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题目基于小波变换的图像去噪方法研究学生姓名陈菲菲学号 1113024020 所在学院物理与电信工程学院专业班级通信工程专业1 101 班指导教师陈莉完成地点物理与电信工程学院实验中心 201 5年5月 20日 I 毕业论文﹙设计﹚任务书院(系) 物理与电信工程学院专业班级通信 1 101 班学生姓名陈菲菲一、毕业论文﹙设计﹚题目基于小波变换的图像去噪方法研究二、毕业论文﹙设计﹚工作自 201 5年3月1日起至 201 5年6月20 日止三、毕业论文﹙设计﹚进行地点: 物理与电信工程学院实验室四、毕业论文﹙设计﹚的内容 1、图像处理中,输入的是质量低的图像,输出的是改善质量后的图像。常用的图像处理方法有图像增强、复原、编码、压缩等。一般图像的能量主要集中在低频区域中,只有图像的细节部的能量才处于高频区域中。因为在图像的数字化和传输中常有噪声出现,而这部分干扰信息主要集中在高频区域内,所以消去噪声的一般方法是衰减高频分量或称低通滤波,但与之同时好的噪方法应该是既能消去噪声对图像的影响又不使图像细节变模糊。为了改善图像质量,从图像提取有效信息,必须对图像进行去噪预处理。设计任务: (1 )整理文献,研究现有基于小波变换的图像去噪算法,尝试对现有算法做出改进; (2 )在 MATLAB 下仿真验证基于小波变换的图像去噪算法。 2 、要求以论文形式提交设计成果,应掌握撰写毕业论文的方法, 应突出“目标,原理,方法,结论”的要素,对所研究内容作出详细有条理的阐述。进度安排: 1-3 周:查找资料,文献。 4-7 周:研究现有图像去噪技术,对基于小波变换的图像去噪算法作详细研究整理。 8-11 周: 研究基于小波的图像去噪算法,在 MATLAB 下对算法效果真验证。 12-14 周:分析试验结果,对比各种算法的优点和缺点,尝试改进算法。 15-17 周:撰写毕业论文,完成毕业答辩。指导教师陈莉系(教研室) 系( 教研室) 主任签名批准日期 接受论文( 设计) 任务开始执行日期 学生签名 II 基于小波变换的图像去噪方法研究陈菲菲( 陕西理工学院物理与电信工程学院通信 1 101 班,陕西汉中 72300 0) 指导教师: 陈莉[摘要] 图像去噪是信号处理中的一个经典问题, 随着小波理论的不断完善,它以自身良好的时频特性在图像去噪领域受到越来越多的关注。基于小波变换的去噪方法有很多
鸟类音频信号不同于人声信号，针对鸟类音频信号，文中给出了多种小波方式优化的音频处理手段。为了得到了去噪效果明显的去噪手段，采用离散小波变换进行信号的分区阈值去噪。The bird audio signal is different from the human voice signal. For bird audio signals, a variety of wavelet methods are optimized for audio processing. In order to obtain a denoising method with clear denoising effect, a discrete wavelet transform is used to perform signal partition threshold denoising.
摘要：简洁、具体的摘要要反映论文的实质性内容，展示论文内容足够的信息，体现论文的创新性，展现论文的重要梗概，一般由具体研究的对象、方法、结果、结论四要素组成。对象——是论文研究、研制、调查等所涉及的具体的主题范围，体现论文的研究内容、要解决的主要问题，是问题的提出，研究方向的确立与目标的定位。方法——是论文对研究对象进行研究的过程中所运用的原理、理论、条件、材料、工艺、结构、手段、程序，是完成研究对象的必要手段。结果——是作者运用研究方法对研究对象进行实验、研究所得到的结果、效果、数据，被确定的关系等，是进行科研所得的成果。结论——是作者对结果的分析、研究、比较、评价、应用、提出的问题等，是结果的总结，显示研究结果的可靠性、实用性、创新性，体现论文研究的价值与学术水平，是决定论文被检索的窗口。中文摘要的写作要求：1.摘要以主题概念不遗漏为原则，中文摘要字数为200-300字，英文摘要为100-150words2.用重要的事实开头，突出论文新的信息，即新立题、新方法、结论与结果的创新性等3.叙述要完整，清楚，简明扼要，逻辑性要强，结构完整，删去背景与过去的研究信息，不应包含作者将来的计划，杜绝文学性修饰与无用的叙述4.摘要中涉及他人的工作或研究成果的，尽量列出他们的名字5.不以数字开头，中英文必须对应举例：题目：声带振动功能模式识别摘要：应用小波变换估计传导语音的谐波噪声比（具体方法），研究了不同发声方式、发音及声带病变对传导语音谐波噪声比的影响，并与口腔语音的谐波噪声比进行了对比研究（具体对象），发现发不同元音时，传导语音谐波噪声比的变化范围是5bB，口腔语音谐波噪声比的变化范围为20dB；不同发声方式的传导语音谐波噪声比的变化范围可达18dB，口腔语音的变化范围为12dB（具体结果）。结果表明传导语音谐波噪声比能够更好地反映声带振动模式，是一种研究声带振动功能和模式及喉部疾病诊断的有效方法（具体结论）。关键词：口腔语音；传导语音；谐波噪声比；小波变换（2）英文摘要实例THEME：Identification of vocal cords vibration functions and modesAbstract: This paper studied the estimation of harmonic to noise ratio (HNR) in transmitted sound signals（具体对象）by wavelet transform（具体方法）. When normal and laryngeal pathological subjects phonate sustained vowels in breathy, falsetto, leakage and pressed modes in normal loudness, these HNRs in transmitted sound signals were estimted and compared with the HNR in human voice（过去时态）. It is pointed that for normal subjects in a variety of vowels, the 20 dB. For normal subject in a variety of phonation modes, the variation of HNR in transmitted sound signals exceeds 18 dB and in human voice signals in within 12 dB（具体结果）. The results indicate that the NHR in transmitted sound signals could more accurately image vocal cords vibration characteristics and could be an effective measurement for studying vocal cords vibration and clinical laryngeal disease diagnosis（具体结论）（现在时态）.Keywords: human voice; transmitted sound; harmonic to noise ratio; wavelet transform中文摘要 摘要是对论文内容的简短而全面的概括，能够让读者迅速总揽论文的内容。与题名一样，摘要也是各种数据库中常见的检索对象。摘要是整篇论文中最重要的组成部分。就作者而言，一旦论文刊登在期刊上，论文摘要就将作为印刷版或电子版的摘要总集的一部分，开始其活跃而又长久的“生涯”。就读者而言，与某篇心理学论文的第一次接触多是从阅读其摘要开始的。