本书是“智能科学与技术丛书”之一，全书共分14个章节，主要针对自然计算、机器学习、图像自动理解与解译三个前沿领域进行了详细的论述。具体内容包括人工免疫系统、量子计算智能、多智能体系统、进化多目标优化、多尺度变换域图像感知与识别、图像的高维奇异性检测等。该书可供各大专院校作为教材使用，也可供从事相关工作的人员作为参考用书使用。

本书对自然计算、机器学习、图像自动理解与解译三个前沿领域进行了详细的论述。主要内容包括进化计算、人工免疫系统、量子计算智能、多智能体系统、进化多目标优化、核机器学习、流形学习与谱图学习、集成学习、非线性逼近理论、多尺度几何分析、多尺度变换域图像感知与识别、图像的高维奇异性检测、图像去噪的阈值方法、SAR图像理解与解译。

本书着重对上述领域的国内外发展现状进行总结，阐述作者对相关领域未来发展的研究与思考。本书可以作为计算机科学、信息科学、人工智能自动化技术等领域从事自然计算、机器学习、图像处理研究的相关专业技术人员的参考书，也可以作为相关专业高年级本科生和研究生的教材。

第1章 进化计算

 1.1 从人工智能到计算智能

 1.2 从进化论到进化计算

1.2.1 现代进化论

1.2.2 生物进化与优化

 1.3 进化计算基础知识

1.3.1 进化计算的主要分支

1.3.2 进化计算的数学基础

1.3.3 进化算法的收敛理论

1.3.4 进化计算的应用

 1.4 协同进化计算

1.4.1 协同进化的生物学基础

1.4.2 协同进化的动力学描述

1.4.3 协同进化算法的发展现状

 1.5 非达尔文进化理论与密母计算

1.5.1 非达尔文进化的主要理论

1.5.2 密母计算的研究进展

 参考文献

第2章 人工免疫系统

 2.1 从免疫系统到人工免疫系统

 2.2 人工免疫系统的研究领域

2.2.1 人工免疫系统模型的研究

2.2.2 人工免疫系统算法的研究

2.2.3 人工免疫系统方法的应用研究

 2.3 人工免疫系统与其它方法的比较

2.3.1 人工免疫系统与进化计算

2.3.2 人工免疫系统与人工神经网络

2.3.3 人工免疫系统与一般的确定性优化算法

 2.4 免疫优化计算研究的新进展

2.4.1 免疫优化算法研究的主要进展

2.4.2 免疫优化计算理论分析的主要进展

 2.5 问题与展望

 参考文献

第3章 量子计算智能

 3.1 量子计算原理

3.1.1 状态的叠加

3.1.2 状态的相干

3.1.3 状态的纠缠

3.1.4 量子并行性

 3.2 量子计算智能的几种模型

3.2.1 量子人工神经网络

3.2.2 基于量子染色体的进化算法

3.2.3 基于量子特性的优化算法

3.2.4 量子聚类算法

3.2.5 量子模式识别算法

3.2.6 量子小波与小波包算法

3.2.7 量子退火算法

3.2.8 其它

 3.3 量子进化算法

3.3.1 量子进化算法的提出

3.3.2 量子进化操作

3.3.3 量子进化算法的结构框架

 3.4 问题与展望

 参考文献

第4章 多智能体系统

 4.1 复杂适应系统

4.1.1 复杂适应系统概述

4.1.2 复杂适应系统的适应性与生物进化过程

4.1.3 生物进化过程的数学模型

 4.2 多智能体系统

4.2.1 智能体的基本概念

4.2.2 智能体形式化描述

4.2.3 多智能体系统的主要研究内容

4.2.4 面向问题解决的多智能体系统研究现状

4.2.5 多智能体系统与分布式人工智能

4.2.6 多智能体系统与人工生命

4.2.7 多智能体系统与进化计算

 参考文献

第5章 进化多目标优化

 5.1 多目标优化问题的数学描述

 5.2 进化多目标优化的主要算法

5.2.1 第一代进化多目标优化算法

5.2.2 第二代进化多目标优化算法

 5.3 当代进化多目标优化算法及研究趋势

5.3.1 基于粒子群优化的多目标优化

5.3.2 基于人工免疫系统的多目标优化

5.3.3 基于分布估计算法的多目标优化

5.3.4 新型占优机制研究

5.3.5 高维多目标优化研究

 5.4 几种典型进化多目标优化算法的性能比较

5.4.1 实验设置

5.4.2 NSGA-Ⅱ、SPEA2、PESA-Ⅱ和NNIA的性能比较

 5.5 总结与展望

 参考文献

第6章 核机器学习

 6.1 Mercer核

 6.2 核机器学习的主要方法

6.2.1 支撑矢量机及统计学习理论

6.2.2 支持矢量新颖发现

6.2.3 核匹配追踪学习机

6.2.4 Mercer聚类方法

6.2.5 Mercer核主分量分析

6.2.6 Mercer核Fisher判别分析

6.2.7 SVMs用于排序学习

6.2.8 学习

6.2.9 用于结构化数据识别的核方法

 6.3 核机器学习方法的优势与不足

6.3.1 Mercer核技术的优势

6.3.2 Mercer核技术的不足

 6.4 推广Mercer核函数的主要研究方向

 参考文献

第7章 流形学习与谱图学习

 7.1 流形学习的基本概念

 7.2 流形学习的降维方法分类

