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1、第一章信息传感基础1.1信息1.1.1信息是什么定义:音讯;通信系统传输和处理的对象,泛指消息和信号的具体内容和意义,通常须通过处理和分析来提取信息(information)in是接收到消息,formation是整理成章.即信息是把我们不明确的知识弄清楚后,整理成章再传递给需要获取信息的人数据--观测的产物,是从自然现象中搜集的原始材料,以怎样(Howmuch)、多少(Howmany)、哪个(Which)、是或不是(Yes/No)的方式来表现数据与信息的联系:信息由数据推断而来,数据是信息的素材.区别:信息更有用
2、,可以回答谁、何时、何地、什么、多少的疑问,是有意义和目的的数据.信息的特点:1.没有尺寸(极小的空间能容无限多的信息)2.没有重量(无重量,信息传递时几乎不需要能量)3.容易复制(信息保密很重要)4.差异性(信息包含在事物的差异之中.有差异就有信息,没有差异就没有信息)信息的价值1.在必要的时候,必要的场所,有了必要的量,信息才有价值2.有用的信息必须是完整的、精确的、相关的和及时的.一旦发生突发事件时,这种信息就成了重大新闻,信息量也就增大了.也就是说,"信息量与其本身的概率成反比,与意外性和新颖性成正比".
3、人类如何获取信息借助视觉、听觉、触觉、嗅觉和味觉等多种感觉器官从外界直接获取信息,再通过大脑分析和判断后作出相应反应人类信息的来源:视觉信息;听觉信息;触觉信息;味觉信息;嗅觉信息1.1.2视觉信息视觉定义:辨别外界物体明暗和颜色特性的感觉刺激:光,人眼可以感受的电磁波的波长范围是380-780纳米(即可见光)分辨力:人眼可分辨所看到的物体的大小、明暗、远近、形状、轮廓、细节等情况视觉的重要性1.视觉是人类获取外界信息的最主要、最重要的途径2.人类从外界获得的信息约80％是从视觉中得到的图像视觉信息的主要呈现形式
4、(照片,绘画,电影等)人眼感知的局限敏感域(范围)有限(只在可见光范围之内无法直接感知红外或紫外光)敏感度(灵敏度)有限(很难在微弱光照条件下产生正常的感知响应)分辨率不高视觉的扩展将非可见光(红外波段、紫外波段、X光波段等)的电磁波信息转换成人眼可见的视觉信息(例:X光片,CT图片,红外图像等);增强微弱的视觉信息(例:显微镜);将不可视的宏观信息缩小为人眼可视的视觉信息(例:航空航天的遥感图像)由此延伸的传感设备用途:将不可视的听觉、触觉等信息转换为优先的视觉信息;示例:B超图像、水下声纳图像1.1.3听觉信
5、息听觉定义:辨别外界物体声音特性的感觉刺激:声波振动重要性:人类从外界获得的信息约有13％是从听觉中得到的声波声源体发生振动引起的四周空气的振荡;属于电磁振动,可以借助各种介质向四面八方传播;传导与介质的阻抗有关,阻抗越小,传导越好声波分类声音:每秒20-20000Hz的声波;次声波:低于每秒20Hz的声波;超声波:高于每秒20000Hz的声波人耳感知的局限敏感域(范围)有限(对3000赫兹以上和300赫兹以下频率的声音信号不敏感)敏感度(灵敏度)有限(对声音的变化不灵敏,如声音强度变化小于一定的值,就难以听出)
6、分辨力不高(所能分辨的声信息级有限)听觉的扩展超声传感器(机器人探测距离,工业探伤);声压传感器(检测安全,汽车防盗);声表面波传感器(石油勘探,无损检测)1.1.4触觉信息触觉辨别外界刺激接触皮肤情况的感觉狭义的触觉"触觉":刺激轻轻接触皮肤触觉感受器所引起的肤觉"压觉":增加压力使皮肤部分变形所引起的肤觉"振动觉":刺激以其一定频率的振动接触皮肤所引起的肤觉广义的触觉热觉、冷觉、湿度觉、痛觉和滑觉等触觉的重要性人类从外界获得的信息约有3％是从触觉中得到的触觉感知空气的温度和湿度的大小、分布及流动;不同物体给人
7、的不同刺激程度;物体的振动、冷暖程度、质感强度等;物体的形状和大小等主要的触觉信息温度、湿度、压力和重量触觉的扩展温度传感器(电饭锅,微波炉);湿度传感器(微波炉);压力传感器(机器人插物);重量传感器(电子秤);机器人传感器(压觉传感,滑觉传感)1.1.5多信息综合味觉:辨别外界物体味道的感觉基本味觉甜、咸、苦、酸,其他都是混合味觉联系味觉同其他感觉都有联系,特别同嗅觉,肤觉相联系(如辣觉是热觉、痛觉和基本味觉的混合)嗅觉:辨别外界物体气味的感觉相对于味觉来说它是一种远感,通过长距离感受化学刺激.特点适应(气味
8、掩蔽,气味混合)味觉和嗅觉的扩展离子传感器(测量离子或中性分子的浓度,用于化学、医药、食品以及生物工程中);气体传感器(酒精传感器,氧气传感器,煤气泄漏传感器,沼气警报器)以上感知系统(视觉,听觉等)的缺陷,只能单一的感受某一方面的信息.当信息以某种复合的方式表现时需要采用多种传感器来感知这种复合信息,并对其中各种传感器的输出表示进行适当的综合或融合.1.2信息传感1.2
