電子信息導論01.

1、第一章 概述電子信息科學與技術導論電子信息科學與技術導論第一章第一章 概述概述1.1 信息化社會信息化社會1.2 信息科學技術的基本概念信息科學技術的基本概念1.3 電子技術的發(fā)展電子技術的發(fā)展1.4 信息科學技術的研究領域信息科學技術的研究領域1.5 電子信息科學技術的學科與專業(yè)電子信息科學技術的學科與專業(yè) 小結(jié)小結(jié)1.1 信息化社會信息化社會一、信息化社會的特征一、信息化社會的特征由于電子信息科學技術的進步和廣泛應用，正在促使當今世界進行著一場由于電子信息科學技術的進步和廣泛應用，正在促使當今世界進行著一場信息化革命，其結(jié)果必然導致信息化社會在全球?qū)崿F(xiàn)。信息化革命，其結(jié)果必然導致信息化社會

2、在全球?qū)崿F(xiàn)。1，信息成為資源信息成為資源：信息成為了與材料和能源等同的社會三大支柱。：信息成為了與材料和能源等同的社會三大支柱。2，社會網(wǎng)絡化社會網(wǎng)絡化：網(wǎng)絡四通八達，網(wǎng)絡深入社會政治、文化、教育活動，網(wǎng)絡四通八達，網(wǎng)絡深入社會政治、文化、教育活動，深入到工業(yè)生產(chǎn)、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、城市管理、醫(yī)療衛(wèi)生、交通運輸、物流和深入到工業(yè)生產(chǎn)、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、城市管理、醫(yī)療衛(wèi)生、交通運輸、物流和社區(qū)。社區(qū)。3，生產(chǎn)智能化生產(chǎn)智能化：產(chǎn)生了智能化生產(chǎn)工具，具備了與智能化工具相適應產(chǎn)生了智能化生產(chǎn)工具，具備了與智能化工具相適應的生產(chǎn)力。智能化生產(chǎn)工具不是一個孤立分散的自動控制系統(tǒng)，而是一的生產(chǎn)力。智能化生產(chǎn)工具不是一個孤

3、立分散的自動控制系統(tǒng)，而是一個有組織的信息化生產(chǎn)網(wǎng)絡體系。個有組織的信息化生產(chǎn)網(wǎng)絡體系。二、信息化社會的產(chǎn)生背景二、信息化社會的產(chǎn)生背景第一次工業(yè)革命第一次工業(yè)革命（18世紀60年代）：其標志是蒸汽機的發(fā)明和使用。其標志是蒸汽機的發(fā)明和使用。從此人類進入了工業(yè)化大生產(chǎn)時代。從此人類進入了工業(yè)化大生產(chǎn)時代。第二次工業(yè)革命（第二次工業(yè)革命（19世紀70年代）：其標志是電燈炮和電力設備的其標志是電燈炮和電力設備的發(fā)明和使用，之后又發(fā)明了電話等。從此人類進入了發(fā)明和使用，之后又發(fā)明了電話等。從此人類進入了“電氣化時代電氣化時代”。第三次工業(yè)革命（第三次工業(yè)革命（始于20世紀五十年代）：其標志是電子計算

4、機的其標志是電子計算機的發(fā)明和應用。從此人類社會開始進入信息化時代。發(fā)明和應用。從此人類社會開始進入信息化時代。信息化依賴于發(fā)達的電子信息技術手段，計算機（硬件和軟信息化依賴于發(fā)達的電子信息技術手段，計算機（硬件和軟件）是信息處理的核心；而計算機的核心又是集成電路；獨件）是信息處理的核心；而計算機的核心又是集成電路；獨立的計算機并不能實現(xiàn)信息化，而必須有互聯(lián)網(wǎng)的普及應用立的計算機并不能實現(xiàn)信息化，而必須有互聯(lián)網(wǎng)的普及應用才能發(fā)揮信息的作用；要組成信息網(wǎng)絡又必須依賴通信技術；才能發(fā)揮信息的作用；要組成信息網(wǎng)絡又必須依賴通信技術；因而是信息技術的綜合平衡發(fā)展才能實現(xiàn)社會的深刻變革，因而是信息技術的

5、綜合平衡發(fā)展才能實現(xiàn)社會的深刻變革，使人類步入信息化社會。使人類步入信息化社會。1.2 信息科學技術的基本概念信息科學技術的基本概念一、信息一、信息信息的含義信息的含義：信息是人類社會、宇宙和大自然的一切事物運動變化的表征：信息是人類社會、宇宙和大自然的一切事物運動變化的表征。信息是知識，是資源，也是財富。當代社會將信息、材料和能源并列，被稱信息是知識，是資源，也是財富。當代社會將信息、材料和能源并列，被稱之為社會的三大支柱。之為社會的三大支柱。1信息信息2材料材料3能能源源信息技術：信息技術：不論何種信息，要描述它都需通過語言、文字（包括定律、不論何種信息，要描述它都需通過語言、文字（包括定

6、律、數(shù)學公式和數(shù)據(jù)等書面形式）或圖像反映出來，因而信息與語言、文字和數(shù)學公式和數(shù)據(jù)等書面形式）或圖像反映出來，因而信息與語言、文字和圖像密不可分，在一定程度上可以說圖像密不可分，在一定程度上可以說：信息技術是關于語言、文字和圖像信息技術是關于語言、文字和圖像的技術。的技術。 信息技術信息技術 世界文明發(fā)展世界文明發(fā)展 語言語言 人類文明開始人類文明開始 文字文字 文化文化 印刷印刷 文藝復興文藝復興 郵政郵政 第一次工業(yè)革命第一次工業(yè)革命 電報和電話電報和電話 第二次工業(yè)革命第二次工業(yè)革命 廣播和電視廣播和電視 第三次工業(yè)革命第三次工業(yè)革命 信息信息網(wǎng)網(wǎng)絡絡技術技術 知識經(jīng)濟時代知識經(jīng)濟時代

