Applied Perception in Thermal Infrared Imagery pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:Springer London Ltd

作者:Hammoud, Riad I. 编

出品人:

页数:497

译者:

出版时间:2009-1

价格:$ 145.77

装帧:

isbn号码:9781848002760

丛书系列:

图书标签:

计算机科学
机器学习
in
Thermal Infrared
Imagery
Perception
Remote Sensing
Computer Vision
Image Processing
Pattern Recognition
Military Applications
Surveillance
Security

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具体描述

This book covers theoretical and experimental work in sub-areas of machine perception and is structured into 4 parts. The first part presents novel methodologies to extract unique thermal infrared signatures to uniquely represent targets in multi-spectral and infrared scenes. The second part tackles problems related to rapid gain change in thermal imagery, background estimation, detection of pedestrians, robust multimodal image registration and object segmentation, and finally automatic detection of low-resolution moving objects. Part three addresses face and facial expression recognition in low-light environments. The last part focuses on Multi-Sensory and Multi-Modal Target Tracking. This practical reference offers researchers, students and software engineers a thorough understanding of how core low-level building blocks of a machine perception system are implemented. Readers will find in-depth coverage of recent state-of-the-art perception algorithms and experiments.

探索未见之境：经典光学与电磁波谱的深层应用本书深入探讨了经典光学、电磁波谱学，以及在可见光与红外波段之外，如何通过对非可见光的精确测量与分析，揭示自然界和人造系统中的复杂信息。我们的核心目标是构建一个跨学科的知识框架，聚焦于电磁波的传输、传感原理，以及如何将这些基础物理概念转化为实用的工程解决方案和科学洞察力。第一部分：电磁波的普适性与理论基础本部分首先奠定了理解电磁辐射特性的物理学基础。我们从麦克斯韦方程组出发，详细阐述了电磁波的产生、传播机制，以及其在不同介质（真空、空气、水体、固体材料）中的行为。这包括对波长、频率、波数的精确定义，以及波的传播矢量、偏振态等关键参数的深入分析。波的传播与相互作用：重点讨论了电磁波与物质的相互作用——吸收、反射、透射和散射。我们详细分析了这些相互作用如何依赖于入射波的频率和材料的电磁特性（介电常数、电导率）。对于不同频率范围的电磁波，如微波、射频、以及高能射线，其与物质的耦合机制存在显著差异，本书将系统性地比较这些差异及其在成像和探测中的应用。辐射传输方程（RTE）：这是描述辐射如何在复杂介质中传输的核心工具。我们将详尽推导并应用RTE，尤其是在存在大气湍流、气溶胶和云层等散射和吸收介质的环境中。重点关注如何通过模型化大气衰减和背景辐射，提高远距离探测的精度。傅里叶光学与衍射理论：探讨了光学成像系统的极限与性能瓶颈。通过傅里叶变换的视角，我们分析了成像过程中的空间频率响应、点扩散函数（PSF）的形成，以及如何利用光学设计（如阿贝衍射极限）来优化系统分辨率。本章还涉及了相干成像的基本原理及其在测量形貌和振动中的应用潜力。第二部分：传感器物理与信号获取本部分转向实际的探测技术，关注如何将电磁能转化为可量化的电信号。我们着重于超越标准可见光范围的探测器技术。光电探测器原理：详细解析了不同类型光电探测器的物理工作机制，包括PN结、PIN光电二极管、以及光电导器件。特别强调了量子效率（QE）、响应时间、暗电流和噪声等关键性能指标。讨论了如何通过材料工程和结构设计来优化这些指标，以适应特定波段的需求。阵列成像技术：深入研究了电荷耦合器件（CCD）和互补金属氧化物半导体（CMOS）传感器在多光谱和超光谱成像中的应用。我们分析了像素结构对空间分辨率和动态范围的影响，并探讨了在微弱信号获取时，如何通过冷却和降噪技术来提高信噪比（SNR）。系统噪声模型：建立一套全面的系统噪声模型，它包含了散粒噪声（Shot Noise）、热噪声（Johnson-Nyquist Noise）、以及器件特有的1/f噪声。通过对这些噪声源的量化分析，指导读者在系统设计阶段采取有效的降噪策略。第三部分：成像、反演与数据处理获取原始数据只是第一步，本部分致力于将原始信号转化为有意义的物理图像和信息。这要求对成像系统进行严格的校准和后处理。图像质量评估与度量：定义和应用客观的图像质量指标，例如调制传递函数（MTF）、噪声等效光度（NEP）和最低可分辨温差（MRTD，虽然本节不聚焦于热红外，但其原理可推广至其他低对比度场景）。我们讨论了如何通过标准目标进行系统标定，以确保数据的可比性和准确性。反演问题与解卷积：在许多实际应用中，我们观察到的图像是真实场景与系统响应的卷积结果。本节详细介绍了反卷积技术，如维纳滤波、迭代盲解卷积等，用于从模糊或受限的测量中恢复原始目标信息。此外，还讨论了在稀疏采样或欠定系统中的层析成像方法。多维数据立方体的构建与分析：针对超光谱数据（高光谱成像），我们探讨了如何有效地组织、压缩和分析高维数据集。内容涵盖了主成分分析（PCA）、独立成分分析（ICA）等特征提取技术，以及在分类和识别任务中应用机器学习方法提取特定光谱特征的流程。第四部分：跨波段与特定应用案例本部分将理论与实践相结合，展示了不同电磁波段在关键工程和科学领域中的独特价值，强调了多波段融合带来的优势。遥感与环境监测：分析了卫星和机载传感器在监测大气成分、植被健康、水体质量方面的应用。这包括对拉曼散射信号的探测、大气窗口的利用，以及如何根据辐射特征反演地表温度和湿度。材料无损检测（NDT）：探讨了电磁波在探测材料内部缺陷、应力分布和化学成分方面的应用。例如，利用特定的微波或太赫兹频率来穿透非金属材料，检测内部结构异常。先进制造中的质量控制：考察了如何利用高频电磁波（如激光或高能电子束）进行材料加工过程中的实时监控。这要求传感器具有极高的速度和空间分辨率，以捕捉瞬态物理过程。本书旨在为物理学家、工程师和数据科学家提供一个坚实的理论基础和实用的技术指南，以应对利用非可见光电磁波进行精确测量和高级信息提取的挑战。通过对基础物理、先进传感和复杂数据处理的全面覆盖，读者将能更好地设计、操作和解释基于电磁辐射的现代探测系统。