當代科學技術基礎理論與前沿問題研究叢書·中國科學技術大學校友文庫·氣動光學效應校正：原理、方法與應用 [Aero-Optical Effect Correction: Principles,Methods and Applications] pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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張天序，洪漢玉，張新宇 著

圖書標籤:

• 氣動光學效應
• 光學工程
• 空氣動力學
• 校正方法
• 數值模擬
• 實驗研究
• 前沿技術
• 科學技術
• 中國科學技術大學
• 校友文庫

齣版社： 中國科學技術大學齣版社

ISBN：9787312033315

版次：1

商品編碼：11412681

包裝：平裝

叢書名： 當代科學技術基礎理論與前沿問題研究叢書 ，

外文名稱：Aero-Optical Effect Correction: Principles,Methods and Applications

開本：16開

齣版時間：201

內容簡介

　　《當代科學技術基礎理論與前沿問題研究叢書·中國科學技術大學校友文庫·氣動光學效應校正：原理、方法與應用》以高速飛行器導航、製導和遙感探測中麵臨的氣動光學效應問題為應用背景，總結瞭張天序教授及其領導的課題組十餘年來在氣動光學效應校正方嚮的研究成果。《當代科學技術基礎理論與前沿問題研究叢書·中國科學技術大學校友文庫·氣動光學效應校正：原理、方法與應用》聚焦交叉學科的核心問題，在全麵介紹氣動光學效應基本原理的基礎上，深入分析研究瞭成像譜段優選、熱輻射校正、單幀圖像和序列圖像校正恢復、相位校正恢復、模型和知識約束的智能校正恢復以及數字／光電混閤校正等方麵的新方法、新技術。該專著不僅具有好的理論深度，而且具有重要的應用價值。
　　《當代科學技術基礎理論與前沿問題研究叢書·中國科學技術大學校友文庫·氣動光學效應校正：原理、方法與應用》適閤從事光學、空氣動力學、光電子學、精確製導與控製、計算機和信號信息處理等領域研究的科技人員閱讀，也可作為高等院校師生的教學參考用書。

作者簡介

　　張天序，1947年生，博士、教授、博士生導師。1970年本科畢業於中國科學技術大學，1981年於華中工學院獲碩士學位，1989年於浙江大學獲博士學位。中國宇航學會光電技術專業委員會副主任委員，《紅外與激光工程》雜誌副主編，法國波爾多第三大學客座教授，香港中文大學計算機係客座教授，國傢重大科技專項專傢，精確製導專業組專傢，SPIE多譜圖像處理與模式識彆國際會議程序委員會主席，國防科工委第一批國防科技創新團隊帶頭人。研究方嚮為圖像分析與目標識彆、精確製導智能化信息處理、醫學圖像處理、實時並行處理。已在國內外重要學術刊物發錶學術論文200餘篇，獲部委級科技進步一等奬3項、二等奬3項、發明二等奬1項。
　　
　　洪漢玉，1964年生，博士、教授、博士生導師。湖北省有突齣貢獻的中青年專傢，武漢工程大學科研創新團隊責任教授。2004年博士畢業於華中科技大學圖像識彆與人工智能研究所，師從張天序教授；2005—2007年在華中科技大學作博士後；2008—2009年在澳大利亞Deakin大學作高級訪問教授；2009—2010年在韓國Inha大學IT新技術研究院作研究教授。主要研究方嚮為氣動光學校正、圖像處理、目標識彆。近年來在國內外權威期刊發錶學術論文60餘篇。
　　
　　張新宇，1965年生，博士、教授、博士生導師。1986—1992年在中國兵器工業第203研究所從事反坦剋導彈製導技術研究，1995—1999年在華中理工大學物理電子學與光電子學專業攻讀博士學位；2000—2003年先後在華中科技大學外存儲係統國傢專業實驗室及荷蘭Delft University of Technology作博士後；2004年至今在華中科技大學圖像識彆與人工智能研究所工作。研究方嚮為微納光學理論和器件、光波前探測和校正以及微製作技術。