7、信息技術進步信息技術進步與世界文明發(fā)展密切相關！與世界文明發(fā)展密切相關！信息技術與世界文明關系表：信息技術與世界文明關系表：二、信息技術二、信息技術創(chuàng)造了語言人創(chuàng)造了語言人類才由動物進類才由動物進化成人類。化成人類。信息技術進步信息技術進步與世界文明發(fā)展密與世界文明發(fā)展密切相關切相關！有了語言才能有了語言才能交流，才能組交流，才能組織社會。織社會。文字是書面語文字是書面語言（信息存儲言（信息存儲的一種形式）。的一種形式）。甲骨文甲骨文像形文字像形文字溝通信息，交換情報的社會需求，是人類通信溝通信息，交換情報的社會需求，是人類通信技術進步的源動力！技術進步的源動力！古古代代峰峰火火邊邊防防海海軍

8、軍旗旗語語信信鴿鴿傳傳書書信息科學：信息科學：信息科學是人類了解自然、感知自然，了解社會、溝通情信息科學是人類了解自然、感知自然，了解社會、溝通情報的一門綜合性科學；信息科學是由信息論、通信工程、控制論、計算報的一門綜合性科學；信息科學是由信息論、通信工程、控制論、計算機科學、仿生學、系統(tǒng)工程與人工智能等學科互相滲透、相互結(jié)合而形機科學、仿生學、系統(tǒng)工程與人工智能等學科互相滲透、相互結(jié)合而形成成；如果從技術角度看，可以認為：信息科學是系統(tǒng)研究信息獲取、傳輸、信息科學是系統(tǒng)研究信息獲取、傳輸、處理、顯示、存儲、檢索與應用的科學，它涉及語言、文字、數(shù)據(jù)（包處理、顯示、存儲、檢索與應用的科學，它涉及

9、語言、文字、數(shù)據(jù)（包含物理參數(shù)）、生物信息、圖像等信息形式。含物理參數(shù)）、生物信息、圖像等信息形式。三、信息科學三、信息科學 信息含義的廣泛性：信息含義的廣泛性：光信息光信息：光濾波、光放大、光信息處理等（由全光學器件實現(xiàn)）光濾波、光放大、光信息處理等（由全光學器件實現(xiàn)）傳媒信息：傳媒信息：新聞出版、節(jié)目制作、圖書資料管理、媒體傳播學等都屬于新聞出版、節(jié)目制作、圖書資料管理、媒體傳播學等都屬于信息科學技術范疇。信息科學技術范疇。留聲機留聲機手搖計算機手搖計算機 “電子電子信息科學信息科學技術技術”是是借助電子科學技術手借助電子科學技術手段，實現(xiàn)信息科學技術目標的理論、技術和方法，段，實現(xiàn)信息科

10、學技術目標的理論、技術和方法，是信息科學技術中應用最廣、影響最深的一個領是信息科學技術中應用最廣、影響最深的一個領域。域。機械信息技術：機械信息技術：如留聲機（記錄聲音的振動波形）、手搖計算機等。如留聲機（記錄聲音的振動波形）、手搖計算機等。從此世界進入電子時代從此世界進入電子時代!弗弗萊萊明明一、電與電子管一、電與電子管1906年弗雷斯特發(fā)明年弗雷斯特發(fā)明 的電真空三極管的電真空三極管1.3 1.3 電子電子技術的發(fā)展技術的發(fā)展1904年弗萊明發(fā)明年弗萊明發(fā)明 的電真空二極管的電真空二極管在電燈炮中在電燈炮中加一金屬板加一金屬板在二極管中在二極管中加一金屬網(wǎng)加一金屬網(wǎng)德德.弗雷斯特弗雷斯特電

11、子管原理結(jié)構(gòu)電子管原理結(jié)構(gòu)不同型號的真空電子管不同型號的真空電子管在電真空管原理基礎上，還發(fā)展出了眾多的其它電真空器件，如：在電真空管原理基礎上，還發(fā)展出了眾多的其它電真空器件，如：電視機顯像管電視機顯像管CRT（Cathode Ray Tube）、示波器用的陰極射）、示波器用的陰極射線示波管、攝像機用的真空攝像管等。廣播、電視、雷達等電子線示波管、攝像機用的真空攝像管等。廣播、電視、雷達等電子信息設備進入了高速發(fā)展期，還發(fā)明了電子計算機，從此人類社信息設備進入了高速發(fā)展期，還發(fā)明了電子計算機，從此人類社會的電子信息時代開始了。會的電子信息時代開始了。二、半導體器件二、半導體器件1，電子管的缺