多数人通过计算机检索系统对所需的文献进行搜索，计算机屏幕上显示的只有摘要部分。在翻阅学术期刊时，大部分人也是首先阅读论文的摘要，然后再依据摘要来决定是否阅读整篇论文。因此，摘要既要具有高度的信息浓缩性，又要具有可读性，还要结构完整、篇幅简短以及独立成篇。一篇好的摘要应具备以下特点： 准确性。摘要应能准确反映论文的目的和内容，不应包含论文中没有出现的内容。如果该研究主要是在以前的某个研究的基础上进行的，是对以前研究的扩展，那么，就应该在摘要中注明以前研究的作者姓名和年份。将摘要与论文的层次标题进行对比是核实摘要精确性的有效方法。 独立性。摘要应自成一体，独立成篇，所以要对特殊的术语、所有的缩写（计量单位除外）、省略语做出说明，拼写出实验和药品的名称（药品采用通用名称）。新术语或尚无合适中文术语的，可用原文或译出后加括号注明原文。在引用其他出版物时要包括作者的姓名和出版日期（在论文的参考文献表中要充分说明文献资料的出处）。 简练而具体。摘要中的每一个句子都要能最大限度地提供信息，且尽可能地简练。摘要的长度一般不超过300字。摘要的开头要提出最重要的信息（但不要重复题名）。它可以是目的或论题，也可以是结果或结论。摘要里最多只需包括4个或5个最重要的观点、结果或含意。 节省摘要篇幅的方法：（1）不要把本学科领域中的常识性内容写入摘要，但也不要过于深奥，令一般读者难以明白；切忌把应在前言中出现的内容写入摘要；（2）一般也不得简单重复题名中已有的信息。比如一篇文章的题名是《婴儿问题解决行为的特点与发展》，摘要的开头就不要再写“对婴儿问题解决行为的特点与发展进行了研究。”（3）除实在无法变通外，一般不用数学公式，不出现插图、表格。（4）不用引文，除非该文献证实或否定了他人已出版的著作。（5）用第三人称。建议采用“对……进行了研究”、“报告了……的现状”、“进行了……调查”等记述方式，不必使用“本文”、“作者”等作为主语。非评价性。报告研究结果而不是对研究结果进行评价，不要在摘要中对论文内容做诠释和评论（尤其是自我评价）。 连贯性和可读性。采用条理清晰、措辞有力的形式写作。尽可能地使用第三人称来取代第一人称。避免使用缺乏实质信息的“万金油”语句（例如：“具有一定的理论意义和实践意义”或者“由此推断...”）。 一篇实验研究报告的摘要应该包括： 研究的问题，如果可能，用一句话表达； 被试，详细说明相关特性，例如数量、类型、年龄、性别、种类等； 实验方法，包括仪器，数据收集程序，完整的测验名称，使用的任何药剂的剂量和方法（特别是当使用的药剂是一种新药剂或者对研究很重要时）； 结果，包括统计水平的显著性； 结论、含意或应用。 实验研究报告的摘要示例如下：研究了高频汉字识别中形音义激活的时间进程。被试为北京师范大学本科生120名。4种启动类型分别为形似启动、音同启动、义近启动和无关启动。启动字的呈现时间（SOA）分别为43，57，85，145ms。实验1中，要求被试判断目标字是否是动物名称，实验2要求被试判断目标字的读音是否为“yi”。用MANOVA分析了不同SOA条件下的启动效应，发现高频汉字形音义激活的时序为字形—字义—字音。这一结果说明了高频汉字的字义可直接由字形特征获得，语音是自动激活的。（资料来源：陈宝国，彭聃龄.汉字识别中形音义激活时间进程的研究（Ⅰ）.心理学报，2001，33（1）：1~6.有改动）一篇综述或者理论性论文的摘要应该包括： 主题，用一句话概括； 论文的意图、论题或组织结构和范围（全面的或有选择的）； 资料来源（例如个人观察资料，已发表的文献）； 结论。 综述类文章的摘要示例如下：对发展性阅读障碍的产生机制的探讨有利于寻找适当的治疗方法。文章在简要回顾阅读障碍的界定、研究内容和有关理论争论基础上，重点介绍了阅读障碍的神经基础和遗传机制。文章从大脑结构和功能单侧化、完成认知任务时大脑的激活模式、激活时间进程以及视觉巨细胞等方面介绍了发展性阅读障碍者与正常读者之间存在的差异。文章还指出许多双生子研究都发现同卵双生子的阅读障碍同现率高于异卵双生子，尤其是近期的遗传学研究鉴定出几个与阅读障碍有关的染色体，如6号和15号染色体与语音障碍和拼写障碍有关。这些研究结果说明发展性阅读障碍有一定的脑神经基础和遗传基础。（资料来源：孟祥芝，周晓林.发展性阅读障碍的生理基础.心理科学进展，2002，10（1）：7~14.有改动）一篇方法学论文的摘要应该包括： 方法的类别； 方法的基本特征； 方法的应用范围； 该方法在不同情况下的表现，包括它的统计力及在违反各项假设下的稳定性。 一篇个案研究的摘要应该包括： 被试及其相关特征； 个案所能说明的问题或解决办法； 对今后研究或理论建设的启示。 一篇精确、简练、易懂和信息量丰富的摘要能够增加论文的读者数量和将来论文的可提取性，必须在此基础上认真考虑摘要的长度。例如，对于一些英文数据库而言，如果摘要长度超过960个字符的限制，摘要录用者可能会删减摘要的长度以满足数据库的要求。
摘要的写作1.摘要的概念和作用摘要又称概要,内容提要.摘要是以提供文献内容梗概为目的,不加评论和补充解释,简明,确切地记述文献重要内容的短文.其基本要素包括研究目的,方法,结果和结论.具体地讲就是研究工作的主要对象和范围,采用的手段和方法,得出的结果和重要的结论,有时也包括具有情报价值的其它重要的信息.摘要应具有独立性和自明性,并且拥有与文献同等量的主要信息,即不阅读全文,就能获得必要的信息.对一篇完整的论文都要求写随文摘要,摘要的主要功能有:1) 让读者尽快了解论文的主要内容,以补充题名的不足.现代科技文献信息浩如烟海,读者检索到论文题名后是否会阅读全文,主要就是通过阅读摘要来判断;所以,摘要担负着吸引读者和将文章的主要内容介绍给读者的任务.2) 为科技情报文献检索数据库的建设和维护提供方便.论文发表后,文摘杂志或各种数据库对摘要可以不作修改或稍作修改而直接利用,从而避免他人编写摘要可能产生的误解,欠缺甚至错误.随着电子计算机技术和Internet网的迅猛发展,网上查询,检索和下载专业数据已成为当前科技信息情报检索的重要手段,网上各类全文数据库,文摘数据库,越来越显示出现代社会信息交流的水平和发展趋势.同时论文摘要的索引是读者检索文献的重要工具.所以论文摘要的质量高低,直接影响着论文的被检索率和被引频次.2.摘要的分类按摘要的不同功能来划分,大致有如下3种类型. 报道性摘要报道性摘要是指明一次文献的主题范围及内容梗概的简明摘要,相当于简介.报道性摘要一般用来反映科技论文的目的,方法及主要结果与结论,在有限的字数内向读者提供尽可能多的定性或定量的信息,充分反映该研究的创新之处.科技论文如果没有创新内容,如果没有经得起检验的与众不同的方法或结论,是不会引起读者的阅读兴趣的;所以建议学术性期刊(或论文集)多选用报道性摘要,用比其他类摘要字数稍多的篇幅,向读者介绍论文的主要内容.以"摘录要点"的形式报道出作者的主要研究成果和比较完整的定量及定性的信息.篇幅以300字左右为宜. 指示性摘要指示性摘要是指明一次文献的论题及取得的成果的性质和水平的摘要,其目的是使读者对该研究的主要内容(即作者做了什么工作)有一个轮廓性的了解.创新内容较少的论文,其摘要可写成指示性摘要,一般适用于学术性期刊的简报,问题讨论等栏目以及技术性期刊等只概括地介绍论文的论题,使读者对论文的主要内容有大致的了解.篇幅以100字左右为宜. 报道-指示性摘要报道-指示性摘要是以报道性摘要的形式表述论文中价值最高的那部分内容,其余部分则以指示性摘要形式表达.篇幅以100～200字为宜.以上3种摘要分类形式都可供作者选用.一般地说,向学术性期刊投稿,应选用报道性摘要形式(江西电大会计本科毕业论文要求此种);只有创新内容较少的论文,其摘要可写成报道-指示性或指示性摘要.论文发表的最终目的是要被人利用.如果摘要写得不好,在当今信息激增的时代论文进入文摘杂志,检索数据库,被人阅读,引用的机会就会少得多,甚至丧失.一篇论文价值很高,创新内容很多,若写成指示性摘要,可能就会失去较多的读者.3.摘要的写作注意事项1) 摘要中应排除本学科领域已成为常识的内容;切忌把应在引言中出现的内容写入摘要;一般也不要对论文内容作诠释和评论(尤其是自我评价).