內頁插圖

目錄

總序
序
前言
第1章 導論
1.1 問題的起源
1.2 多學科交叉的領域
1.3 曆史、現狀與發展趨勢
參考文獻

第2章 氣動光學效應
2.1 氣動流場的基本性質
2.2 非均勻介質中光的傳輸
2.3 氣動熱輻射效應
2.4 氣動光學效應測量、控製與可視化
2.5 氣動光學效應對成像探測的影響
2.6 氣動光學效應校正研究方法
參考文獻

第3章 成像譜段優選與熱輻射校正
3.1 成像譜段優選方法
3.2 譜段優選實例與分析
3.3 熱輻射的空間一時間指紋建模
3.4 熱輻射校正方法
參考文獻

第4章 單幀圖像的數字校正恢復
4.1 改進的IBD校正算法
4.2 遞歸逆濾波反捲積校正算法
4.3 貝葉斯校正算法
4.4 自適應總變分最小化校正算法
4.5 雙重正則化極大似然估計恢復校正算法
4.6 基於過渡區提取的圖像恢復
參考文獻

第5章 序列圖像的數字校正恢復
5.1 兩幀圖像校正恢復方法（相鄰幀方法）
5.2 各嚮異性和非綫性正則化的校正算法
5.3 多幀圖像恢復的極大似然估計算法
5.4 極大似然估計恢復算法的正則化問題
5.5 EM復原校正算法的並行實現
參考文獻

第6章 畸變圖像校正的相位恢復方法
6.1 迭代傅裏葉變換法
6.2 修改的梯度法
6.3 組閤算法
6.4 基於相位估計的細節保持快速校正
參考文獻

第7章 模型和知識約束的智能校正恢復
7.1 噪聲／目標空間一頻譜特性約束的校正恢復
7.2 Hu矩約束的最大似然估計算法
7.3 多階段多算法組閤的圖像校正
7.4 校正檢測跟蹤一體化的方法
7.5 模型指導韻抖動偏移校正
7.6 模糊圖像的空變校正恢復
參考文獻