12、點，電子管的缺點1946年年美美賓州大學賓州大學用用18800個電子管作個電子管作的世界上第一臺計算的世界上第一臺計算機。重機。重30噸，占地約噸，占地約兩間教室大，耗電兩間教室大，耗電174千瓦時，運算速千瓦時，運算速度度5000次加法次加法/秒。秒。體積大、功耗高：體積大、功耗高：1946年年世界上第一臺計算機世界上第一臺計算機晶體管發(fā)明者：晶體管發(fā)明者：巴丁、布拉坦和肖克利巴丁、布拉坦和肖克利1947年年美美貝爾實驗室三位科學家巴丁、布拉坦和肖克利制造出了世界上第一貝爾實驗室三位科學家巴丁、布拉坦和肖克利制造出了世界上第一只點接觸型鍺晶體三極管只點接觸型鍺晶體三極管2，晶體管的發(fā)明，晶體

13、管的發(fā)明第一只晶體三極管第一只晶體三極管晶體管實物晶體管實物晶體管內(nèi)部原理結(jié)構(gòu)晶體管內(nèi)部原理結(jié)構(gòu) 晶體管相對于電子管體積小、重量輕、耗電省，晶體管相對于電子管體積小、重量輕、耗電省， 是電子技術劃時代的發(fā)明！是電子技術劃時代的發(fā)明！三、集成電路三、集成電路1958年年美美德州儀器公司工程師杰克德州儀器公司工程師杰克基爾比在一塊基爾比在一塊6.45平方毫米硅片上集平方毫米硅片上集成了成了12個元件，研制出了一個個元件，研制出了一個RC移相振蕩器。這是世界上第一塊集成電移相振蕩器。這是世界上第一塊集成電路芯片，它標志著電路制作上的一次革命性進展。路芯片，它標志著電路制作上的一次革命性進展。 基爾比

14、基爾比1958年設年設計集成電路草稿計集成電路草稿世界第一片集成電路（世界第一片集成電路（1958）從此開創(chuàng)了微電子新時代！從此開創(chuàng)了微電子新時代！1971年年世世 界界 上上 第第 一一 個個 商商 用用 微微 處處 理理 器：英特爾器：英特爾4004，晶晶 體體 管管 數(shù)數(shù) 目目 ： 2300 ，速速 度度 ： 108KHz 1961年仙童公司年仙童公司集成電路集成電路386CPU芯片芯片芯片內(nèi)部布線芯片內(nèi)部布線一塊芯片內(nèi)一塊芯片內(nèi)可集成可集成10萬萬以上的元器以上的元器件，從此電件，從此電子信息技術子信息技術跨入了飛速跨入了飛速發(fā)展的新時發(fā)展的新時期期！電子信息科學是最具活力的年輕學科！

15、電子信息科學是最具活力的年輕學科！當今集成電路的制造水平：當今集成電路的制造水平：線寬線寬45納米，一片集成電路就是一個電子系統(tǒng)納米，一片集成電路就是一個電子系統(tǒng)！電子管發(fā)明至今只約電子管發(fā)明至今只約100年，集成電路發(fā)明不過年，集成電路發(fā)明不過50年！年！為紀念電子管發(fā)為紀念電子管發(fā)明明100周年制作周年制作的電子管、晶體的電子管、晶體管、集成電路混管、集成電路混裝裝PC機主板。機主板。1906年第一只電真空年第一只電真空三極管誕生至三極管誕生至2006年電子管發(fā)明年電子管發(fā)明100周年！周年！四、四、21世紀世紀電子新器件電子新器件 納米電子學和納米器件將是微電子器件的下一次革命，納米電子

16、器件納米電子學和納米器件將是微電子器件的下一次革命，納米電子器件的功能將遠遠超出人們的預期，它將給人類信息科學技術的發(fā)展帶來新的功能將遠遠超出人們的預期，它將給人類信息科學技術的發(fā)展帶來新的變革。的變革。石墨烯被普遍認為會最終替代硅，而成石墨烯被普遍認為會最終替代硅，而成為納米電子器件的理想材料。為納米電子器件的理想材料。 2008年年4月，英國科學家宣布他們用石墨烯制造月，英國科學家宣布他們用石墨烯制造出一種只有出一種只有1個原子厚、個原子厚、10個原子寬的個原子寬的超微型晶體管。不久前美國超微型晶體管。不久前美國IBM公司又公司又制造出了石墨烯集成電路。制造出了石墨烯集成電路。我國也正加緊

17、石墨烯材料的研究。我國也正加緊石墨烯材料的研究。石墨烯原子排列示意圖石墨烯原子排列示意圖1.4 1.4 信息科學的研究領域信息科學的研究領域一、信息獲取一、信息獲取二、信息傳輸二、信息傳輸三、信息處理三、信息處理四、信息的存儲四、信息的存儲五、信息利用五、信息利用455一、信息獲取一、信息獲取1）語音是人類使用最頻繁、使用最多的交流信息的工具。語音是人類使用最頻繁、使用最多的交流信息的工具。語音獲取方法語音獲取方法獲取的語音波形獲取的語音波形4磁體磁體線圈線圈紙盒紙盒送話器送話器1.4 1.4 信息科學的研究領域信息科學的研究領域2）圖像信息獲取方法：光電攝像、）圖像信息獲取方法：光電攝像、C

18、CD成像、紅外成像、微波成像、成像、紅外成像、微波成像、 X光醫(yī)學圖像等光醫(yī)學圖像等光電攝像管光電攝像管CCD成成像像器件器件多光譜地面多光譜地面成像照片成像照片X光醫(yī)學圖像光醫(yī)學圖像3）物理參數(shù)：）物理參數(shù)：如溫度、壓力、張力、變形、流量（液體或氣體）、如溫度、壓力、張力、變形、流量（液體或氣體）、流速等流速等采用相應的參數(shù)傳感器，廣泛用于各工業(yè)、工程和國防控制系統(tǒng)中。采用相應的參數(shù)傳感器，廣泛用于各工業(yè)、工程和國防控制系統(tǒng)中。溫度傳感器溫度傳感器壓力傳感器壓力傳感器流量傳感器流量傳感器傳感器是將物理參數(shù)變成電信號的專用器件。傳感器是將物理參數(shù)變成電信號的專用器件。4，軍事信息獲取，軍事信息

