好书推荐——《现代信号处理理论与应用》

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书名：《现代信号处理理论与应用》
编辑：张忠
国际书号：ISBN 978-7-121-12338-2  
版权字数：460千字
出版日期：2010-12
定价：56

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内容概况：信号处理作为一门科学，在科学和工程技术中越来越显示出其不可或缺的重要性。近20年来，信号处理从傅里叶变换开始至今，已经有了很大的发展。现代信号处理技术可以在许多科学领域和众多工程技术领域中得到广泛应用，现代信号处理技术是许多科学和技术领域不可缺少的分析手段。本书主要先容现代信号处理的理论以及应用，分为现代信号处理理论和现代信号处理技术两篇，理论部分包括小波、分形、高阶累积量、混沌等理论，在现代信号处理技术篇中，主要先容了基于小波图像压缩、雷达信号处理（基于雷达的四种模式）、基于分形与高阶累量的通信信号识别、基于分形、小波及曲波技术的人脸识别等技术，以及现代信号处理技术在保密通信中的应用等，这些应用具有较高的实用价值。
读者对象：本书可以作为信号与信息系统及相关专业高年级本科生和研究生的教材，也可以供从事信号处理领域工作的科研人员参考。
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目    录
第1章  绪论 （1）
1.1  信号处理理论和技术的发展 （1）
1.2  数字信号处理的理论与应用 （1）
1.3  目前主流的现代信号处理理论和技术 （2）
上篇  现代信号处理理论
第2章  混沌及其特性 （7）
2.1  混沌现象及其基本特性 （7）
2.1.1  混沌现象的起源和发展 （7）
2.1.2  混沌的基本概念 （8）
2.1.3  混沌的基本特性 （8）
2.2  混沌同步 （18）
2.2.1  混沌同步定义 （18）
2.2.2  衡量混沌同步的特性指标 （19）
2.2.3  实现相同混沌系统同步的方法及数值仿真 （19）
2.3  驱动-响应同步法 （20）
2.3.1  基本原理 （20）
2.3.2  数值仿真 （21）
2.4  主动-被动同步法 （23）
2.4.1  基本原理 （23）
2.4.2  数值仿真 （24）
2.5  基于相互耦合的同步法 （25）
2.5.1  基本原理 （25）
2.5.2  数值仿真 （26）
2.6  连续变量反馈同步法 （28）
2.6.1  基本原理 （28）
2.6.2  数值仿真 （29）
2.7  自适应同步法 （33）
2.7.1  基本原理 （33）
2.7.2  数值仿真 （35）
2.7.3  实现不相同混沌系统同步的方法及数值仿真 （36）
2.8  本章小结 （41）
第3章  小波变换理论 （42）
3.1  小波与小波变换 （42）
3.1.1  小波的基本概念 （42）
3.1.2  小波变换的特点 （43）
3.2  多分辨率分析 （44）
3.2.1  多分辨率分析的基本概念 （44）
3.2.2  二维多分辨率分析 （45）
3.2.3  小波变换快速算法——Mallat算法 （46）
3.3  小波变换在图像处理中的应用 （47）
3.3.1  小波变换在图像增强方面的应用 （47）
3.3.2  小波变换在车牌定位方面的应用 （47）
3.3.3  小波变换在图像消噪方面的应用 （48）
3.4  本章小结 （48）
第4章  分形理论及基本分形图像压缩算法 （49）
4.1  分形理论概述 （49）
4.2  分形图像编码的数学基础 （50）
4.2.1  分形空间 （50）
4.2.2  分形空间的压缩映射 （50）
4.2.3  仿射变换 （50）
4.2.4  迭代函数系统 （51）
4.2.5  用迭代函数系统技术构造分形 （53）
4.3  分形图像编码压缩的原理 （53）
4.3.1  基于IFS的分形图像编码基本原理 （53）
4.3.2  局部迭代函数系统LIFS （54）
4.3.3  利用局部迭代函数系统对灰度图像进行编码 （55）
4.4  基于分块的分形图像编码方法 （56）
4.4.1  编码和解码过程 （56）
4.4.2  实验仿真结果 （58）
4.4.3  结论 （59）
4.5  本章小结 （60）
第5章  高阶累积量理论 （61）
5.1  高阶累积量理论 （61）
5.2  高阶矩和高阶累积量的定义 （61）
5.3  高阶谱 （62）
5.4  随机过程的累积量 （63）
5.5  累积量的性质 （65）
5.6  本章小结 （65）
下篇  现代信号处理技术
第6章  混沌同步在保密通信中的应用 （69）
