科学計測のためのデータ処理入門【オンデマンド版】
書籍情報
発売日 : 2021年11月24日
著者／編集 : 南 茂夫/河田 聡
出版社 : CQ出版
発行形態 : 単行本
ページ数 : 224p
書籍説明
内容紹介
研究開発のための計測技術について基礎から応用まで解説．カオス理論や自己回帰モデルなどの新しい発想も加えてあります．
目次
★目次
監修の言葉
はじめに
○第1章 科学的な計測とデータ処理の考え方
1.1 データ処理の役割は科学計測の第六感
1.2 計測の多角化「センサフュージョン」
1.3 シングルチャネル検出法 ―― スキャニングの時代
1.4 非線形効果の積極利用 ―― ディジタル化への道
1.5 間接的計測法 ―― ハイフネーティッド計測法
1.6 天秤による計測「零位法」
1.7 アクティブ制御機構をもつ計測システム
1.8 計測プローブのインピーダンス ―― 計っているのか計られているのか？
1.9 Youngの干渉実験―― フォトンは，エレクトロンは，なぜ干渉するのか!?
○第2章 信号と雑音の発生メカニズム
2.1 信号と雑音は同じ生まれ ―― 身長データの精度とカオス
2.2 測定器がつくる信号 ―― 不確定性原理とフラクタル
2.3 信号も雑音も確率過程 ―― 期待値をとって初めて決まる世界
2.4 エルゴード性と自己相関関数
2.5 揺らぐ雑音(熱雑音)とぽろぽろ出てくる雑音(量子雑音)
2.6 信号を測るとカオスが起きる!?
○第3章 変化する信号の周波数解析
3.1 スペクトルとフーリエ変換の復習
3.2 フーリエ変換の定義
3.3 FFTのアルゴリズム
3.4 積分範囲のずれについて
3.5 SSFT ―― 瞬間的フーリエ変換法
3.6 ウェーブレット変換とフーリエ変換との対応
3.7 ウェーブレット変換の実例
3.8 微分方程式の逆問題としての動的周波数解析法MARS(移動自己回帰系)
○第4章 自己回帰モデルと最大エントロピー法
4.1 FFTの限界を超える
4.2 自己回帰モデルによる波形の表現
4.3 周波数と減衰定数の推定
4.4 自己回帰モデルによるスペクトルの推定
4.5 入力適応型自己回帰モデルにる減衰振動波形の解析
Appendix z変換
○第5章 零値を用いた逆問題と1ビットA-D変換
5.1 多項式近似と整関数 ―― 零値から波形は回復する
5.2 実零点からの信号の回復 ―― 1ビットA-D変換
5.3 複素根からの信号回復とヒルベルト変換
5.4 参照周期信号の重畳とヒルベルト変換による1ビットA-Dスペクトル回復の実施例
5.5 デルタ・シグマ変調の原理
5.6 デルタ・シグマ変調の実際
5.7 ブラインド・デコンボリューションはゼロシート法
5.8 ゼロシート法の原理 ―― ゼロシートとは？
5.9 ゼロシートの分離
5.10 フーリエ変換による画像再構成
5.11 ゼロシート法によるブラインド・デコンボリューションの実験
○第6章 最小2乗法と多変量解析
6.1 最小2乗法を使った直線フィッティング(近似)