19、獲取卡-31 艦載預警直升機現(xiàn)代軍事信息獲取工具已發(fā)展成了一類復雜的信息獲取平臺，如預警飛機、現(xiàn)代軍事信息獲取工具已發(fā)展成了一類復雜的信息獲取平臺，如預警飛機、偵察衛(wèi)星、雷達網(wǎng)和無人偵察飛機，甚至空天飛機等。偵察衛(wèi)星、雷達網(wǎng)和無人偵察飛機，甚至空天飛機等。按信息獲取使用的手段可分為雷達、電視、光學、照相、聲納、微波、紅按信息獲取使用的手段可分為雷達、電視、光學、照相、聲納、微波、紅外和激光等。外和激光等。偵察衛(wèi)星偵察衛(wèi)星無人偵察機無人偵察機二、信息傳輸二、信息傳輸1，通信系統(tǒng)的模型通信系統(tǒng)的模型電話、廣播、電視、互聯(lián)網(wǎng)，都是信息傳輸系統(tǒng)。也稱電話、廣播、電視、互聯(lián)網(wǎng)，都是信息傳輸系統(tǒng)。也稱通信

20、系統(tǒng)。通信系統(tǒng)。消息：指語音、文字、數(shù)據(jù)或圖像非電信消息：指語音、文字、數(shù)據(jù)或圖像非電信號號54單工單工雙工雙工通信系統(tǒng)類型通信系統(tǒng)類型半雙工半雙工無線集群通信固定電話移動電話廣播電視注：廣播、電視數(shù)字化后，用戶可上傳信息（如點播節(jié)目），但它是利注：廣播、電視數(shù)字化后，用戶可上傳信息（如點播節(jié)目），但它是利用另一上傳通道實現(xiàn)的。這類系統(tǒng)不叫雙工。用另一上傳通道實現(xiàn)的。這類系統(tǒng)不叫雙工。2，通信系統(tǒng)類型通信系統(tǒng)類型信息傳輸?shù)闹饕碚摼幋a理論調(diào)制理論檢測理論在大學在大學通信通信原理課程中原理課程中講授講授信息傳輸?shù)钠渌n程詳詳見見教教學學計計劃劃信息傳輸?shù)睦碚摵图夹g在電信息傳輸?shù)睦碚摵图夹g在電子信

21、息科學技術中占有很大子信息科學技術中占有很大比重，但有待優(yōu)化。比重，但有待優(yōu)化。移動通信鎖相技術交換原理通信系統(tǒng)通信網(wǎng)微波技術及天線通信軟件數(shù)字視頻技術通信系統(tǒng)仿真（等）電視原理3，通信系統(tǒng)中的理論技術通信系統(tǒng)中的理論技術4，通信網(wǎng)通信網(wǎng) 5，互聯(lián)網(wǎng)的拓展互聯(lián)網(wǎng)的拓展電話網(wǎng)電話網(wǎng)電視網(wǎng)電視網(wǎng)互聯(lián)網(wǎng)互聯(lián)網(wǎng)特點：特點：網(wǎng)絡發(fā)展初期各網(wǎng)的信號結(jié)構(gòu)、通信體制不同，相互獨立，網(wǎng)絡發(fā)展初期各網(wǎng)的信號結(jié)構(gòu)、通信體制不同，相互獨立，互不兼容。互不兼容。當前發(fā)展趨勢：當前發(fā)展趨勢：數(shù)字化、數(shù)字化、IP化，走向三網(wǎng)融合?；呦蛉W(wǎng)融合。同時有多達千萬級的用戶接入網(wǎng)絡。主要網(wǎng)絡：同時有多達千萬級的用戶接入網(wǎng)絡。主

22、要網(wǎng)絡：互聯(lián)網(wǎng)可以打電話（網(wǎng)絡電話、視頻電話）、看電視（互聯(lián)網(wǎng)可以打電話（網(wǎng)絡電話、視頻電話）、看電視（IPTV）、發(fā)）、發(fā)郵件（代替?zhèn)髡妫?，同時還可以在網(wǎng)上購物、開視頻會議等。郵件（代替?zhèn)髡妫?，同時還可以在網(wǎng)上購物、開視頻會議等。不但計算機和各種網(wǎng)絡終端可以接入互聯(lián)網(wǎng)，而且家用電器、交通不但計算機和各種網(wǎng)絡終端可以接入互聯(lián)網(wǎng)，而且家用電器、交通工具和各種配有網(wǎng)絡接入信號端口的物品都可以接入互聯(lián)網(wǎng)，稱之工具和各種配有網(wǎng)絡接入信號端口的物品都可以接入互聯(lián)網(wǎng)，稱之為為“物聯(lián)網(wǎng)物聯(lián)網(wǎng)”（The Internet of Things ）三網(wǎng)融合的實質(zhì)是：電話網(wǎng)、電視網(wǎng)融入到互聯(lián)三網(wǎng)融合的實質(zhì)是：電話網(wǎng)