JPEG2000图像压缩标准及其关键算法周 宁 汤晓军 徐维朴(西安交通大学人工智能与机器人研究所西安710049)摘 要：JPEG2000是为适应不断发展的图像压缩应用而出现的新的静止图像压缩标准。阐述了JPEG2000图像编码系统的实现过程, 对其中采用的基本算法和关键技术进行了描述，介绍了这一新标准的特点及应用场合，并对其性能进行了分析。� 关键词：JPEG2000; 图像压缩；离散小波变换; 速率控制；感兴趣区域��1 引言� 随着多媒体应用领域的快速增长和网络的不断发展，传统的JPEG压缩技术已无法满足人们对数字化多媒体图像资料的要求，一种功能更强大、效率更卓越的静止图像压缩标准被提到制定日程上，这就是JPEG2000。� JPEG（Joint Photographic Experts Group）是在国际标准化组织(ISO)领导之下制定静态图像压缩标准的委员会，第一套国际静态图像压缩标准ISO 10918-1(JPEG)就是该委员会制定的。由于JPEG优良的品质，使他在短短几年内获得了极大的成功，被广泛应用于互联网和数码相机领域，网站上80%的图像都采用了JPEG压缩标准。然而，目前的JPEG静止图像压缩标准,具有中端和高端比特速率上的良好的速率畸变特性，但在低比特率范围内，将会出现很明显的方块效应，其质量变得不可接受。JPEG不能在单一码流中提供有损和无损压缩，并且不能支持大于64×64 K的图像压缩。同时，尽管当前的JPEG标准具有重新启动间隔的规定，但当碰到比特差错时图像质量将受到严重的损坏。� 针对这些问题，自1997年3月起，JPEG图像压缩标准委员会开始着手制定新一代的图像压缩标准以解决上述问题。2000年3月的东京会议，确定了彩色静态图像的新一代编码方式JPEG2000图像压缩标准的编码算法。� JPEG2000系统分为下列7个部分：� ①JPEG2000图像编码系统；� ②扩充(给①的核心定义添加更多的特征和完善度)；� ③运动JPEG2000；� ④一致性；� ⑤参考软件(目前包含Java和C实现)；� ⑥复合图像文件格式(用于文件扫描和传真应用程序)；� ⑦对①的最小支持(技术报告)。� ①为完全被认可的ISO标准，定义了核心压缩技术和最小文件格式，②～⑥定义压缩和文件格式的扩充。其中，①已经制定完成，其余部分还在制定过程中。本文所讨论的JPEG2000标准就是基于第1部分的。2 JPEG2000系统的特点� JPEG2000以其特有的优点弥补了现行JPEG标准的不足。离散小波变换算法中，图像可以转换成一系列可更加有效存储像素模块的子带，因此，JPEG2000格式的图像压缩比可在现在的JPEG基础上再提高10％～30％，而且压缩后的图像显得更加细腻平滑。也就是说，在网上观看采用JPEG2000压缩的图像时，不仅下载速率比采用JPEG格式的快近30％，而且品质也将更好。对于目前的JPEG标准,在同一个压缩码流中不能同时提供有损和无损压缩,而在JPEG2000系统中,通过选择参数, 能够对图像进行有损和无损压缩,可满足图像质量要求很高的医学图像、图像库等方面的处理需要。现在网络上的JPEG图像下载时是按"块"传输的，因此只能逐行地显示，而采用JPEG2000格式的图像支持渐进传输(Progressive Transmission),这就允许图像按照所需的分辨率或像素精度进行重构,用户根据需要,对图像传输进行控制,在获得所需的图像分辨率或质量要求后,便可终止解码,而不必接收整个图像的压缩码流。由于JPEG2000采用小波技术,利用其局部分辨特性,在不解压的情况下,可随机获取某些感兴趣的图像区域（ROI）的压缩码流,对压缩的图像数据进行传输、滤波等操作。�3 JPEG2000图像编解码系统� 本节主要介绍JPEG2000图像编解码系统。其编码器和解码器的框图如图1所示。� 在编码器中，首先对源图像进行前期预处理，对处理的结果进行离散小波变换，得到小波系数。然后对小波系数进行量化和熵编码，最后组成标准的输出码流（位流）。解码器是编码器的反过程，首先对码流进行解包和熵解码，然后是反向量化和离散小波反变换，对反变换的结果进行后期处理合成，就得到重构的图像数据。尽管JPEG2000编解码过程与JPEG类似，但是对于每一步的具体实现两者却有非常大的差异。编码过程的一般步骤如下：� (1) 将有多个颜色分量组成的图像分解成单一颜色分量的图像。分量之间存在一定的相关性，通过分解相关的分量变换，可减少数据间的冗余度，提高压缩效率；� (2) 分量图像被分解成大小统一的矩形片——图像片。图像片是进行变换和编解码的基本单元；� (3) 每一个图像片进行小波变换。产生多级系数图像。这些不同级数的系数图像可以重构出不同分辨率的图像；� (4) 多级分解的结果是由小波系数组成的多个子带。他们表示图像片中局部区域（而不是整幅图像）的频率特性；� (5) 对系数子带进行量化，并且组成矩形数组的"码块"；� (6) 对一个码块中的系数位平面（也就是一个码块中整个系数中具有同样权值的那些位）进行熵编码；� (7) 相对于图像的背景区域，可以对感兴趣区域进行更高质量的编码；� (8) 通过在位流中加入掩码来增加抗干扰性；� (9) 在每一个码流的最前部都有一个头结构，他描述的是源图像的属性，各种分解情况和编码风格。这个头结构可以用来进行定位、抽取、译码和重构图像，得到的图像可以具有所期望的分辨率、重现精度、感兴趣的区域或是其他特性。� 编码过程主要分为以下几个过程：预处理、核心处理和位流组织。预处理部分包括对图像分片、直流电平（DC）位移和分量变换。核心处理部分由离散小波变换、量化和熵编码组成。位流组织部分则包括区域划分、码块、层和包的组织。� 预处理� (1)图像分片� 分片指的是把源图像分割成相互不重叠的矩形块——图像片，每一个图像片作为一个独立的图像进行压缩编码。编码中的所有操作都是针对图像片进行的。图像片是进行变换和编解码的基本单元。图像的分片降低了对存储空间的要求，并且由于他们重构时也是独立进行的，所以可以用来对图像的特定区域而不是整幅图像进行解码。当然，图像分片会影响图像质量。比较小的图像片会比大图像片产生更大的失真。图像分片在低比特率表示图像的时候所造成的图像失真会更加严重。 (2)DC电平位移� 在对每一图像片进行正向离散小波变换之前，都要进行直流电平位移。目的是在解码时，能够从有符号的数值中正确恢复重构的无符号样本值。直流电平位移是对仅有无符号数组成的图像片的像素进行的。电平位移并不影响图像的质量。在解码端，在离散小波反变换之后，对重构的图像进行反向直流电平位移。� (3)分量变换� JPEG2000支持多分量图像。不同的分量不需要有相同的比特深度，也不需要都是无符号或有符号数。对于可恢复（无损）系统，唯一的要求就是每一个输出分量图像的比特深度必须跟相应输入分量图像的比特深度保持一致。� 核心处理� (1)小波变换� 不同于传统的DCT变换，小波变换具有对信号进行多分辨率分析和反映信号局部特征的特点。通过对图像片进行离散小波变换，得到小波系数图像，而分解的级数视具体情况而定。小波系数图像由几种子带系数图像组成。这些子带系数图像描述的是图像片水平和垂直方向的空间频率特性。不同子带的小波系数反映图像片不同空间分辨率的特性。通过多级小波分解，小波系数既能表示图像片中局部区域的高频信息（如图像边缘），也能表示图像片中的低频信息（如图像背景）。这样，即使在低比特律的情况下，我们也能保持较多的图像细节（如边缘）。另外，下一级分解得到的系数所表示图像在水平和垂直方向的分辨率只有上一级小波系数所表示的图像的一半。所以，通过对系数图像的不同级数进行解码，就可以得到具有不同空间分辨率（或清晰，或模糊）的图像。� 小波变换因其具有的这种优点被JPEG2000标准所采用。在编码系统中，对每个图像片进行Mallat塔式小波分解。经过大量的测试，JPEG2000选用两种小波滤波器：LeGall 5/3滤波器和Daubechies 9/7滤波器。前者可用于有损或无损图像压缩，后者只能用于有损压缩。� 在JPEG2000标准中，小波滤波器可以有2种实现模式：基于卷积的和基于提升机制的。而具体实现时，对图像边缘都要进行周期对称延伸，这样可以防止滤波器对图像边缘操作时产生失真。另外，为了减小变换时所需空间的开销，标准中还应用了基于行的小波变换技术。� (2)量化� 由于人类视觉系统对图像的分辨率要求有一定的局限，通过适当的量化减小变换系数的精度，可在不影响图像主观质量的前提下，达到图像压缩的目的。量化的关键是根据变换后图像的特征、重构图像质量要求等因素设计合理的量化步长。量化操作是有损的，会产生量化误差。不过一种情况除外，那就是量化步长是1，并且小波系数都是整数，利用可恢复整数5/3拍小波滤波器进行小波变换得到的结果就符合这种情况。� 在JPEG2000标准中，对每一个子带可以有不同的量化步长。但是在一个子带中只有一个量化步长。量化以后，每一个小波系数有2部分来表示：符号和幅值。对量化后的小波系数进行编码。对于无损压缩，量化步长必须是1。� (3)熵编码� 图像经过变换、量化后，在一定程度上减少了空域和频域上的冗余度，但是这些数据在统计意义上还存在一定的相关性，为此采用熵编码来消除数据间的统计相关。将量化后的子带系数划分成小的矩形单元——码块（code block）。 如图2所示，采用两层编码策略，首先使用基于上下文的算术编码器，每个码块进行独立的嵌入式码块编码，得到码块的嵌入式压缩位流。然后，根据率失真优化原则，采用PCRD（Post Compression Rate Distortion）优化算法思想，将所有码块的压缩位流适当截取，组织成具有不同质量级的压缩位流层。每一层上的压缩位流连同其前面的所有层的压缩位流，可重构出一定质量的图像。在分层组织压缩位流时，须对每个码块在每一层上的贡献信息进行编码，即对码块位流在该层的截断点信息等编码。由于图像采用小波变换，整个图像压缩码流具有分辨率可分级性，从而，压缩码流可同时具有质量上和分辨率上的可分级性。由于对码块进行独立编码，因此，可根据需要，随机获取并解码相应的码块压缩位流，重构出所需的图像区域。 ①第一层编码算法� 与传统的依次对每个系数进行算术熵编码不同，JPEG2000编码系统把码块中的量化系数组织成若干个位平面，从最高有效位平面（MSB）开始，依次对每个位平面上的小波系数位进行算术编码。� 第一层编码可以看作2部分：上下文的生成（CF）和算术编码器（AE）。在上下文的生成中，以一定的顺序扫描码块中的所有位。在码块的每个位平面上，从左上角系数开始，从左到右，从上到下进行扫描，并为每一位生成一个上下文。算术编码器根据生成的上下文，对每一位进行编码。 在量化后，小波系数被转换为符号-振幅模式。在从MSB到LSB编码时，当遇到第一个为1的比特时，这个像素被称作是显著的，否则，为不显著的。所有比特的上下文都是由他们的邻域通过以下的4种方法产生：� 零编码（zero coding，ZC）用来编码非显著像素在当前的位平面中是否将变得显著；� 游程编码（run-length coding, RLC）用来编码位于同一列中的4个非显著性像素，如果他们的邻域都是非显著的；� 符号编码（sign coding, SC）当该位变得显著后，编码他的符号位； 幅度编码（Magnitude Refinement, MR）用来编码显著位。� 每个位平面都在3个编码通道中进行编码。通道1是重要性传播通道（Significance Propagation Pass），至少有一个重要性邻域的像素，在此通道进行编码，使用ZC和SC。通道2是幅度细化通道（Magnitude Refinement Pass），所有的重要位在此通道进行编码，使用MR。通道3是清除通道（Cleanup Pass），所有没有在上两个通道中进行编码的像素，在此通道中进行编码，使用ZC,LRC和SC。位平面中的每一位在3个通道中进行检查来确定是否应当被编码。 由编码通道得到的上下文和与其对应的数据一起，送至算术编码器进行编码。在这里，采用了自适应二进制算术编码〔1〕，主要是考虑到计算的复杂度以及实现的方便性。在进行算术编码后，对每一个码块，得到一个独立的嵌入式码块压缩位流。� ②第二层编码算法� 在第二层编码算法中，采用PCRD率失真优化算法思想〔1，2〕，对所有码块的嵌入式压缩位流进行适当的截取，分层组织，形成整个图像的具有质量可分级的压缩码流。第二层编码算法也可以看作两部分：速率控制和分层组织压缩位流。速率控制是指通过一定的编解码措施，获得给定压缩码率下的最佳重构图像质量。分层组织压缩位流根据编码参数所规定的分层层数以及每一层的编码速率，估算每一层的率失真门限，然后根据每一层估计出的率失真门限，按照码块率失真算法，找到每个码块嵌入式压缩位流在该层上的截断点，将截断的码块压缩位流进行打包，按照规定的格式存储，形成图像压缩码流。将码流分层组织，每一层含有一定的质量信息，在前面层的基础上改善图像质量。这样用户可以根据自己的需要，控制图像的传输，在取得满意的图像效果后，中止传输，在某种程度上缓解当前网络带宽有限而图像数据量大而造成的瓶颈问题。 位流组织� 为了适合图像交换，更好地应用JPEG2000压缩码流的功能，JPEG2000标准规定了存放压缩位流和解码所需参数的格式，把压缩码流以包为单元进行组织，形成最终的码流。4 JPEG2000中的关键技术� 在这一节中，对JPEG2000中所使用的关键技术加以说明。� 离散小波变换� JPEG2000与传统JPEG最大的不同在于他放弃了JPEG所采用的以离散余弦变换（DCT）为主的区块编码方式，转而采用以小波变换（DWT）为主的多解析编码方式。 � 余弦变换是经典的谱分析工具，他考察的是整个时域过程的频域特征或整个频域过程的时域特征，因此对于平稳过程，他有很好的效果，但对于非平稳过程，他却有诸多不足。在JPEG中，离散余弦变换将图像压缩为8×8 的小块，然后依次放入文件中，这种算法靠丢弃频率信息实现压缩，因而图像的压缩率越高，频率信息被丢弃的越多。在极端情况下，JPEG图像只保留了反映图像外貌的基本信息，精细的图像细节都损失了。小波变换是现代谱分析工具，他既能考察局部时域过程的频域特征，又能考察局部频域过程的时域特征，因此即使对于非平稳过程，处理起来也得心应手。他能将图像变换为一系列小波系数，这些系数可以被高效压缩和存储，此外，小波的粗略边缘可以更好地表现图像，因为他消除了DCT压缩普遍具有的方块效应。 速率控制算法� JPEG2000通过采用速率控制方法来计算码流的理想截断点，从而获得给定压缩码率下的最佳重构图像质量。速率控制使用了PCRD率失真优化算法。率失真优化，即给定整个压缩码流的最大编码速率，找出每个码块压缩位流的适当截断点，在满足的条件下，使重构图像失真最小。从而使得嵌入式码块编码具有如下特点：生成的压缩位流可根据需要，被截断成不同长度的位流子集；将所有码块的截断位流组织起来，可重构出一定质量的图像。� 渐进传输特性� 现在网络上的JPEG图像下载时是按"块"传输的，因此只能逐行显示，而采用JPEG2000格式的图像支持渐进传输。JPEG2000中的渐进传输有2种，按照分辨率的渐进传输和按照质量的渐进传输。按照质量的渐进传输就是先传输图像轮廓数据，然后再逐步传输细节数据来不断提高图像质量，而按照分辨率的渐进传输则先传输分辨率较低的图像，后一幅图像在前一幅图像的基础上提高其分辨率。图像的渐进传输使得用户不需要像以前那样等图像全部下载后才决定是否需要，有助于快速地浏览和选择大量图片，从而有效的解决了网络传输的瓶颈问题。� 感兴趣区域压缩� JPEG2000一个极其重要的优点就是ROI（Region of Interest，感兴趣区域）。用户可以任意指定图片上感兴趣的区域，然后在压缩时对这些区域指定压缩质量，或在恢复时指定某些区域的解压缩要求。这是因为子波在空间和频率域上具有局域性，要完全恢复图像中的某个局部，并不需要所有编码都被精确保留，只要对应他的一部分编码没有误差就可以了。在实际应用中，我们就可以对一幅图像中感兴趣的部分采用低压缩比以获取较好的图像效果，而对其他部分采用高压缩比以节省存储空间。这样就能在保证不丢失重要信息的同时又有效地压缩了数据量，实现了真正的"交互式"压缩。�5 JPEG2000标准的应用� 随着科技的发展，网络已经渗透到每个人的生活之中。然而，受到网络带宽的限制，高质量的图像由于数据量很大，在网络上的传输延迟很大。因此，对于使用PC机、笔记本、掌上电脑或PDA,通过Modem接入因特网访问图像数据的用户来说，允许根据需要选择恰当的图像分辨率进行浏览和传输是非常必要的。� 在军事侦察和气象预报中，由卫星遥感得到的图像必须通过远距离无线信道传输，传输误码的出现不可避免。JPEG2000编码器特有的码流组织形式是输出码流具有有效抑制误码的能力。这样，码流通过无线卫星通讯信道发还给地面接收站后，地面接收站在解码过程中可以利用JPEG2000内部的码流组织形式来避免由于传输误码而造成的错误解码。� 此外，在安全确认、身份认证及医学领域，JPEG2000都有着其广泛的应用。可以预测，在不久的将来，JPEG2000将在以下领域得到广泛的应用：因特网、移动和便携设备、印刷、扫描（出版物预览）、数码相机、遥感、传真（包括彩色传真和因特网传真）、医学应用、数字图书馆和电子商务等。6 结论� JPEG2000旨在创建一个新的图像编码系统，该压缩编码系统的率失真和主观图像质量优于现有的JPEG标准，能够提供对图像的低码率的压缩，并且对压缩码流可进行灵活的处理,如随机获取部分压缩码流、图像的渐进传输、感兴趣区域的实现以及压缩码流较强的容错性能等,该标准将与现行JPEG标准兼容。JPEG2000图像压缩标准以其优秀的性能，必将在数码相机、遥感、传真、医疗以及电子商务等多个领域得到广泛的应用，成为21世纪的主流静态图像压缩标准。参考文献〔1〕JPEG 2000 Image Coding 2000 Final Committee Draft Version , 2000，16(3)�〔2〕Taubman D. 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什么是信号的多分辨率分析，信号的多分辨率分析就是它这个分辨率才是有个一定的数值，但看这个比例是多少。
这种逐级分析方式称为多分辨率分析，是小波变换在实际工程应用中的一个重要方向·ξi通常为指数分布、对数正态分布、正态分布和Gamma分布等这一系列近似具有不同的分辨率,因而称为多分辨率分析.借鉴于金字塔算法,人们将连续小波理论推广到离散领域.从滤波器概念上讲,小波变换就是不断以两组正交的高通和低通溥波器对愉入信号f(t)进行滤波源自: 一种失真度可控的图像编码方法 《无线电通信技术》 1997年 徐佩霞,孙功宪来源文章摘要：提出一种基于小波变换和误差反馈的可选失真度的图像编码方法,适用于远程数据库查询和可变比特率图像分层传输。它通过小波变换把图像分解到不同分辨率上,然后用误差反馈的方法进行逐级补偿。由于所有前级分辨率的编码误差都可以得到补偿,因而可以恢复无失真的图像。这种逐级分析方式称为多分辨率分析,是小波变换在实际工程应用中的一个重要方向.ξi通常为指数分布、对数正态分布、正态分布和Gamma分布等源自: 小波及混沌学习神经网络在短期电力负荷预... 《计算机工程与应用》 2003年 杨延西,刘丁,李琦,郑岗来源文章摘要：该文提出了采用小波和神经网络混合模型进行电力系统短期负荷预测方法。首先基于小波多分辨率分析方法将负荷序列分解成具有不同频率特征的序列。然后,根据分解后的各个分量的特点构造不同的神经网络模型对各分量分别进行预测。神经网络算法采用混沌学习算法,与传统BP算法相比,该算法利用混沌轨道的游动性使系统能够跳出局域极值的束缚而寻求全局最优点,这样克服了BP学习算法所存在的本质问题,可以加快网络学习速度和提高学习精度。最后对各分量预测信号进行重构得到最终预测结果。在构建网络模型时,该文考虑了气候因素的影响,并把它作为网络的一组输入点。实验结果表明基于这一方法的负荷预测系统具有较好的精度及稳定性。
