计算机视觉研究中的投影理论和方法 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:高满屯

出品人:

页数:291

译者:曲仕菇

出版时间:1998-1

价格:25.00元

装帧:

isbn号码:9787561209318

丛书系列:

图书标签:

• 计算机视觉
• 机器视觉
• ComputerVision
• 计算机视觉
• 投影几何
• 图像处理
• 三维重建
• 多视图几何
• 相机标定
• 特征提取
• 几何视觉
• 视觉SLAM
• 深度学习

《计算机视觉研究中的投影理论和方法》 内容概要 本书深入探讨了计算机视觉研究领域中至关重要的投影理论与方法。投影，作为连接三维世界与二维图像的核心桥梁，是理解和解析视觉信息的基石。本书旨在为读者提供一个系统、全面且深入的视角，涵盖从基础的几何投影原理到高级的立体视觉与多视图几何应用，勾勒出计算机视觉研究中投影理论的发展脉络、核心概念、关键算法及其在实际问题中的应用。 第一部分：投影几何基础 本部分首先将带领读者走进投影几何的世界，为后续深入研究打下坚实的基础。我们将从最基本的投影概念入手，详细阐述透视投影（Perspective Projection）和正交投影（Orthographic Projection）的数学模型。透视投影模拟了人眼或相机成像的过程，真实地反映了物体远近大小差异，我们将精确推导其投影矩阵，并分析相机内参、外参与投影之间的关系。正交投影则在工程制图等领域有着广泛应用，虽然不考虑视角畸变，但其简洁的数学描述对于某些场景下的计算仍然至关重要。 接着，我们将介绍相机模型，包括针孔相机模型（Pinhole Camera Model）及其在现实世界中的近似。这部分将详细讲解相机标定的概念，包括内参标定（Intrinsic Calibration）和外参标定（Extrinsic Calibration）。内参标定旨在确定相机的焦距、主点、畸变系数等参数，这些参数直接影响到图像的几何性质。外参标定则关注相机相对于世界坐标系的位姿，即旋转和平移。我们将介绍多种标定方法，如基于棋盘格的标定、基于特定模式的标定，并分析其原理和优缺点。 在此基础上，我们将深入探讨相机坐标系、图像坐标系、像素坐标系之间的转换关系，以及如何利用齐次坐标（Homogeneous Coordinates）统一表示点和变换。理解这些坐标系及其转换对于后续的立体匹配、三维重建等任务至关重要。 第二部分：单视图几何分析 本部分将聚焦于从单个图像出发，利用投影理论进行几何分析。我们将首先讨论图像的几何变换，包括仿射变换（Affine Transformation）和射影变换（Projective Transformation）。仿射变换保持平行线，而射影变换则更为一般，可以描述更广泛的相机投影。我们将学习如何估计这些变换矩阵，以及它们在图像校正、图像配准等方面的应用。 图像校正（Image Rectification）是单视图几何分析的重要环节，特别是在处理带有畸变的图像时。我们将讨论如何利用相机标定结果去除镜头畸变，恢复图像的真实几何信息。 此外，我们还将引入图像中的几何约束，例如平行线在透视投影下的汇聚点（消失点，Vanishing Points）。消失点的概念对于理解图像透视关系、进行场景理解和三维信息恢复具有重要意义。我们将学习如何通过图像中的平行线找到消失点，并进一步推断场景的几何属性。 第三部分：多视图几何与立体视觉 本部分是本书的重中之重，将深入探讨如何利用多个视图来恢复三维信息，这是计算机视觉领域的核心挑战之一。我们将从对极几何（Epipolar Geometry）的概念入手，详细阐述两个视图之间的几何关系。对极几何描述了两个相机成像平面上对应点之间的约束，核心在于基本矩阵（Fundamental Matrix）和本质矩阵（Essential Matrix）的定义与求解。我们将详细介绍如何从匹配点对中估计这些矩阵，并分析它们在立体匹配中的作用。 在此基础上，我们将引入立体匹配（Stereo Matching）的算法。立体匹配的目标是在两个或多个图像中找到对应像素，从而获得深度信息。我们将介绍多种经典的立体匹配算法，包括基于块匹配（Block Matching）、基于图割（Graph Cuts）、基于深度学习（Deep Learning-based Methods）的方法。我们将分析这些算法的原理、计算复杂度以及在不同场景下的适用性。 然后，我们将详细介绍三维重建（3D Reconstruction）技术。立体视觉是实现三维重建的主要途径之一。我们将讲解基于立体匹配的密集三维重建，以及如何从深度图生成点云或网格模型。此外，我们还将介绍多视图立体（Multi-View Stereo, MVS）技术，它利用更多图像来提高三维重建的精度和鲁棒性，并会介绍一些先进的MVS算法。 第四部分：相机姿态估计与SLAM 本部分将拓展投影理论在连续运动场景下的应用，即相机姿态估计（Camera Pose Estimation）和同步定位与建图（Simultaneous Localization and Mapping, SLAM）。 我们将讨论如何利用连续图像序列估计相机的运动轨迹。这涉及到特征点跟踪、光流估计（Optical Flow）等技术，并结合对极几何或本质矩阵来求解相机位姿变化。我们将介绍基于单目（Monocular）、双目（Stereo）和RGB-D相机的SLAM系统。 SLAM是计算机视觉领域一个非常活跃和重要的研究方向，其目标是在未知环境中，机器人或相机能够同时确定自身的位置和姿态，并构建出环境的三维地图。我们将详细介绍SLAM系统的基本框架，包括感知（Sensing）、定位（Localization）、建图（Mapping）和优化（Optimization）等模块。我们将讲解在SLAM中常用的位姿估计方法，如PnP（Perspective-n-Point）算法，以及如何利用IMU（Inertial Measurement Unit）数据融合来提高SLAM的鲁棒性。 第五部分：应用与前沿 在本书的最后部分，我们将展示投影理论和方法在计算机视觉众多领域的广泛应用，并探讨一些前沿的研究方向。 我们将介绍投影理论在图像搜索、物体识别、图像检索中的应用。例如，如何利用相机的几何信息来改进搜索和识别的鲁棒性。 此外，我们还将探讨虚拟现实（Virtual Reality, VR）和增强现实（Augmented Reality, AR）中的投影技术。VR/AR技术依赖于精确的相机跟踪和场景理解，投影理论是实现逼真沉浸式体验的关键。我们将讨论如何在AR/VR中实现场景的几何映射、虚拟物体与真实场景的融合。 最后，我们将展望计算机视觉研究中投影理论的未来发展方向，例如，结合深度学习进行更强大的几何推理，处理更复杂的场景（如动态场景、非刚性形变），以及发展更高效、更鲁棒的三维重建和SLAM算法。 目标读者 本书适合计算机科学、电子工程、自动化、机器人等相关专业的本科生、研究生以及从事计算机视觉、机器人、计算机图形学等领域研究和开发的工程师。本书要求读者具备一定的线性代数、微积分和概率论基础，并对图像处理有初步了解。 本书特色 系统性与全面性： 从基础的几何原理到高级的应用，本书提供了一个完整而深入的体系。 理论与实践结合： 强调投影理论在解决实际问题中的作用，并介绍相关算法。 数学严谨性： 对关键概念和算法进行详尽的数学推导，确保理论的准确性。 前沿性： 涵盖了当前计算机视觉研究的热点与前沿方向。 清晰易懂的语言： 尽管涉及复杂的数学概念，本书力求用清晰易懂的语言进行阐述，并配以适当的图示。 通过阅读本书，读者将能够深刻理解计算机视觉研究中投影理论的精髓，掌握处理和分析图像几何信息的核心技术，为进一步深入研究和开发相关应用奠定坚实的基础。