第8章 數字與光電校正係統
8.1 數字校正係統
8.2 光電校正方法與係統
8.3 數字與光電混閤校正
參考文獻

前言/序言

復雜係統建模與仿真：麵嚮工程應用的理論與實踐 本書導讀： 在當代工程科學與技術飛速發展的浪潮中，復雜係統的建模、仿真與優化已成為驅動技術創新的核心動力之一。從航空航天、智能製造到生物醫學工程乃至金融風控，任何涉及多尺度、多物理場耦閤、非綫性動態行為的係統，都離不開精確的數學描述和高效的計算驗證。本書《復雜係統建模與仿真：麵嚮工程應用的理論與實踐》正是聚焦於這一關鍵領域，旨在為研究人員、高級工程技術人員及研究生提供一套係統、深入且貼近實際工程需求的理論框架和實用方法論。 本書的編寫遵循“理論深度與工程實用性並重”的原則，力求在紮實的數學基礎之上，詳細闡述當前主流的復雜係統建模範式，並結閤前沿的仿真技術與優化策略，構建一個完整、自洽的技術體係。全書內容覆蓋瞭從係統辨識、模型建立、數值求解到結果分析與係統優化的全生命周期。 第一部分：復雜係統建模的理論基石 (The Theoretical Foundation of Complex System Modeling) 本部分著重於構建理解和描述復雜係統的底層邏輯和數學工具。我們首先迴顧瞭經典動力學係統理論，如常微分方程（ODE）和偏微分方程（PDE）模型在工程中的應用局限性，並引齣處理高維、不確定性問題的必要性。 章節 1：係統理論的現代視角與多尺度耦閤 深入探討瞭基於狀態空間錶示法的係統描述，重點分析瞭經典控製理論在處理大規模、高階係統時的挑戰。引入瞭張量分析和代數拓撲在刻畫係統結構上的應用，為後續的多物理場耦閤打下基礎。詳細闡述瞭如何通過多尺度方法（如均勻化法、多尺度建模方法（MMS））來處理跨越不同空間或時間尺度的物理現象，例如材料微觀結構對宏觀性能的影響。 章節 2：基於數據的建模範式與係統辨識 鑒於實驗數據日益豐富，本書投入大量篇幅討論如何從觀測數據中提取係統內在規律。詳細介紹瞭參數辨識、結構辨識（結構發現）和非參數建模技術。重點剖析瞭非綫性係統辨識中的挑戰，如選擇性迴歸（Sparse Regression）、核方法（Kernel Methods）以及高維時間序列分析中的奇異譜分析（SSA）和經驗模態分解（EMD）的應用，並探討瞭這些方法在傳感器網絡狀態估計中的實際案例。 章節 3：不確定性量化與隨機係統建模 真實世界的復雜係統不可避免地受到噪聲和參數波動的影響。本章係統介紹瞭不確定性量化（UQ）的框架。內容包括概率論方法（如濛特卡洛模擬、隨機微分方程-SDE）、區間分析方法以及基於信息論的建模方法。詳細講解瞭卡爾曼濾波（Kalman Filtering）及其擴展形式（如擴展卡爾曼濾波EKF、無跡卡爾曼濾波UKF）在處理綫性與非綫性隨機係統狀態估計中的核心算法與收斂性分析。 第二部分：高效與精確的仿真方法 (Efficient and Accurate Simulation Techniques) 模型建立後，如何高效、精確地求解其動力學行為是工程應用的關鍵。本部分聚焦於數值方法與計算策略的優化。 章節 4：高精度時間積分與空間離散方法 係統迴顧瞭常微分方程組的數值積分方法，包括顯式、隱式和混閤方法，並重點分析瞭代數微分方程（DAE）在描述約束係統（如機械係統、電路係統）時的求解策略，如BDF（Backward Differentiation Formula）族。在空間離散方麵，詳細比較瞭有限差分法（FDM）、有限體積法（FVM）和有限元法（FEM）的適用範圍、精度損失與網格依賴性，並引入瞭譜方法在處理光滑問題時的優勢。 章節 5：復雜係統仿真的並行化與加速策略 隨著模型復雜度的增加，單核計算已無法滿足實時或近實時仿真的需求。本章探討瞭麵嚮大規模計算環境的仿真加速技術。涵蓋瞭模型級並行化（如區域分解法）、算法級並行化（如並行化積分器設計）以及硬件加速（如GPU計算基礎）。重點介紹瞭模型降階（Model Order Reduction, MOR）技術，包括基於快照的投影方法（如Proper Orthogonal Decomposition, POD）和無網格方法在大幅降低計算復雜度中的實效性。 章節 6：混閤係統與事件驅動仿真 許多工程係統包含連續動態和離散事件（如開關、碰撞、邏輯判斷）。本章專門討論混閤係統（Hybrid Systems）的建模與仿真。詳細闡述瞭事件驅動（Event-Driven）與時間步進（Time-Stepping）的混閤策略，以及如何使用狀態機（State Machines）與自動機理論來嚴格定義係統的離散跳轉邏輯，確保仿真結果的物理一緻性。 第三部分：麵嚮應用的集成與優化 (Integration and Optimization for Applications) 本部分將理論與方法論應用於實際工程問題，強調仿真結果的有效利用和閉環優化。 章節 7：仿真結果的可視化與可解釋性 從工程實踐齣發，強調仿真結果的有效傳遞。討論瞭高維數據可視化技術（如降維可視化、拓撲數據分析TDA的初步應用）。特彆關注瞭模型可解釋性（Explainable Simulation），即如何通過敏感性分析、不確定性傳播路徑追蹤等手段，理解仿真結果背後的物理驅動因素，而非僅僅得到一個數值輸齣。 章節 8：仿真驅動的係統優化與逆問題 復雜係統優化目標通常是多目標的、受約束的。本章探討瞭如何將仿真模型嵌入到優化框架中。內容包括梯度下降法在衍生復雜的係統中的應用、進化算法（如遺傳算法、粒子群優化）在高維和非光滑空間中的搜索策略。同時，本書詳細分析瞭逆嚮問題（Inverse Problems），即如何利用觀測數據反演齣係統的未知參數或驅動力，並討論瞭正則化技術在穩定病態逆問題中的關鍵作用。 章節 9：數字孿生與實時反饋控製集成 作為復雜係統應用的終極目標之一，本書探討瞭數字孿生（Digital Twin）的概念框架，並將其與仿真技術緊密結閤。重點在於如何實現物理實體與虛擬模型之間的高頻、低延遲數據交換與狀態同步。最後，介紹瞭基於模型預測控製（Model Predictive Control, MPC）的閉環集成方案，展示瞭如何利用實時仿真預測未來狀態，進而生成最優控製律，實現對高度動態復雜係統的自主管理與控製。 本書特色： 本書結構嚴謹，不僅提供瞭深奧的數學推導，更結閤瞭大量源自航空、機械、電子信息等領域的實際工程案例進行闡述。書中的每一方法論都附帶瞭清晰的算法流程描述，並對關鍵算法的計算效率和穩定性進行瞭深入的比較分析，確保讀者能夠將所學知識有效地遷移到自身的工程研究和開發工作中。本書緻力於成為復雜係統建模仿真領域研究者案頭的權威參考書目。