★ 计算机辅助设计，统编教材，机械工业出版社 1994★ 机械设计手册（第二版）计算机辅助设计篇，机械工业出版社98页22万字，主编（全国科技图书二等奖，1995）★ 机械工程手册（第二版）计算机辅助设计篇，机械工业出版社1996年14万字，主编★ CAD/CAM技术，高教机电类规划教材，机械工业出版社，万字，副主编（2002全国高校优秀教材二等奖） （包括与指导的研究生合作）（其中EI检索66篇；SCI检索10篇）：; Tang,Xusheng; Su,Tieming; Zhao,Pengfei,Cascade AdaBoost classifiers with stage optimization for face detection,Lecture Notes in Computer Science,v 3832 LNCS,Advances in Biometrics - International Conference,ICB 2006,Proceedings,2006,p121-128（SCI、EI收录）; Ou,Zongying; Su,Tieming; Zhao,Pengfei,Cascade AdaBoost classifiers with stage features optimization for cellular phone embedded face detection system,Lecture Notes in Computer Science,v 3612,n PART Ⅲ，Advances in Natural Computation: First International Conference,ICNC 2005. Proceedings,2005,p688-697（SCI、EI收录）; Ou,Zongying; Su,Tieming; Sun,Haibo; Zhao,Pengfei,Robust precise eye location by adaboost and SVM techniques,Lecture Notes in Computer Science,v 3497,n Ⅱ，Advances in Neural Networks - ISSN 2005: Second International Symposium on Neural Networks. Proceedings,2005,p 93-98（SCI、EI收录）; Zhang,Jing; Ou,Zongying,Novel view generation from two reference images based on the same optical axis,Proceedings - The Fourth International Conference on Computer and Information Technology,CIT 2004,2004,p 801-806（EI收录）; Ou,Zongying; Wang,Guoqiang,Face recognition using Gabor features and Support Vector Machines,Lecture Notes in Computer Science,v 3611,n PART Ⅱ，Advances in Natural Computation: First International Conference,ICNC 2005. Proceedings,2005,p119-122（SCI、EI收录）; Zhang,Jing; Ou,Zongying,Novel view generation from two reference images based on the same optical axis,The Fourth International Conference on Computer and Information Technology (CIT 2004），2004,p801-806（EI收录）; Tang,Xusheng; Ou,Zongying; Xi,Ning,A hierarchical FloatBoost and MLP classifier for mobile phone embedded eye location system,Lecture Notes in Computer Science,v 3972 LNCS,Advances in Neural Networks - ISNN 2006: Third International Symposium on Neural Networks,ISNN 2006,Proceedings - Part Ⅱ，2006,p 20-25（EI收录）; Ou,Zongying; Chen,Weiqing,A panoramic image mosaics algorithm based on wavelet decomposition and equidistant matching,Fourth International Conference on Virtual Reality and Its Applications in Industry,2004,p145-148（EI收录）; Ou,Zongying; Guo,Mingen,Neural network based fairing of digitized curves and its application,Lecture Notes in Computer Science,v 3497,n Ⅱ，Advances in Neural Networks - ISSN 2005: Second International Symposium on Neural Networks. Proceedings,2005,p854-859（SCI、EI收录）; Ou,Zongying; Wang,Xiaodong,Constructing full view panoramic image based on spherical model,Fourth International Conference on Virtual Reality and Its Applications in Industry,2004,p 117-122（EI收录） ZY,Guo H,Wei HL，Fingerprint classifier using embedded hidden Markov models，LECTURE NOTES IN COMPUTER SCIENCE 3338: （SCI收录） YF,Ou ZY，Eyes location by hierarchical SVM classifiers，LECTURE NOTES IN COMPUTER SCIENCE 3173: （SCI收录）王亮申； 欧宗瑛，图像纹理分析的灰度-基元共生矩阵法，计算机工程，2004（23）（EI收录）13.曹新建； 张鹏； 王小东； 刘长宝； 李刚； 欧宗瑛，房地产信息管理系统开发研究，计算机工程与设计，2004⑼14.何洋； 欧宗瑛； 郭浩，基于方向场和频率场的自适应指纹图像增强算法，大连理工大学学报，2004⑸（EI收录）15.华顺刚； 逄岭； 欧宗瑛，特征点提取及视图变形技术研究，大连理工大学学报，2004⑸（EI收录）16.何洋； 欧宗瑛，基于场结构的指纹图像细节特征提取算法，石油大学学报（自然科学版），2004⑶（EI收录）17.张恒博； 欧宗瑛，一种基于色彩和灰度直方图的图像检索方法，计算机工程，2004⑽（EI收录）18.王小东； 李刚； 欧宗瑛，一维下料优化的一种新算法，大连理工大学学报，2004⑶（EI收录）19.金霞； 欧宗瑛，基于HL7标准医疗信息交换消息的构建/解析，焦作大学学报，2004⑴20.唐棣； 孙岩； 韩丽； 欧宗瑛，一种基于显示空间的圆窗口的图形裁剪算法，小型微型计算机系统，2004⑷21.张恒博； 欧宗瑛，一种改进的扫描线真实感图形显示算法，计算机工程，2004⑹22.张恒博； 欧宗瑛，一种利用多特征向量的彩色图像检索方法，计算机工程与应用，2004⑵23.李晖； 欧宗瑛，异构分布环境下数据获取与多态发布，计算机工程与设计，2004⑴24.王宏漫； 欧宗瑛，基于支持向量机的人脸识别方法研究，小型微型计算机系统，2004⑴25.柴玉森； 欧宗瑛； 韩风武； 陆培德； 韩锋，基于CAPP的模具报价系统的开发，模具工业，2004⑴26.韩峰； 张静； 欧宗瑛，基于摄像机纵向运动的序列图像的实时漫游，小型微型计算机系统，2005⑽27.刘文琦； 杨建华； 张鹏； 欧宗瑛，一种基于椭圆曲线的门限代理签名方案，大连理工大学学报，2005⑹（EI收录）28.袁野; 欧宗瑛，一种基于单个神经元的摄像机标定自适应算法，大连理工大学学报，2005⑹（EI收录）29.何洋； 欧宗瑛，基于局部细节邻接图的指纹匹配算法研究，哈尔滨工业大学学报，2005⑽（EI收录）30.宋涛； 欧宗瑛； 陈伟卿，基于模糊连通性的彩色图像切片序列分割方法，小型微型计算机系统，2005⑼31.王亮申； 朱玉才； 陈少华； 侯杰； 于京诺； 苏子林； 欧宗瑛，利用SVM进行车型识别，计算机工程与设计，2005⑼32.胡志萍； 欧宗瑛； 王虹，基于图像合成的虚拟制造环境描述，机械设计与研究，2005⑷33.李云峰; 欧宗瑛，基于相位信息的图像特征定位，光电技术应用，2005⑸34.韩锋； 苏铁明； 欧宗瑛； 罗丹，SolidWorks环境下三维冲模标准件库的开发，大连轻工业学院学报，2005⑶35.宋涛； 欧宗瑛； 王瑜； 李冠华； 刘斌，八叉树编码体数据的快速体绘制算法，计算机辅助设计与图形学学报，2005⑼（EI收录）36.王亮申； 欧宗瑛； 侯杰； 于京诺； 朱玉才； 曲衍国； 王保卫； 宋进桂，基于遗传算法的最优直方图阈值图像分割算法，数据采集与处理，2005⑵（EI收录）37.张静； 胡志萍； 欧宗瑛，基于异常匹配点去除的基本矩阵优化估计，计算机工程，2005⒀（EI收录）38.王亮申； 欧宗瑛； 侯杰； 于京诺； 曲衍国； 宋进桂； 朱玉才，基于金字塔结构颜色特征的图像数据库检索，计算机工程与设计，2005⑷39.王亮申； 于京诺； 侯杰； 欧宗瑛； 朱玉才； 陈燕，目标形状特征的新定义，计算机工程与应用，2005⒄40.