7.2.1 构建关系矩阵的方法

7.2.2 基于局部模型的全局坐标对齐方法

7.2.3 十二种流形降维方法的比较

 7.3 谱聚类

7.3.1 谱图划分算法

7.3.2 谱聚类算法

 参考文献

第8章 集成学习

 8.1 集成学习系统的结构

8.1.1 集成学习中多样性个体的构造

8.1.2 集成方法的系统结构

8.1.3 集成学习算法中的合并方法

 8.2 集成核匹配追踪学习机

8.2.1 集成核匹配追踪学习机的理论分析

8.2.2 集成核匹配追踪学习机的建立

 8.3 谱聚类集成

8.3.1 无监督集成问题

8.3.2 具有多样性的个体谱聚类的构造

8.3.3 多个谱聚类结果的合并

8.3.4 谱聚类集成的流程

 参考文献

第9章 非线性逼近理论

 9.1 函数逼近简述

 9.2 非线性逼近

9.2.1 基本概念

9.2.2 希尔伯特空间中的非线性逼近

9.2.3 小波逼近

 9.3 高度非线性逼近

9.3.1 研究背景及其意义

9.3.2 正交基库中最优基的选择

9.3.3 函数字典中最优原子的选择

 9.4 问题与展望

9.4.1 关于数据的多尺度几何表示

9.4.2 关于基的学习问题

 参考文献

第10章 多尺度几何分析

 10.1 概念的产生

 10.2 从傅立叶分析到小波分析

 10.3 小波图像逼近

 10.4 人类视觉模型

 10.5 图像的多尺度几何分析

10.5.1 自适应几何逼近

10.5.2 Bandelet变换

10.5.3 脊波及单尺度脊波变换

10.5.4 Curvelet变换

10.5.5 Contourlet变换

 10.6 问题与展望

 参考文献

第11章 多尺度变换域图像感知与识别

 11.1 小波变换的三级统计特性及其机理分析

 11.2 小波域隐马尔可夫模型

11.2.1 隐马尔可夫模型

11.2.2 小波域隐马尔可夫模型概述

 11.3 变换域的十种统计模型

11.3.1 小波域的八种模型

11.3.2 复小波域模型

11.3.3 Contourlet变换域模型

 11.4 基于变换域统计模型的图像感知与识别

11.4.1 图像恢复和重建

11.4.2 图像分割

11.4.3 边缘检测

 11.5 问题与展望

11.5.1 面向应用的模型设计和算法构造

11.5.2 变换域的拓展

11.5.3 应用领域的推广

 参考文献

第12章 图像的高维奇异性检测、学习与理解

 12.1 图像识别与理解中存在的主要问题

12.1.1 高维奇异性特征提取问题

12.1.2 多元特征选择问题

12.1.3 特征学习中的“维数灾难”问题

12.1.4 相对小样本问题

12.1.5 计算复杂度问题

12.1.6 特征提取与相似性测度定义和学习问题

12.1.7 无监督和半监督学习问题

 12.2 解决高维数据奇异性检测、学习与理解的关键技术

12.2.1 高维数据奇异性检测、学习与理解概述

12.2.2 多尺度几何分析与高维奇异性稀疏逼近及方向信息检测

12.2.3 非线性映射技术

12.2.4 假设空间容量控制

12.2.5 无监督和半监督学习

 参考文献

第13章 图像去噪的阈值方法

 13.1 基本概念

13.1.1 空间滤波

13.1.2 小波去噪

13.1.3 噪声估计

 13.2 阈值函数

 13.3 阈值规则

13.3.1 塔形分解中的尺度内相关法则

13.3.2 小波分解中的尺度内相关法则

13.3.3 尺度间相关法则

13.3.4 高维数据处理法则

 13.4 阈值方案

13.4.1 全局阈值

13.4.2 SURE规则

13.4.3 假设检验

13.4.4 Bayes阈值

 13.5 问题与展望

13.5.1 图像的恢复和重构

13.5.2 系数独立性假设

13.5.3 系数建模

13.5.4 变换域的拓展

 参考文献

第14章 sAR图像理解与解译

 14.1 SAR图像自动理解与解译的系统组成

 14.2 相干斑抑制

14.2.1 空域滤波技术

14.2.2 频域滤波技术

 14.3 SAR图像分割

14.3.1 阈值分割方法

14.3.2 基于像素特征的分割方法

14.3.3 统计分割方法

 14.4 图像融合

14.4.1 SAR图像和TM图像的融合

14.4.2 SAR图像不同波段和不同极化图像的融合

14.4.3 极化SAR图像和超光谱图像的融合

 14.5 特征提取

14.5.1 边缘特征提取

14.5.2 纹理特征提取

14.5.3 形状特征提取

14.5.4 方向特征提取

 14.6 识别与分类

14.6.1 最近邻和k近邻

14.6.2 决策树

14.6.3 贝叶斯分类器

14.6.4 神经网络

14.6.5 支撑矢量机

14.6.6 Boosting和Bagging

 14.7 SAR图像特殊目标检测

14.7.1 舰船检测

14.7.2 路网检测

14.7.3 其它目标检测

 14.8 问题与展望

 参考文献