評分☆☆☆☆☆

偶然間看到這本書的介紹，我的第一反應是它解決瞭一個非常棘手的工程難題。在現代軍事和空間探索領域，高精度光學係統的性能至關重要，而氣動光學效應無疑是其中的一大障礙。我猜想，這本書的內容會從最基礎的物理原理入手，解釋高速運動物體周圍空氣流動如何産生摺射率變化，進而影響光綫的傳播路徑。這其中涉及到流體力學的知識，比如馬赫數、湍流度、密度梯度等因素如何決定光學畸變的程度。然後，書中可能會深入探討各種模型，用以預測和量化這些效應，比如基於瑞利-索末菲衍射理論，或者更復雜的菲涅爾衍射分析。最吸引我的還是“校正”部分，這通常意味著要設計齣能夠補償這些畸變的係統。我很好奇，是否會介紹一些自適應光學技術，利用波前傳感器和變形鏡來實時修正光波前；或者是否會涉及到新型材料的應用，比如低摺射率材料或者特殊的塗層來減緩或消除氣動光學效應。總而言之，這本書描繪瞭一個從現象到原理，再到解決方案的完整鏈條，對於我這樣對工程應用感興趣的人來說，極具吸引力。

評分☆☆☆☆☆

“氣動光學效應校正：原理、方法與應用”，這幾個關鍵詞組閤在一起，就勾勒齣瞭一幅在嚴苛環境下追求光學極緻的畫麵。我一直對那些能夠剋服自然界障礙，實現精密控製的技術充滿敬畏。這本書的書名就暗示著它將深入探討如何在高速流動的空氣中，讓光綫保持原本的軌跡，從而保障各種光學係統的正常運作。我個人對“原理”部分尤為好奇，它會從流體力學和波動光學這兩個看似獨立的學科中，找到那個巧妙的連接點嗎？比如，氣流的密度變化是如何在數學模型中被量化，進而轉化為對光綫傳播的擾動？我非常想知道書中是否會引用大量的實驗數據和仿真結果來支撐其理論。而“方法”部分，更是我關注的焦點，它會介紹哪些創新的校正技術？是基於相位補償的自適應光學，還是能夠通過軟件算法來“修復”畸變？亦或者是一些更為前沿的手段，比如利用機器學習來預測和補償這些效應？這本書聽起來就像是為那些希望突破光學極限的工程師和科學傢量身打造的指南，相信其中蘊含的智慧和實踐經驗，對於推動相關技術的發展具有重要意義。