宋涛； 欧宗瑛； 陈伟卿，中国虚拟人三维模型重建和可视化，大连理工大学学报，2005⑶（EI收录）41.华顺刚； 张洁玉； 欧宗瑛，基于图像的光照，计算机工程与设计，2005⑶158.王亮申; 欧宗瑛； 朱玉才； 侯杰； 于京诺，基于SVM的图像分类，计算机应用与软件，2005⑸42.胡延平； 马德成； 何鸿鹏； 欧宗瑛，基于模型重建技术的图形匹配原理与方法，大连理工大学学报，2005⑵（EI收录）43.王宏漫； 欧宗瑛； 胡志萍，自由差分运算与直交型Snake模型，计算机辅助设计与图形学学报，2005⑶（EI收录）44.张静； 胡志萍； 刘志泰； 欧宗瑛，基于轮廓相位相关的图像自动拼接，大连理工大学学报，2005⑴（EI收录）45.郭浩； 欧宗瑛； 何洋，一个新的基于细节特征的指纹匹配方法，大连理工大学学报，2005⑴（EI收录）46.魏鸿磊； 欧宗瑛； 甘树坤； 张海东，采用逐级配准和分值加权的指纹匹配算法，计算机辅助设计与图形学学报，2006⑹（EI收录）47.胡志萍； 郭明恩； 欧宗瑛，一种基于图像轮廓信息的新视点图像生成算，大连理工大学学报，2006⑶48.侯建华； 欧宗瑛，基于边缘曲线光顺连续性恢复的灰度图像放大算法，小型微型计算机系统，2006⑷49.甘树坤； 欧宗瑛； 魏鸿磊，基于灰度特性的指纹图像分割算法，吉林化工学院学报，2006⑴50.宋卫卫； 李冠华； 欧宗瑛，医学体数据三维可视化技术，计算机工程与应用，2006⒅51. 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信号的多分辨率分析(MRA，Multi-resolution Analysis)又称为多尺度分析，是建立在函数空间概念的理论，创建者是在研究图像处理问题时建立这套理论，并提出了著名的Mallat算法。MRA不仅为正交小波基的构造提供了简单的方法，而且为正交小波变换的快速算法提供了理论依据。尤其是其基本思想与多抽样率滤波器组相一致，建立了小波变换与数字滤波器之间的联系。因此MRA在小波变换理论中具有十分重要的单位。
论文提出利用数据融合和小波变换进行图像边缘检测的一种方法。此方法首先对同一地区的多谱段图像用小波变换进行融合预处理 ,然后直接采用小波变换系数动态地调整边缘判别的阈值 ,对融合图像进行边缘检测 .试验结果表明 ,此方法不仅能有效地抑制噪声 ,而且对具有多种边缘特征的图像均有良好的适应性。
扩展资料：
多分辨率分析定义2：
这一系列近似具有不同的分辨率,因而称为多分辨率分析.借鉴于金字塔算法,人们将连续小波理论推广到离散领域.从滤波器概念上讲,小波变换就是不断以两组正交的高通和低通溥波器对愉入信号f(t)进行滤波
源自: 一种失真度可控的图像编码方法 《无线电通信技术》 1997年 徐佩霞,孙功宪
来源文章摘要：提出一种基于小波变换和误差反馈的可选失真度的图像编码方法,适用于远程数据库查询和可变比特率图像分层传输。它通过小波变换把图像分解到不同分辨率上,然后用误差反馈的方法进行逐级补偿。由于所有前级分辨率的编码误差都可以得到补偿,因而可以恢复无失真的图像。
多分辨率分析定义3：
它对信号局部化分析是在许多不同尺度上进行的,因而又称为多分辨率分析〔2,3〕.小波分析的范围十分广泛,它包括:在数学领域的数值分析、构造快速数值方法、曲线曲面构造、微分方程求解、控制论等
源自: 反刍动物前胃舒缩应变的小波分析 《新疆农业大学学报》 2003年 刘后森,李志斌,魏俊智
参考资料：百度百科-多分辨率分析
根据实验数据可得出结论基尔霍夫定律和叠加原理是完全正确的。
实验中所得的误差的原因可能有以下几点:
实验所使用的电压表虽内阻很大,但不可能达到无穷大,电流表虽内阻很小,但不可能为零,所以会产生一定的误差。读数时的视差。实验中所使用的元器件的标称值和实际值的误差。仪器本身的误差。系统误差。
基尔霍夫定律(Kirchhoff laws)是电路中电压和电流所遵循的基本规律，是分析和计算较为复杂电路的基础。
1845年由德国物理学家.基尔霍夫（Gustav Robert Kirchhoff，1824～1887）提出。基尔霍夫（电路）定律包括基尔霍夫电流定律（KCL）和基尔霍夫电压定律（KVL）。
基尔霍夫定律是求解复杂电路的电学基本定律。从19世纪40年代，由于电气技术发展的十分迅速，电路变得愈来愈复杂。某些电路呈现出网络形状，并且网络中还存在一些由3条或3条以上支路形成的交点(节点)。这种复杂电路不是串、并联电路的公式所能解决的。
刚从德国哥尼斯堡大学毕业，年仅21岁的基尔霍夫在他的第1篇论文中提出了适用于这种网络状电路计算的两个定律，即著名的基尔霍夫定律。该定律能够迅速地求解任何复杂电路，从而成功地解决了这个阻碍电气技术发展的难题。
物理学作为研究其他自然科学不可缺少的基础,其长期发展形成的科学研究 方法 已广泛应用到各学科当中。下面是我为大家整理的物理学博士论文，供大家参考。
《 物理学在科技创新中的效用 》
摘要：论述了X射线的发现，不仅对医学诊断有重大影响，还直接影响20世纪许多重大发现;半导体的发明，使微电子产业称雄20世纪，并促进信息技术的高速发展，物理学是计算机硬件的基础;原子能理论的提出，使原子能逐步取代石化能源，给人类提供巨大的清洁能源;激光理论的提出及激光器的发明，使激光在工农业生产、医疗、通信、军事上得到广泛应用;蓝光LED的发明，将点亮整个21世纪.事实告诉我们，是物理学推动科技创新，由此得出结论：物理学是科技创新的源泉.昭示人们，高校作为培养人才的场所，理工科要重视大学物理课程.
关键词：X射线;半导体;原子能;激光;蓝光LED;科技创新;大学物理
1引言
物理学是一门研究物质世界最基本的结构、最普遍的相互作用以及最一般的运动规律的科学[1-3]，其内容广博、精深，研究方法多样、巧妙，被视为一切自然科学的基础.纵观物理学发展历史可以发现：其蕴含的科学思维和科学方法能够有效促进学生能力的培养和知识的形成，同时，其每一次新的发现都会带动人类社会的科技创新和科技发展.正因如此，大学物理成为了高等学校理、工科专业必修的一门基础课程.按照 教育 部颁发的相关文件要求[4-5]，大学物理课程最低学时数为126学时，其中理科、师范类非物理专业不少于144学时;大学物理实验最低学时数为54学时，其中工科、师范类非物理专业不少于64学时.然而调查显示，众多高校(尤其是新建本科院校)并没有严格按照教育部颁发的课程基本要求开设大学物理及其实验课程.他们往往打着“宽口径、应用型”的晃子，大幅压缩大学物理和大学物理实验课程的学时，如今，大学物理及其实验课程的总学时数实际仅为32-96学时，远远低于教育部要求的最低标准(180学时).试问这么少的课时怎么讲丰富、深奥的大学物理?怎么能够真正发挥出大学物理的作用?于是有的院、系要求只讲力学，有的要求只讲热学，有的则要求只讲电磁学，…面对这种情况，大学物理的授课教师在无奈状态下讲授大学物理.从《大学物理课程 报告 论坛》上获悉，这不是个别学校的做法，在全国具有普遍性.殊不知，力、热、光、电磁、原子是一个完整的体系，相互联系，缺一不可.这种以消减教学内容为代价，解决课时不足的做法，就如同削足适履，是对教育规律不尊重，是管理者思想意识落后的一种体现.本文且不论述物理学是理工科必修的一门基础课，只论及物理学是科技创新的源泉这一命题，以期提高教育管理者对大学物理课程重要性的认识.
2物理学是科技创新的源泉
且不说力学和热力学的发展，以蒸汽机为标志引发了第一次工业革命，欧洲实现了机械化;且不说库伦、法拉第、楞次、安培、麦克斯韦等创立的电磁学的发展，以电动机为标志引发了第二次工业革命，欧美实现了电气化.这两次工业革命没有发生在中国，使中国近代落后了.本文着重论述近代物理学的发展对科学技术的巨大推动作用，从而得出结论：物理学是科技创新的源泉.1895年，威廉•伦琴(WilhelmR魻ntgen)发现X射线，这种射线在电场、磁场中不发生偏转，穿透能力很强，由于当时不知道它是什么，故取名X射线.直到1912年，劳厄(MaxvonLaue)用晶体中的点阵作为衍射光栅，确定它是一种光波，波长为10-10m的数量级[6].伦琴获1901年诺贝尔物理学奖，他发现的X射线开创了医学影像技术，利用X光机探测骨骼的病变，胸腔X光片诊断肺部病变，腹腔X光片检测肠道梗塞.CT成像也是利用X射线成像，CT成像既可以提供二维(2D)横切面又可以提供三维(3D)立体表现图像，它可以清楚地展示被检测部位的内部结构，可以准确确定病变位置.当今，各医院都设置放射科，X射线在医学上得到充分利用.X射线的发现不仅对医学诊断有重大影响，还直接影响20世纪许多重大科学发现.1913-1914年，威廉•享利•布拉格(willianHenrgBragg)和威廉•劳仑斯•布拉格(WillianLawrenceBragg)提供布拉格方程[6，P140]2dsinα=kλ(k=1,2,3…)式中d为晶格常数，α为入射光与晶面夹角，λ为X射线波长.布拉格父子提出使用X射线衍射研究晶体原子、分子结构，创立了X射线晶体结构分析这一学科，布拉格父子获1915年诺贝尔物理学奖.当今，X射线衍射仪不仅在物理学研究，而且在化学、生物、地质、矿产、材料等学科得到广泛应用，所有从事自然科学研究的科研院所和大多数高等学校都有X射线衍射仪，它是研究物质结构的必备仪器.1907年，威廉•汤姆孙(W•Thomson)发现电子，电子质量me=×10-31kg，电子荷电e=×10-19C.电子的荷电性引发了20世纪产生革命.1947年，美国的巴丁、布莱顿和肖克利研究半导体材料时，发现Ge晶体具有放大作用，发明了晶体三极管，很快取代电子管，随后晶体管电路不断向微型化发展.1958年，美国的工程师基尔比制成第一批集成电路.1971年，英特尔公司的霍夫把计算机的中央处理器的全部功能集成在一块芯片上，制成世界上第一个微处理器.80年代末，芯片上集成的元件数已突破1000万大关.微电子技术改变了人类生活，微电子技术称雄20世纪，进入21世纪微电子产业仍继续称雄.到各个工业区看看，发现电子厂比比皆是，这真是小小电子转动了整个地球啊!电子不仅具有荷电性，还具有荷磁性.