23、、電視網(wǎng)融入到互聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)的IP信號體制！信號體制！三、信息處理三、信息處理1信號處理與信息處理信號處理與信息處理（1）信號處理：是針對信號中的某信號處理：是針對信號中的某一參數(shù)所進行的處理，在處理過程中一參數(shù)所進行的處理，在處理過程中未考慮信號參數(shù)所代表的信息含義。未考慮信號參數(shù)所代表的信息含義。信號處理模型：輸入信號參信號處理模型：輸入信號參數(shù)數(shù)輸出信號參數(shù)。輸出信號參數(shù)。（2）信息處理：有兩種模型：信號）信息處理：有兩種模型：信號信息、信息信息、信息信息。信息。信息處理往往要通過對信號中代表信息的相應參數(shù)的處理來實現(xiàn)。它對信息處理往往要通過對信號中代表信息的相應參數(shù)的處理來實現(xiàn)。它對信號參

24、數(shù)的處理目的是服從于信息本身，如要求圖像清晰度高、品質(zhì)好信號參數(shù)的處理目的是服從于信息本身，如要求圖像清晰度高、品質(zhì)好等。等。信息處理主要包括：信息參數(shù)提取、增強、信息分類與識別等信息處理主要包括：信息參數(shù)提取、增強、信息分類與識別等。信。信息處理模塊的設計與評價是以其輸出信息的質(zhì)量指標為依據(jù)。息處理模塊的設計與評價是以其輸出信息的質(zhì)量指標為依據(jù)。 漢字識別漢字識別2，漢字識別漢字識別印刷體漢字識別印刷體漢字識別漢字識別漢字識別手寫體漢字識別手寫體漢字識別脫機手寫體脫機手寫體漢字識別漢字識別尚在發(fā)展中。尚在發(fā)展中。聯(lián)機手寫體聯(lián)機手寫體漢字識別漢字識別用于手機、計用于手機、計算機漢字輸入。算機漢

25、字輸入。己較成熟。己較成熟。語義識別（自然語言語義識別（自然語言處理、自然語言理解）處理、自然語言理解）基于推理、人工智能；用于不同語言的翻譯機?；谕评?、人工智能；用于不同語言的翻譯機。正迅速發(fā)展。正迅速發(fā)展。語音信息處理語音信息處理語音數(shù)據(jù)壓縮語音數(shù)據(jù)壓縮語音識別語音識別語音合成語音合成主要用于智能機器人、翻譯主要用于智能機器人、翻譯機和智能玩具等機和智能玩具等從從64千比千比/秒（固定電話）己降至秒（固定電話）己降至1.2千比千比/秒（秒（CDMA移動電話）移動電話） 3，語音信息處理語音信息處理（1）語音識別：第一步是將模擬語音波形數(shù)字化，第二步是從數(shù)字語音語音識別：第一步是將模擬語音

26、波形數(shù)字化，第二步是從數(shù)字語音信號中提取語音參數(shù)，第三步是建立語音的聲學模型和語音模型，第四步信號中提取語音參數(shù)，第三步是建立語音的聲學模型和語音模型，第四步是根據(jù)語音參數(shù)搜索和匹配語音模型與聲學模型，最后識別出語音。是根據(jù)語音參數(shù)搜索和匹配語音模型與聲學模型，最后識別出語音。（2）語音合成：是語音識別的逆過程，是將文本文件轉(zhuǎn)換成語音。采語音合成：是語音識別的逆過程，是將文本文件轉(zhuǎn)換成語音。采用語音合成技術可以制造出能朗讀書、讀報的機器。用語音合成技術可以制造出能朗讀書、讀報的機器。 4圖像信息處理及應用圖像信息處理及應用數(shù)字圖像處理數(shù)字圖像處理圖像數(shù)據(jù)壓縮圖像數(shù)據(jù)壓縮圖像增強圖像增強圖像復原

27、圖像復原圖像重建圖像重建圖像分割圖像分割主要用于機器視覺、工業(yè)生產(chǎn)監(jiān)主要用于機器視覺、工業(yè)生產(chǎn)監(jiān)控、公安交通、醫(yī)療衛(wèi)生、資源控、公安交通、醫(yī)療衛(wèi)生、資源勘探、武器制導、農(nóng)業(yè)估產(chǎn)、災勘探、武器制導、農(nóng)業(yè)估產(chǎn)、災害評估等等。害評估等等。評：數(shù)字圖像處理技術己應用評：數(shù)字圖像處理技術己應用十分廣泛！十分廣泛！ 常見的數(shù)字圖像和數(shù)字視頻設備如可視電話、會議電視、衛(wèi)星電常見的數(shù)字圖像和數(shù)字視頻設備如可視電話、會議電視、衛(wèi)星電視、數(shù)字電視、高清晰度電視、視、數(shù)字電視、高清晰度電視、VCD、DVD等等 會議電視終端會議電視終端 可視電話可視電話 衛(wèi)星電視接收器衛(wèi)星電視接收器 圖像通信圖像通信 1三維快速血管

28、造影成像三維快速血管造影成像 頭部CT 主要應用如主要應用如X射線層析攝影射線層析攝影(CT)、核磁共振、核磁共振(MRI)、超聲成像、血、超聲成像、血管造影、細胞和染色體自動分類等。這些技術和設備大大提高了治管造影、細胞和染色體自動分類等。這些技術和設備大大提高了治療診斷水平，減輕了病人的痛苦。療診斷水平，減輕了病人的痛苦。 醫(yī)學領域醫(yī)學領域 2遙感和航空測量遙感和航空測量3遙感：主要用于資源、礦藏勘探、國土規(guī)劃、高速公路選線、災害調(diào)查遙感：主要用于資源、礦藏勘探、國土規(guī)劃、高速公路選線、災害調(diào)查、農(nóng)作物估產(chǎn)、氣象預報以及軍事目標監(jiān)視等。、農(nóng)作物估產(chǎn)、氣象預報以及軍事目標監(jiān)視等。 氣象衛(wèi)星云