6.1  混沌同步保密通信概述 （69）
6.1.1  混沌遮掩保密通信 （69）
6.1.2  混沌参数调制保密通信 （70）
6.1.3  混沌扩频通信 （73）
6.1.4  混沌保密通信系统仿真 （74）
6.2  基于混沌同步的保密通信系统硬件实现 （79）
6.2.1  FPGA概述 （79）
6.2.2  混沌保密通信系统硬件实现过程 （79）
6.2.3  基于FPGA的通信系统的硬件实现 （81）
6.3  本章小结 （83）
第7章  基于小波的图像压缩 （84）
7.1  边缘处理与小波基选取 （84）
7.1.1  图像的二维小波变换 （84）
7.1.2  图像小波变换后的系数分布 （86）
7.1.3  小波变换域的数据特点 （86）
7.1.4  基于小波变换图像编码的特点 （88）
7.1.5  边界处理 （89）
7.1.6  小波基的选取 （92）
7.2  变换系数处理 （96）
7.2.1  图像渐进传输系统 （96）
7.2.2  零树法 （99）
7.2.3  零树法的C语言表达 （101）
7.2.4  结果分析 （107）
7.2.5  SPIHT算法 （110）
7.2.6  基于零树法的多分辨率图像编码 （112）
7.3  混合进制算术编码 （113）
7.3.1  算术编码概述 （113）
7.3.2  算术编码的一些基本概念 （114）
7.3.3  算术编码基本原理 （117）
7.3.4  混合进制算术编码的基本理论 （119）
7.3.5  混合进制算术编码的算法分析 （121）
7.3.6  实验结果 （122）
7.3.7  数据加密 （123）
7.3.8  误码扩散问题 （124）
7.4  提升方案 （125）
7.4.1  完全重构条件 （126）
7.4.2  多相矩阵表示 （126）
7.4.3  Laurent多项式 （128）
7.4.4  Lifting （128）
7.4.5  滤波器的分解 （129）
7.4.6  Anti9/7滤波器的Lifting Scheme （130）
7.4.7  Red-Black 变换 （131）
7.5  本章小结 （133）
第8章  基于分形与SPIHT算法的图像压缩 （134）
8.1  基于小波变换的分形图像压缩 （134）
8.1.1  分形编码和小波变换的结合 （134）
8.1.2  基于小波变换的分形图像压缩 （134）
8.1.3  实验结果 （135）
8.2  基于分形与SPIHT算法的图像压缩 （137）
8.2.1  编码方案 （137）
8.2.2  基于图像低频的分形编码 （137）
8.2.3  基于图像高频的SPIHT编码 （138）
8.2.4  实验结果 （138）
8.3  本章小结 （140）
第9章  基于小波与高阶累积量的通信信号识别 （141）
9.1  特征提取和识别算法 （141）
9.1.1  引言 （141）
9.1.2  信号的高阶累积量特征 （141）
9.2  信号的分形盒维数特征 （143）
9.2.1  2FSK/4FSK信号 （143）
9.2.2  算法描述 （144）
9.3  基于高阶累积量的扩展频谱信号空间谱估计算法 （145）
9.3.1  概述 （145）
9.3.2  非相干信号子空间算法 （145）
9.3.3  相干信号子空间算法 （147）
9.3.4  基于四阶累积量的双边相关变化算法 （150）
9.4  本章小结 （157）
第10章  基于小波、曲波变换和分形技术的人脸识别技术 （158）
10.1  引言 （158）
10.2  本章方法的基本思路 （159）
10.3  本章算法的人脸特征提取 （159）
10.4  人脸图像的选择及BP神经网络训练 （160）
10.5  仿真及结果分析 （161）
10.6  本章小结 （162）
第11章  雷达信号处理 （163）
11.1  舰载雷达信号处理 （163）
11.1.1  高频地波舰载超视距雷达的海杂波对消 （163）
11.1.2  舰载OTHR杂波背景统计分析 （169）
11.1.3  舰载OTHR超分辨处理后空域数值平面分布 （177）
11.1.4  舰载雷达利用海杂波进行标定的研究 （186）
11.1.5  利用海杂波标定对测角精度的影响 （198）
11.2  岸基雷达信号处理 （208）
11.2.1  高阶谱用于OTH雷达中的多普勒分辨处理 （208）
11.2.2  基于Shpak方法的多波束形成 （221）
11.2.3  阵列模型误差情况下的空时谱估计 （228）
11.3  星载雷达信号处理 （236）
11.3.1  星载SAR基本原理 （236）
11.3.2  星载SAR成像处理 （239）
11.3.3  星载SAR图像质量指标 （247）