1925年，乌伦贝克—哥德斯密脱(Uhlenbeck-Goudsmit)提出自旋假说，每个电子都具有自旋角动量S轧，它在空间任意方向上的投影只可能取两个数值，Sz=±h2;电子具有荷磁性，每个电子的磁矩为MSz=芎μB(μB为玻尔磁子)[7].电子的荷磁性沉睡了半个多世纪，直到1988年阿贝尔•费尔(AlberFert)和彼得•格林贝格尔(PeterGrünberg)发现在Fe/Cr多层膜中，材料的电阻率受材料磁化状态的变化呈显著改变，其机理是相临铁磁层间通过非磁性Cr产生反铁磁耦合，不加磁场时电阻率大，当外加磁场时，相邻铁磁层的磁矩方向排列一致，对电子的散射弱，电阻率小.利用磁性控制电子的输运，提出巨磁电阻效应(giantmagnetoresistance,GMR)，磁电阻MR定义MR=ρ(0)+ρ(H)ρ(0)×100%式中ρ(0)为零场下的电阻率，ρ(H)为加场下的电阻率[8].GMR效应的发现引起科技界强烈关注，1994年IBM公司依据巨磁电阻效应原理，研制出“新型读出磁头”，此前的磁头是用锰铁磁体，磁电阻MR只有1%-2%，而新型读出磁头的MR约50%，将磁盘记录密度提高了17倍，有利于器件小型化，利用新型读出磁头的MR才出现 笔记本 电脑、MP3等，GMR效应在磁传感器、数控机库、非接触开关、旋转编码器等方面得到广泛应用.阿尔贝?费尔和彼得?格林贝格尔获2007年诺贝尔物理学奖.1993年，Helmolt等人[9]在La2/3Ba1/3MnO3薄膜中观察到MR高达105%，称为庞磁电阻(Colossalmagnetoresistance,CMR)，钙钛矿氧化物中有如此高的磁电阻，在磁传感、磁存储、自旋晶体管、磁制冷等方面有着诱人的应用前景，引起凝聚态物理和材料科学科研人员的极大关注[10-12].然而，CMR效应还没有得到实际应用，原因是要实现大的MR需要特斯拉量级的外磁场，问题出在CMR产生的物理机制还没有真正弄清楚.1905年，爱因斯坦提出[13]：“就一个粒子来说，如果由于自身内部的过程使它的能量减小了，它的静质量也将相应地减小.”提出著名的质能关系式△E=△m莓C2式中△m.表示经过反应后粒子的总静质量的减小，△E表示核反应释放的能量.爱因斯坦又提出实现热核反应的途径：“用那些所含能量是高度可变的物体(比如用镭盐)来验证这个理论，不是不可能成功的.”按照爱因斯坦的这一重大物理学理论，1938年物理学家发现重原子核裂变.核裂变首先被用于战争，1945年8月6日和9日，美国对日本的广岛和长崎各投下一颗原子弹，迫使日本接受《波茨坦公告》，于8月15日宣布无条件投降.后来原子能很快得到和平利用，1954年莫斯科附近的奥布宁斯克原子能发电站投入运行.2009年，美国有104座核电站，核电站发电量占本国发电总量的20%，法国有59台机组，占80%;日本有55座核电站，占30%.截至2015年4月，我国运行的核电站有23座，在建核电站有26座，产能为千兆瓦，核电站发电量占我国发电总量不足3%，所以我国提出大力发展核电，制定了到2020年核电装机总容量达到58千兆瓦的目标.核能的利用，一方面减少了化石能源的消耗，从而减少了产生温室效应的气体———二氧化碳的排放，另一方面有力地解决能源危机.利用海水中的氘和氚发生核聚变可以产生巨大能量，受控核聚变正在研究中，若受控核聚变研究成功将为人类提供取之不尽用之不竭的能量.那时，能源危机彻底解除.
20世纪最杰出的成果是计算机，物理学是计算机硬件的基础.从1946年计算机问世以来，经历了第一至第五代，计算机硬件中的电子元件随着物理学的进步，依次经历了电子管、晶体管、中小规模集成电路、大规模集成电路、超大规模集成电路;主存储器用的是磁性材料，随着物理学的进步，磁性材料的性能越来越高，计算机的硬盘越来越小.近日在第十六届全国磁学和磁性材料会议(2015年10月21—25日)上获悉，中科院强磁场中心、中科院物理所等，正在对斯格明子(skyrmions)进行攻关,斯格明子具有拓扑纳米磁结构，将来的笔记本电脑的硬盘只有花生大小，ipod平板电脑的硬盘缩小到米粒大小.量子力学催生出隧道二极管，量子力学指导着研究电子器件大小的极限，光学纤维的发明为计算机网络提供数据通道.
1916年，爱因斯坦提出光受激辐射原理，时隔44年，哥伦比亚大学的希奥多•梅曼(TheodoreMaiman)于1960制成第一台激光器[14].由于激光具有单色性好，相干性好，方向性好和亮度高等特点，在医疗、农业、通讯、金属微加工，军事等方面得到广泛应用.激光在其他方面的应用暂不展开论述，只谈谈激光加工技术在工业生产上的应用.激光加工技术对材料进行切割、焊接、表面处理、微加工等，激光加工技术具有突出特点：不接触加工工件，对工件无污染;光点小，能量集中;激光束容易聚焦、导向，便于自动化控制;安全可靠，不会对材料造成机械挤压或机械应力;切割面光滑、无毛刺;切割面细小，割缝一般在;适合大件产品的加工等.在汽车、飞机、微电子、钢铁等行业得到广泛应用.2014年，仅我国激光加工产业总收入约270亿人民币，其中激光加工设备销售额达215亿人民币.
2014年，诺贝尔物理学奖授予赤崎勇、天野浩、中山修二等三位科学家，是因为他们发明了蓝色发光二极管(LED)，帮助人们以更节能的方式获得白光光源.他们的突出贡献在于，在三基色红、绿、蓝中，红光LED和绿光LED早已发明，但制造蓝光LED长期以来是个难题，他们三人于20世纪90年代发明了蓝光LED，这样三基色LED全被找到了，制造出来的LED灯用于照明使消费者感到舒适.这种LED灯耗能很低，耗能不到普通灯泡的1/20，全世界发的电40%用于照明，若把普通灯泡都换成LED灯，全世界每个节省的电能数字惊人!物理学研究给人类带来不可估量的益处.2010年，英国曼彻斯特大学科学家安德烈•海姆(AndreGeim)和康斯坦丁•诺沃肖洛夫(Kon-stantinNovoselov)，因发明石墨烯材料，获得诺贝尔物理学奖.目前，集成电路晶体管普遍采用硅材料制造，当硅材料尺寸小于10纳米时，用它制造出的晶体管稳定性变差.而石墨烯可以被刻成尺寸不到1个分子大小的单电子晶体管.此外，石墨烯高度稳定，即使被切成1纳米宽的元件，导电性也很好.因此，石墨烯被普遍认为会最终替代硅，从而引发电子工业革命[14].2012年，法国科学家沙吉•哈罗彻(SergeHaroche)与美国科学家大卫•温兰德()，在“突破性的试验方法使得测量和操纵单个量子系统成为可能”.他们的突破性的方法，使得这一领域的研究朝着基于量子物理学而建造一种新型超快计算机迈出了第一步[16].
2013年，由清华大学薛其坤院士领衔、清华大学物理系和中科院物理研究所组成的实验团队从实验上首次观测到量子反常霍尔效应.早在2010年，我国理论物理学家方忠、戴希等与张首晟教授合作，提出磁性掺杂的三维拓扑绝缘体有可能是实现量子化反常霍尔效应的最佳体系，薛其坤等在这一理论指导下开展实验研究，从实验上首次观测到量子反常霍尔效应.我们使用计算机的时候，会遇到计算机发热、能量损耗、速度变慢等问题.这是因为常态下芯片中的电子运动没有特定的轨道、相互碰撞从而发生能量损耗.而量子霍尔效应则可以对电子的运动制定一个规则，电子自旋向上的在一个跑道上，自旋向下的在另一个跑道上，犹如在高速公路上，它们在各自的跑道上“一往无前”地前进，不产生电子相互碰撞，不会产生热能损耗.通过密度集成，将来计算机的体积也将大大缩小，千亿次的超级计算机有望做成现在的iPad那么大.因此，这一科研成果的应用前景十分广阔[17].物理学的每一个重大发现、重大发明，都会开辟一块新天地，带来产业革命，推动社会进步，创造巨大物质财富.纵观科学与技术发展史，可以看出物理学是科技创新的源泉.