6.2 最小2乗法による直線近似の原則(1)―― xとyの違い
6.3 最小2乗法による直線近似の原則(2)―― 最小3乗法？
6.4 線形方程式の解を求める
6.5 最小2乗法と科学計測の関係
6.6 最小2乗平均誤差，正則化最小2乗法，ウィーナ・フィルタ
6.7 逆行列の計算
6.8 反復解法と2乗誤差和マップについて
○第7章 非線形最適化
7.1 線形近似 ―― 非線形最適化問題の第1の考え方
7.2 極小値がたくさんある場合 ―― 非線形最適化問題の第2の考え方
7.3 生命のしくみを模倣する―― ニューラルネットワークと遺伝的アルゴリズム
○第8章 フィルタリングと信号回復
8.1 フィルタリングは濾過器
8.2 フィルタリングとコンボリューション
8.3 平滑化処理と微分処理
8.4 FIRとIIRと自己回帰モデリング
8.5 デコンボリューションとインバースフィルタ
8.6 自己相関，相互相関とマッチドフィルタリング
8.7 超解像：失われた信号の回復
8.8 反復アルゴリズム
8.9 非負拘束による超解像
8.10 失われたディジタルビットの回復
○第9章 未知成分の発見と分離
9.1 多成分混合物の波形データの記述
9.2 最小2乗法による成分量の求め方
9.3 未知混合物の成分数の推定法
9.4 重畳波形からの成分スペクトルの分離推定
9.5 独立成分分析法による成分スペクトル推定
9.6 先験情報や経験的規範を使わない成分スペクトル推定法：2重固有値解析法
○付録 FORTRAN,BASICユーザーのためのC言語解説
1. プログラムの構造
2. 変数の型
3. 型の変換
4. 文字変数と文字列
5. 配列
6. 変数の有効範囲
7. 関数(サブルーチン)間のデータの受け渡し
8. 算術演算子
9. 関係演算子
10. 論理演算子
11. ビット操作演算子
12. 制御構造
13. C++について
本書に登場する用語の説明
索引
監修の言葉
はじめに
○第1章 科学的な計測とデータ処理の考え方
1.1 データ処理の役割は科学計測の第六感
1.2 計測の多角化「センサフュージョン」
1.3 シングルチャネル検出法 ―― スキャニングの時代
1.4 非線形効果の積極利用 ―― ディジタル化への道
1.5 間接的計測法 ―― ハイフネーティッド計測法
1.6 天秤による計測「零位法」
1.7 アクティブ制御機構をもつ計測システム
1.8 計測プローブのインピーダンス ―― 計っているのか計られているのか？
1.9 Youngの干渉実験―― フォトンは，エレクトロンは，なぜ干渉するのか!?
○第2章 信号と雑音の発生メカニズム
2.1 信号と雑音は同じ生まれ ―― 身長データの精度とカオス
2.2 測定器がつくる信号 ―― 不確定性原理とフラクタル
2.3 信号も雑音も確率過程 ―― 期待値をとって初めて決まる世界
2.4 エルゴード性と自己相関関数
2.5 揺らぐ雑音(熱雑音)とぽろぽろ出てくる雑音(量子雑音)
2.6 信号を測るとカオスが起きる!?
○第3章 変化する信号の周波数解析
3.1 スペクトルとフーリエ変換の復習
3.2 フーリエ変換の定義
3.3 FFTのアルゴリズム
3.4 積分範囲のずれについて
3.5 SSFT ―― 瞬間的フーリエ変換法
3.6 ウェーブレット変換とフーリエ変換との対応
3.7 ウェーブレット変換の実例
3.8 微分方程式の逆問題としての動的周波数解析法MARS(移動自己回帰系)
○第4章 自己回帰モデルと最大エントロピー法
4.1 FFTの限界を超える
4.2 自己回帰モデルによる波形の表現
4.3 周波数と減衰定数の推定
4.4 自己回帰モデルによるスペクトルの推定
4.5 入力適応型自己回帰モデルにる減衰振動波形の解析
Appendix z変換
○第5章 零値を用いた逆問題と1ビットA-D変換
5.1 多項式近似と整関数 ―― 零値から波形は回復する
5.2 実零点からの信号の回復 ―― 1ビットA-D変換
5.3 複素根からの信号回復とヒルベルト変換
5.4 参照周期信号の重畳とヒルベルト変換による1ビットA-Dスペクトル回復の実施例
5.5 デルタ・シグマ変調の原理
5.6 デルタ・シグマ変調の実際
5.7 ブラインド・デコンボリューションはゼロシート法
5.8 ゼロシート法の原理 ―― ゼロシートとは？
5.9 ゼロシートの分離
5.10 フーリエ変換による画像再構成
5.11 ゼロシート法によるブラインド・デコンボリューションの実験
○第6章 最小2乗法と多変量解析
6.1 最小2乗法を使った直線フィッティング(近似)
6.2 最小2乗法による直線近似の原則(1)―― xとyの違い
6.3 最小2乗法による直線近似の原則(2)―― 最小3乗法？
6.4 線形方程式の解を求める
6.5 最小2乗法と科学計測の関係
6.6 最小2乗平均誤差，正則化最小2乗法，ウィーナ・フィルタ
6.7 逆行列の計算
6.8 反復解法と2乗誤差和マップについて
○第7章 非線形最適化
7.1 線形近似 ―― 非線形最適化問題の第1の考え方
7.2 極小値がたくさんある場合 ―― 非線形最適化問題の第2の考え方
7.3 生命のしくみを模倣する―― ニューラルネットワークと遺伝的アルゴリズム
○第8章 フィルタリングと信号回復
8.1 フィルタリングは濾過器
8.2 フィルタリングとコンボリューション
8.3 平滑化処理と微分処理
8.4 FIRとIIRと自己回帰モデリング
8.5 デコンボリューションとインバースフィルタ
8.6 自己相関，相互相関とマッチドフィルタリング
8.7 超解像：失われた信号の回復
8.8 反復アルゴリズム
8.9 非負拘束による超解像
8.10 失われたディジタルビットの回復
○第9章 未知成分の発見と分離
9.1 多成分混合物の波形データの記述
9.2 最小2乗法による成分量の求め方
9.3 未知混合物の成分数の推定法
9.4 重畳波形からの成分スペクトルの分離推定
9.5 独立成分分析法による成分スペクトル推定
9.6 先験情報や経験的規範を使わない成分スペクトル推定法：2重固有値解析法
○付録 FORTRAN,BASICユーザーのためのC言語解説
1. プログラムの構造
2. 変数の型
3. 型の変換
4. 文字変数と文字列
5. 配列
6. 変数の有効範囲
7. 関数(サブルーチン)間のデータの受け渡し
8. 算術演算子
9. 関係演算子
10. 論理演算子
11. ビット操作演算子
12. 制御構造
13. C++について
本書に登場する用語の説明
索引
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南 茂夫
河田 聡
