战。系统需要不断地学习新的散射模式，同时维护对已知物理现象的检索准确性。我们讨论了增量式学习和联邦学习在保持隐私的同时，利用分布式散射数据提升整体检索能力的可行性。 结语 《跨越边界：信息检索与电磁散射的交汇点》旨在弥合信息科学与应用物理学之间的鸿沟。它为那些希望从复杂的电磁观测数据中挖掘深层物理知识的研究人员提供了一套全新的、以信息论为指导的工具集，推动了从“数据捕获”向“知识获取”的范式转变。本书的重点始终在于，如何将物理世界的规律内化到信息检索的算法设计之中，从而实现比传统方法更深层次、更具解释性的信息发现。

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