3结语
论述了X射线，电子、半导体、原子能、激光、蓝光LED等的发现或发明对人类进步的巨大推动作用，自然得出结论，物理学是科技创新的源泉.打开国门看一看，美国的著名大学非常注重大学物理，加州理工大学所有一、二年级的公共物理课程总学时为540，英、法、德也在400-500学时[18].国内高校只有中国科学技术大学的大学物理课程做到了与国际接轨，以他们的数学与应用数学为例，大一开设：力学与热学80学时，大学物理—基础实验54学时;大二开设：电磁学80学时，光学与原子物理80学时，大学物理—综合实验54学时;大三开设：理论力学60学时，大学物理及实验总计408学时.在大力倡导全民创业万众创新的今天，高等学校理所应当重视物理学教学.各高校的理工科要按照教育部高等学校非物理类专业物理基础课程教学指导委员会颁发的《非物理类理工学科大学物理课程/实验教学基本要求》给足大学物理课程及大学物理实验课时.
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〔8〕孙阳(导师：张裕恒).钙钛矿结构氧化物中的超大磁电阻效应及相关物性[D].中国科学技术大学，.
《 应用物理学专业光伏技术培养方案研究 》
一、开设半导体材料及光伏技术方向的必要性
由于我校已经有材料与化学工程学院，开设了高分子、化工类材料、金属材料等专业，应用物理、物理学专业的方向就只有往半导体材料及光伏技术方向靠，而半导体材料及光伏技术与物理联系十分紧密。因此，我们物理系开设半导体材料及光伏技术有得天独厚的优势。首先，半导体材料的形成原理、制备、检测手段都与物理有关;其次，光伏技术中的光伏现象本身就是一种物理现象，所以只有懂物理的人，才能将物理知识与这些材料的产生、运行机制完美地联系起来，进而有利于新材料以及新的太阳能电池的研发。从半导体材料与光伏产业的产业链条来看，硅原料的生产、硅棒和硅片生产、太阳能电池制造、组件封装、光伏发电系统的运行等，这些过程都包含物理现象和知识。如果从事这个职业的人懂得这些现象，就能够清晰地把握这些知识，将对行业的发展起到很大的推动作用。综上所述，不仅可以在我校的应用物理学专业开设半导体材料及光伏技术方向，而且应该把它发展为我校应用物理专业的特色方向。
二、专业培养方案的改革与实施
(一)应用物理学专业培养方案改革过程
我校从2004年开始招收应用物理学专业学生，当时只是粗略地分为光电子方向和传感器方向，而课程的设置大都和一般高校应用物理学专业的设置一样，只是增设了一些光电子、传感器以及控制方面的课程，完全没有自己的特色。随着对学科的深入研究，周边高校的互访调研以及自贡和乐山相继成为国家级新材料基地，我们逐步意识到半导体材料及光伏技术应该是一个应用物理学专业的可持续发展的方向。结合我校的实际情况，我们从2008年开始修订专业培养方案，用半导体材料及光伏技术方向取代传感器方向，成为应用物理学专业方向之一。在此基础上不断修改，逐步形成了我校现有的应用物理专业的培养方案。我们的培养目标:学生具有较扎实的物理学基础和相关应用领域的专业知识;并得到相关领域应用研究和技术开发的初步训练;具备较强的知识更新能力和较广泛的科学技术适应能力，使其成为具有能在应用物理学科、交叉学科以及相关科学技术领域从事应用研究、教学、新技术开发及管理工作的能力，具有时代精神及实践能力、创新意识和适应能力的高素质复合型应用人才。为了实现这一培养目标，我们在通识教育平台、学科基础教育平台、专业教育平台都分别设有这方面的课程，另外还在实践教育平台也逐步安排这方面的课程。
(二)专业培养方案的实施
为了实施新的培养方案，我们从几个方面来入手。首先，在师资队伍建设上。一方面，我们引入学过材料或凝聚态物理的博士，他们在半导体材料及光伏技术方面都有自己独到的见解;另一方面，从已有的教师队伍中选出部分教师去高校或相关的工厂、公司进行短期的进修培训，使大家对半导体材料及光伏技术有较深的认识，为这方面的教学打下基础。其次，在教学改革方面。一方面，在课程设置上，我们准备把物理类的课程进行重新整合，将关系紧密的课程合成一门。另一方面，我们将应用物理学专业的两个方向有机地结合起来，在光电子技术方向的专业课程设置中，我们有意识地开设了一些课程，让半导体材料及光伏技术方向的学生能够去选修这些课程，让他们能够对光伏产业的生产、检测、装备有更全面的认识。最后，在实践方面。依据学校资源共享的原则，在材料与化学工程学院开设材料科学实验和材料专业实验课程，使学生对材料的生产、检测手段有比较全面的认识，并开设材料科学课程设计，让学生能够把理论知识与实践联系起来，为以后在工作岗位上更好地工作打下坚实的基础。
三、 总结
半导体材料及光伏行业是我国大力发展的新兴行业，受到国家和各省市的大力扶持，符合国家节能环保的主旋律，发展前景十分看好。由于我们国家缺乏这方面的高端人才和行业指挥人，在这个行业还没有话语权。我们的产品大都是初级产品或者是行业的上游产品，没有进行深加工。目前行业正处在发展的困难时期，但也正好为行业的后续发展提供调整。只要我们能够提高技术水平和产品质量，并积极拓展国内市场，这个行业一定会有美好的前景。要提高技术水平和产品质量，就需要有这方面的技术人才，而高校作为人才培养的主要基地，有责任肩负起这个重任。由于相关人才培养还没有形成系统模式，这就更需要高校和企业紧密联系，共同努力，为半导体材料及光伏产业的人才培养探索出一条可持续发展的光明大道，也为我国的新能源产业发展做出自己的贡献。
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楼上好象是用软件翻译的吧本文在第一部分首先介绍了线性空间、线性变换、根子空间、半单线性变换和幂零线性变换的概念，This article introduced concepts of linear spaces, linear transformations, semi-simple linear transformations, nilpotent linear transformations and root subspaces in the first part. 然后对这些概念的一些基本性质进行了证明．The some basic properties of the concepts are proved. 在第二部分给出了本论文的主要结论．In the second part, we give the main conclusions of the paper. 利用关于根子空间、半单变换和幂零变换的一些性质，结合了矩阵的特征根与特征向量的基本运算，Using properties of the semi-simple linear transformations, nilpotent linear transformations and the root subspaces and associating the eigenvalues and the eigenvectors of the matrix ,证明了：we prove: 1. 线性空间的任意一个线性变换可唯一的分解为一个半单变换和幂零变换的乘积，且二者具有可交换性; 1. Any linear transformation of the linear space can be uniquely decomposed into a sum of the semi-simple linear transformation and the nilpotent transformation;2.线性变换的不同特征根的特征向量的线性无关性; 2. The eigenvectors of different engienvalues are orthogonal; 3. 线性变换的特征子空间的维数与它的特征根重数的关系．3. The relations between the dimensions of characteristic subspaces of linear transformations and the multiplicities of engienvalues.
1、论文题目：要求准确、简练、醒目、新颖。2、目录：目录是论文中主要段落的简表。（短篇论文不必列目录）3、提要：是文章主要内容的摘录，要求短、精、完整。字数少可几十字，多不超过三百字为宜。4、关键词或主题词：关键词是从论文的题名、提要和正文中选取出来的，是对表述论文的中心内容有实质意义的词汇。关键词是用作机系统标引论文内容特征的词语，便于信息系统汇集，以供读者检索。 每篇论文一般选取3-8个词汇作为关键词，另起一行，排在“提要”的左下方。主题词是经过规范化的词，在确定主题词时，要对论文进行主题，依照标引和组配规则转换成主题词表中的规范词语。5、论文正文：（1）引言：引言又称前言、序言和导言，用在论文的开头。 引言一般要概括地写出作者意图，说明选题的目的和意义, 并指出论文写作的范围。引言要短小精悍、紧扣主题。〈2）论文正文：正文是论文的主体，正文应包括论点、论据、 论证过程和结论。主体部分包括以下内容：a.提出-论点；b.分析问题-论据和论证；c.解决问题-论证与步骤；d.结论。6、一篇论文的参考文献是将论文在和写作中可参考或引证的主要文献资料，列于论文的末尾。参考文献应另起一页，标注方式按《GB7714-87文后参考文献著录规则》进行。中文：标题--作者--出版物信息（版地、版者、版期）：作者--标题--出版物信息所列参考文献的要求是：（1）所列参考文献应是正式出版物，以便读者考证。（2）所列举的参考文献要标明序号、著作或文章的标题、作者、出版物信息。
Based on the first part introduces the linear space, linear transformations, root space, single-sex transform and nilpotent linear transformation of the concept, and then to some of the basic concepts of the nature of the evidence. In the second part of this thesis is the main conclusions. The root cause of the use of space, and transform single-nilpotent transform the nature, with the matrix eigenvalue and eigenvector of the basic operations proved : 1. arbitrary linear space of a linear transformation can only regarded as a single semi-Transform and nilpotent transform the product. and the two have exchangeable; 2. linear transformation-the different characteristics of the non-linear vector; 3. The linear transformation of the space dimension and its root weight of several relationships. 就这样
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