11.3.4  星载SAR多普勒参数估计 （250）
11.3.5  大斜视角星载SAR成像算法研究 （267）
11.4  本章小结 （274）
参考文献 （278）
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前    言
       信号与信息处理学科是信息科学的重要组成部分，该学科水平的高低反映了一个国家的整体科技水平。
近年来，信号处理的理论与方法得到了迅速的发展。信号处理的一些主要领域如优化、自适应、高分辨率、多维和多通道等，其理论和方法日趋系统化。几年前，被研究的对象还限于较简单的线性、因果最小相位系统，而现在，非线性、非因果、非最小相位系统已成为研究的热点。同时，由于数学工具——高阶统计量、分形、小波、混沌的新发展，现在已经可以对非高斯信号和非平稳信号进行有效的分析与处理。现代信号处理已经广泛应用于雷达、声纳、通信、自动化、地球物理、航空航天、生物医学、天文、振动工程等几乎所有的技术领域。
鉴于信号处理学科的迅猛发展与广泛应用，广大科技工编辑和硕士、博士研究生迫切要求学习与掌握信号处理的现代理论与技术。国内已出版的数字信号处理方面的书籍尚不能适应现代信号处理迅速发展的需求。本书旨在填补这一空白，力求全面、系统且深入地先容信号处理的主要新理论和新技术，使广大读者尽快跟踪现代信号处理的最新发展趋势与热门研究方向。在选材上，编辑刻意于内容的广泛性、新颖性和先进性；在对理论和方法的论述上，侧重于阐明基本思想，而又尽量兼顾推导证明的易读性和数学的严密性；为方便读者在工程技术和科研中直接应用本书先容的大量先进研究成果，书中以具体算法的形式对这些重要成果进行了归纳和总结。
全书共11章，内容分为两篇：上篇为现代信号处理理论，下篇为现代信号处理技术。上篇阐述了现代信号处理理论和方法，包括第2章、第3章、第4章、第5章，分别论述了混沌理论、小波理论、分形理论、高阶累计量理论。其中第2章包括混沌及其特性即平衡点、分岔、奇异吸引子、李雅普诺夫指数、功率谱、测度熵。此外，还包括混沌同步法，具体而言有，驱动-响应同步法、主动-被动同步法、基于相互耦合的同步法、连续变量反馈同步法、自适应同步法、统一混沌系统中两个系统的同步、非统一混沌系统中两个系统的同步。第3章包括小波的基本概念及小波变换的特点，重点论述了多分辨率分析及小波变换快速算法——Mallat算法，最后列举了小波变换在图像处理中的应用。第4章包括分形理论概述及分形图像编码的数学基础。第5章包括高阶矩和高阶累积量的定义，及累积量的性质。
下篇侧重于先容近几年的新成果和新发展。第6章论述了混沌同步在保密通信中的应用，包括混沌同步保密通信的实现方案，混沌遮掩保密通信，混沌参数调制保密通信，混沌键控保密通信，即混沌开关键控（COOK）、混沌移位键控（CSK）、差分混沌键控（DCSK），混沌扩频通信，基于混沌同步的保密通信系统硬件实现。
第7章论述了基于小波的图像压缩，包括边缘处理与小波基选取、图像小波变换后的系数分布、小波变换域的数据特点、边界处理、小波基的选取、变换系数处理、零树法、混合进制算术编码、算术编码基本原理、提升方案。第8章论述了基于分形与SPIHT算法的图像压缩，包括基于小波变换的分形图像压缩、基于分形与SPIHT算法的图像压缩。第9章论述了基于小波与高阶累积量的通信信号识别，包括信号的高阶累积量特征以及信号的分形盒维数特征、非相干信号子空间算法、相干信号子空间算法、基于四阶累积量的双边相关变化算法。第10章论述了基于小波曲波变换和分形的人脸识别技术。第11章论述了雷达信号处理，包括舰载雷达信号处理、岸基雷达信号处理、星载雷达信号处理、高频地波舰载超视距雷达的海杂波对消、舰载OTHR杂波背景统计分析、舰载OTHR超分辨处理后空域数值平面分布、舰载雷达利用海杂波进行标定的研究、利用海杂波标定对测角精度的影响、高阶谱用于OTHR中的多普勒分辨处理、高频OTH雷达多普勒分辨原理、高斯噪声下的高阶谱处理、基于Shpak方法的多波束形成、星载SAR多普勒参数估计、大斜视角星载SAR成像算法研究。
本书力求用通俗易懂的语言，简洁的数学推理，典型的应用实例来叙述现代信号处理这一学科的基本概念及方法。
本书要求读者具有“信号与系统”、“高等数学”、“线性代数”、“概率论与数理统计”、“雷达原理”、“小波理论”等课程的基本常识。
       本书中述及的有关研究工作得到黑龙江省普通高等学校电子工程重点实验室、黑龙江大学211重点子项目的资助。此外，本书在编写过程中，参考和引用了一些前人的著作、论文及研究成果，具体参见书后的参考文献。在此，对这些文献的著编辑表示谢意。
本书是笔者在现代信号处理领域近十年研究成果和教学工作的一部总结性的著作，由于现代信号处理正在蓬勃发展之中，加之篇幅有限，本书的选材与先容难免会有遗漏与不足之处，诚恳希翼诸位专家、同仁和广大读者批评指正。