29、圖氣象衛(wèi)星云圖 土地變化監(jiān)測圖土地變化監(jiān)測圖 云南省大理州森林火災云南省大理州森林火災的遙感圖的遙感圖 該領域的應用從該領域的應用從70年代起取得了迅速的發(fā)展，主要有產(chǎn)品質(zhì)量檢測、年代起取得了迅速的發(fā)展，主要有產(chǎn)品質(zhì)量檢測、生產(chǎn)過程的自動控制、生產(chǎn)過程的自動控制、CADCAM等。等。 檢查瓶裝液體容量是否合格檢查瓶裝液體容量是否合格 智能交通控制智能交通控制 工業(yè)與交通應用工業(yè)與交通應用 4汽車牌照識別系統(tǒng)圖汽車牌照識別系統(tǒng)圖 軍事目標的偵察、制導和警戒系統(tǒng)、自動滅火器的控制及反偽裝軍事目標的偵察、制導和警戒系統(tǒng)、自動滅火器的控制及反偽裝等等都需要用到圖像處理技術；等等都需要用到圖像處理技術；

30、 公安部門的現(xiàn)場照片、指紋、虹膜、面部、手跡、印章等的處理公安部門的現(xiàn)場照片、指紋、虹膜、面部、手跡、印章等的處理和辨識也要借助圖像處理。和辨識也要借助圖像處理。 導彈制導導彈制導 指紋門鎖指紋門鎖 軍事公安軍事公安 5自動指紋識別系統(tǒng)自動指紋識別系統(tǒng) 下圖是指紋圖像預處理各階段的結(jié)果： 指紋原始圖像指紋原始圖像 濾波后圖像濾波后圖像 二值化圖像二值化圖像 細化圖像細化圖像 機器視覺主要用于軍事偵察、危險環(huán)境的自主機器人，郵政、機器視覺主要用于軍事偵察、危險環(huán)境的自主機器人，郵政、醫(yī)院和家庭服務的智能機器人，裝配線工件識別、定位，太空機器醫(yī)院和家庭服務的智能機器人，裝配線工件識別、定位，太空機

31、器人的自動操作等。人的自動操作等。 ASIMO踢球 ASIMO上樓梯 機器視覺機器視覺 6 當人們通過虛擬現(xiàn)當人們通過虛擬現(xiàn)實瀏覽、觀賞時就如實瀏覽、觀賞時就如身臨其境一般，并且身臨其境一般，并且可以選擇任一角度，可以選擇任一角度，觀看任一范圍內(nèi)的場觀看任一范圍內(nèi)的場景或選擇觀看物體的景或選擇觀看物體的任一角度。任一角度。 虛擬漫游技術是虛虛擬漫游技術是虛擬現(xiàn)實（擬現(xiàn)實（VR）技術的）技術的重要分支，在建筑、重要分支，在建筑、旅游、游戲、軍事、旅游、游戲、軍事、醫(yī)學等多種行業(yè)發(fā)展醫(yī)學等多種行業(yè)發(fā)展很快。很快。 VR的相關設備虛擬現(xiàn)實虛擬現(xiàn)實 （VR）7四、信息存儲四、信息存儲硬盤硬盤光盤光盤閃

32、存閃存/SD卡卡1.5英寸英寸-攝像機中使用。攝像機中使用。 2.5英寸英寸-筆記本筆記本電腦使用。電腦使用。 3.5英寸英寸-臺式機使用。主流硬臺式機使用。主流硬盤容量為盤容量為120500，己有，己有1000GB產(chǎn)品產(chǎn)品。DVD容量：容量：4.7GB8.3GB納米存儲器納米存儲器容量可達容量可達16GB（USB移動存儲器）、移動存儲器）、SD卡容量更大。卡容量更大。21世紀新的存儲器件（正大力研究）世紀新的存儲器件（正大力研究）信息存儲器件信息存儲器件硬盤硬盤光盤光盤USB閃存、閃存、SD卡卡45SD45五、信息利用五、信息利用信息利用主要領域：信息利用主要領域：無處不在、無時不在，廣到社

33、會生活的各個方面、無處不在、無時不在，廣到社會生活的各個方面、各行各業(yè)，無論政治、經(jīng)濟、軍事、交通、傳媒和金融，小到個人生活、各行各業(yè)，無論政治、經(jīng)濟、軍事、交通、傳媒和金融，小到個人生活、娛樂和衣、食、住、行，可以說都離不開利用信息。娛樂和衣、食、住、行，可以說都離不開利用信息。1.4 1.4 信息科學的研究領域信息科學的研究領域信息利用的技術基礎：信息利用的技術基礎：網(wǎng)絡、通信和計算機。網(wǎng)絡、通信和計算機。信息利用的系統(tǒng)科學與技術：信息利用的系統(tǒng)科學與技術：“自動化與控制科學自動化與控制科學”和和“網(wǎng)絡信息檢索網(wǎng)絡信息檢索”1. 自動控制系統(tǒng)中的信息利用自動控制系統(tǒng)中的信息利用一個控制系統(tǒng)