評分☆☆☆☆☆

讀到這本書的名字，我就立刻聯想到瞭我們在一些高空觀測和高速飛行器研製過程中遇到的光學信號失真問題。氣動光學效應，聽起來就充滿瞭挑戰，仿佛是在挑戰物理學的邊界，試圖在高速氣流的乾擾下“重塑”清晰的視野。我特彆期待書中能對這一效應的産生機理進行細緻的講解，比如，不同高度、不同速度、不同飛行姿態下，氣流對光學信號的影響會呈現怎樣的差異？書中是否會提供一套完整的理論模型，能夠精確預測這些影響的大小和分布，從而為後續的校正技術提供理論依據？更重要的是，那些“校正”方法，它們是如何實現的？是利用先進的計算成像技術，還是通過設計特殊的光學器件？例如，是否會介紹一些先進的圖像復原算法，能夠從失真的圖像中提取齣真實的信息？或者是否會探討新型的偏振光學、衍射光學器件，來主動抵消氣動光學效應帶來的負麵影響？這本書聽起來就像一本“光學偵探小說”，揭示著自然界中隱藏的規律，並提供解決問題的“秘籍”。

評分☆☆☆☆☆

我一直對交叉學科的研究領域頗感興趣，而氣動光學效應恰好是將空氣動力學與光學緊密結閤的典範。這本書的作者團隊背景，特彆是“中國科學技術大學校友文庫”的標簽，讓我對其學術嚴謹性和研究深度充滿瞭信心。我平時接觸的更多是基礎物理和一些工程應用的皮毛，對於像氣動光學效應這樣細緻入微的現象，其背後的物理原理需要非常深入的理解。我特彆好奇書中是如何將復雜的空氣動力學方程與光學傳播模型相結閤，以精確描述氣動光學效應的。比如，是否會涉及到計算流體動力學（CFD）的模擬結果在光學傳播分析中的應用，或者是否會提齣一套全新的理論框架來統一描述這兩者之間的關係。另外，書中提到的“校正”方法，究竟是基於主動光學技術，還是被動光學補償，亦或是某種新型的數字圖像處理算法？我非常期待書中能對這些校正方法的原理、優缺點以及適用範圍進行詳細的介紹，最好能輔以一些具體的案例分析，這樣纔能更好地理解這些理論如何在實際工程中落地生根，解決“看得清、打得準”的關鍵問題。

評分☆☆☆☆☆

這本書的封麵設計非常簡潔大氣，硬殼精裝，紙質也感覺很厚實，一看就屬於那種可以長期珍藏的學術專著。從標題來看，聚焦於“氣動光學效應校正”，這本身就是一個非常專業且具有挑戰性的領域。雖然我並非直接從事這個方嚮的研究，但常常會在一些相關的航空航天、光學工程的科普文章中看到氣動光學效應的提及，它似乎在高速飛行器（如導彈、飛機）的導引頭、光學探測係統等關鍵應用中扮演著至關重要的角色。想象一下，當飛行器在空氣中高速穿梭時，劇烈的氣流擾動所引起的光綫傳播畸變，這無疑會對精確瞄準和成像造成嚴重影響。因此，能夠係統性地闡述其“原理、方法與應用”的著作，對於深化理解、解決實際工程難題，乃至推動相關領域的技術進步，其價值不言而喻。我個人非常期待書中能對這些效應的物理機製有深入的剖析，比如不同氣流狀態（層流、湍流）下的傳播特性差異，以及它們對光波的衍射、摺射、散射等影響。同時，書中提及的“校正”二字，更是激發瞭我強烈的好奇心，究竟有哪些創新的技術和理論被用於剋服這些光學畸變，從而保證高精度的光學信息獲取。