34、必須獲取一個控制系統(tǒng)必須獲取信息、處理信息、傳送信息、處理信息、傳送信息和執(zhí)行對被控制對信息和執(zhí)行對被控制對象的按預定目標的某種象的按預定目標的某種操作，并獲取操作后的操作，并獲取操作后的系統(tǒng)行為信息。因而現(xiàn)系統(tǒng)行為信息。因而現(xiàn)代自動控制系統(tǒng)涵蓋了代自動控制系統(tǒng)涵蓋了信息科學的全部。當前，信息科學的全部。當前，工業(yè)自動化正在向工業(yè)工業(yè)自動化正在向工業(yè)信息化的更高階段發(fā)展。信息化的更高階段發(fā)展。信息控制與應用系統(tǒng)簡圖信息控制與應用系統(tǒng)簡圖 45文獻檢索（Document Retrieval） 數(shù)據(jù)檢索（Data Retrieval）事實檢索（Fact Retrieval） 信息檢索的分類信息檢索

35、的分類2. 信息檢索信息檢索46 網(wǎng)絡信息資源網(wǎng)絡信息資源（2）用戶用戶服務組服務組信息資源信息資源（3）Gopher信息資源信息資源（6 6）WAISWAIS資源資源（1 1）WWWWWW信息資源信息資源信息資源分類信息資源分類（5 5）FTPFTP信信息資源息資源 （4）Telnet信信息息資源資源 （5）FTP信信息資源息資源網(wǎng)絡是信息的海洋，掌握信息檢索的方法能幫網(wǎng)絡是信息的海洋，掌握信息檢索的方法能幫助科技人員迅速從互聯(lián)網(wǎng)中獲取知識。助科技人員迅速從互聯(lián)網(wǎng)中獲取知識。 0812 計算機科學與技術計算機科學與技術 081201 計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 081202 計算機軟件與理

36、論計算機軟件與理論 081203 計算機應用技術計算機應用技術0809 電子科學與技術電子科學與技術 080901 物理電子學物理電子學 080902 電路與系統(tǒng)電路與系統(tǒng) 080903 微電子與固體電子學微電子與固體電子學 080904電磁場與微波技術電磁場與微波技術0810 信息與通信工程信息與通信工程 081001通信與信息系統(tǒng)通信與信息系統(tǒng) 081002信號與信息處理信號與信息處理0811 控制科學與工程控制科學與工程 081101 控制理論與控制工程控制理論與控制工程 081102 檢測技術與自動化裝置檢測技術與自動化裝置 081103 系統(tǒng)工程系統(tǒng)工程 081104模式識別與智能系

37、統(tǒng)模式識別與智能系統(tǒng) 081105 導航、制導與控制導航、制導與控制一、教育部一、教育部”工學工學“一、二級學科目錄一、二級學科目錄0803 光學工程光學工程 （不設二級學科）（不設二級學科）1.5 電子信息科學技術的電子信息科學技術的 學科與專業(yè)學科與專業(yè)各學科之間關系示意：各學科之間關系示意：控制科學與工程控制科學與工程電子科學與技術電子科學與技術信息信息與與通信通信工程工程計算計算機機科學科學與與技術技術光光電電信信息息技技術術電子科學與技術：電子科學與技術：承擔電子材料與元器承擔電子材料與元器件的研究、設計、制造與應用。它是信件的研究、設計、制造與應用。它是信息科學技術的基礎。息科學技

38、術的基礎?？刂瓶茖W與工程：控制科學與工程：主要是研究信息綜合主要是研究信息綜合應用，分析、判斷、決策。應用，分析、判斷、決策。信息與通信工程：信息與通信工程：從事信息獲取、信從事信息獲取、信息處理、信息傳輸與通信網(wǎng)絡的理論、息處理、信息傳輸與通信網(wǎng)絡的理論、技術與產(chǎn)品的研究開發(fā)、設計與制造技術與產(chǎn)品的研究開發(fā)、設計與制造。計算機科學與技術：計算機科學與技術：計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、軟件工程、人工智能、信息存儲、計軟件工程、人工智能、信息存儲、計算機網(wǎng)絡及計算機外部設備等的理論、算機網(wǎng)絡及計算機外部設備等的理論、技術、設備的設計、制造與研究工作技術、設備的設計、制造與研究工作光電信息技術

39、：光電信息技術：在在激光發(fā)明之后產(chǎn)生的新領域，它與電子信息科學技術的所有激光發(fā)明之后產(chǎn)生的新領域，它與電子信息科學技術的所有學科學科都密不可分都密不可分，如光計算機、光存儲、光通信、激光雷達等。，如光計算機、光存儲、光通信、激光雷達等。二、電子信息科學技術的學科分工二、電子信息科學技術的學科分工三、學科融合三、學科融合1. 學科的分化、交叉與融合是科技發(fā)展的必然學科的分化、交叉與融合是科技發(fā)展的必然 科學技術發(fā)展的規(guī)律：在發(fā)展基礎上分化，產(chǎn)生新學科，同時又在新的發(fā)科學技術發(fā)展的規(guī)律：在發(fā)展基礎上分化，產(chǎn)生新學科，同時又在新的發(fā)展基礎上使多個學科交叉融合。展基礎上使多個學科交叉融合。 現(xiàn)代大學是

40、按學科組建的，大學的學科建設與調(diào)整又是以科技發(fā)展為基礎、現(xiàn)代大學是按學科組建的，大學的學科建設與調(diào)整又是以科技發(fā)展為基礎、以適應國家建設需求為目的的。二十世紀七十年代至九十年代，由于電子信以適應國家建設需求為目的的。二十世紀七十年代至九十年代，由于電子信息技術的進步，促使信息科學技術大發(fā)展，形成了多個新的學科；也是由于息技術的進步，促使信息科學技術大發(fā)展，形成了多個新的學科；也是由于科學技術的發(fā)展，使現(xiàn)有學科交叉融合。這是當代信息科學技術發(fā)展的重要科學技術的發(fā)展，使現(xiàn)有學科交叉融合。這是當代信息科學技術發(fā)展的重要特征。特征。 學科的融合不僅發(fā)生在信息科學技術的學科之間，而且也發(fā)生在電力工程、學

41、科的融合不僅發(fā)生在信息科學技術的學科之間，而且也發(fā)生在電力工程、機械工程與信息學科之間。如機械工程與信息學科之間。如“機電一體化機電一體化”、“光機電一體化光機電一體化”等。等。 新的交叉學科和綜合性學科的出現(xiàn)，將改變原有學科的知識體系，新的交叉學科和綜合性學科的出現(xiàn)，將改變原有學科的知識體系，對大學的專業(yè)設置、教學計劃和課程建設提出了新的要求，大學只有對大學的專業(yè)設置、教學計劃和課程建設提出了新的要求，大學只有適應這些要求，不斷進行教學改革，才能培養(yǎng)出適應國家建設需求的適應這些要求，不斷進行教學改革，才能培養(yǎng)出適應國家建設需求的高質(zhì)量人才。高質(zhì)量人才。2. 電子信息學科之間的融合電子信息學科

42、之間的融合電子信息科學技術的各個學科各有側(cè)重，但交叉與融合的趨勢越來越明顯。電子信息科學技術的各個學科各有側(cè)重，但交叉與融合的趨勢越來越明顯。（1）技術融合）技術融合 當代的信息系統(tǒng)設備，一般它們都是通信、信息處理、計算機、自動控制當代的信息系統(tǒng)設備，一般它們都是通信、信息處理、計算機、自動控制等多學科技術的綜合。激光的發(fā)明又開創(chuàng)了更廣泛的學科之間的融合，產(chǎn)生等多學科技術的綜合。激光的發(fā)明又開創(chuàng)了更廣泛的學科之間的融合，產(chǎn)生了光電信息技術的新領域，計算機有了超大容量光存儲；激光和通信相結(jié)合了光電信息技術的新領域，計算機有了超大容量光存儲；激光和通信相結(jié)合出現(xiàn)了光纖通信、自由空間光通信、激光雷達

43、等新一代電子信息產(chǎn)品。出現(xiàn)了光纖通信、自由空間光通信、激光雷達等新一代電子信息產(chǎn)品。（2）產(chǎn)品融合）產(chǎn)品融合 集成電路是推動產(chǎn)品融合的動力，一塊集成電路就是一個電子系統(tǒng)，集成電路是推動產(chǎn)品融合的動力，一塊集成電路就是一個電子系統(tǒng)，CPU（集成電路）（集成電路）+軟件軟件=電子信息系統(tǒng)，一個信息系統(tǒng)產(chǎn)品已將多學科、多專業(yè)電子信息系統(tǒng)，一個信息系統(tǒng)產(chǎn)品已將多學科、多專業(yè)結(jié)合在一起。結(jié)合在一起。無論是從技術層面，還是具體到實際產(chǎn)品，信息無論是從技術層面，還是具體到實際產(chǎn)品，信息學科領域之間都無法切割。學科領域之間都無法切割。四、我國電子信息科學技術的本科專業(yè)設置四、我國電子信息科學技術的本科專業(yè)設置

44、（1）本科專業(yè)目錄：是高等學校教育工作的一項基本文件；專業(yè)目錄是設本科專業(yè)目錄：是高等學校教育工作的一項基本文件；專業(yè)目錄是設置、調(diào)整專業(yè)、實施人才培養(yǎng)、授予學位、安排招生、指導畢業(yè)生就業(yè)、進置、調(diào)整專業(yè)、實施人才培養(yǎng)、授予學位、安排招生、指導畢業(yè)生就業(yè)、進行教育信息統(tǒng)計處理和人才需求預測等工作的重要依據(jù)，也是國家對高等教行教育信息統(tǒng)計處理和人才需求預測等工作的重要依據(jù)，也是國家對高等教育進行宏觀管理的基本指導性文件。育進行宏觀管理的基本指導性文件。（2）本科專業(yè)與研究生學科有何聯(lián)系？本科專業(yè)與研究生學科有何聯(lián)系？ 學科：是培養(yǎng)研究生（包括碩士、博士）劃分的科學領域；學科劃分是學科：是培養(yǎng)研究生（包括碩士、博士）劃分的科學領域；學科劃分是遵循知識體系自身的邏輯關系；設置研究生學科的主要目的是推動科學技遵循知識體系自身的邏輯關系；設置研究生學科的主要目的是推動科學技術的創(chuàng)新和進步。術的創(chuàng)新和進步。 本科專業(yè)：是以學科分類為背景、按照學科分類和社會對不同業(yè)務領域本科專業(yè)：是以學科分類為背景、按照學科分類和社會對不同業(yè)務領域和崗位的人才的需要來設置的培養(yǎng)人才的目錄；設置本科專業(yè)的目的是規(guī)和崗位的人才的需要來設置的培養(yǎng)人才的目錄；設置本科專業(yè)的目的是規(guī)范