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如果用一个词来概括这本书的价值，那便是“深度与广度的完美平衡”。市面上很多关于计算机视觉的书籍，要么过于偏重算法实现的工程细节，以至于牺牲了底层理论的阐述；要么则过于沉溺于纯数学的抽象，导致读者在实际应用中找不到落脚点。但这本书成功地架起了这两者之间的桥梁。例如，在讨论某一种特定的投影校正算法时，它不仅详细推导了其背后的矩阵变换，更重要的是，它还用一整个小节去讨论了在真实世界传感器噪声和光照不均情况下，这种算法在实际部署中可能遇到的性能瓶颈，并对比了另一种采用统计学方法的替代方案的优劣。这种对“理论边界”和“实际限制”的坦诚讨论，是真正体现专业素养的地方。它教会我的不仅是“如何做”，更是“为什么这样做是当前最好的选择”，以及“在什么情况下应该寻找替代方案”，这对于培养独立解决问题的能力至关重要。

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这本书的装帧设计堪称一绝，封面采用了深邃的午夜蓝，搭配烫金的字体，在书脊处还有一抹低调的亮银色点缀，整体散发出一种沉稳而富有科技感的专业气息。内页的纸张选用了高克重的哑光纸，触感温润，即便是长时间阅读也不会感到刺眼，这对于需要频繁翻阅图表的专业书籍来说，无疑是一个极大的加分项。装订工艺非常扎实，无论怎么翻折，书页都牢固地贴合在一起，让人感觉这不仅仅是一本知识的载体，更像是一件值得收藏的艺术品。我尤其欣赏出版社在细节处理上的用心，例如，每章的开头都配有一段简洁的引言，用一种近乎散文诗的笔调概述了本章的核心思想，这种文风的转换，为原本可能略显枯燥的技术阅读体验增添了一抹文学的色彩。这套书的排版布局也十分考究，文字与公式的间距把握得恰到好处，使得复杂的数学表达式和算法流程图能够清晰、不拥挤地呈现出来，即便是初次接触这些理论的新手，也能被这种专业而细腻的排版所吸引，愿意投入时间去深入探究。

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阅读体验中，语言风格的变化是这本书最让我惊喜的方面之一。作者的行文风格在不同的章节展现出惊人的适应性和变化性。在讲解基础概念时，语言精准、克制，充满了数学的严谨性，每一个术语的使用都无懈可击，仿佛在进行一次精确的物理实验描述。然而，一旦涉及到对前沿研究方法的探讨或对未来趋势的展望时，作者的笔锋立刻变得开放而富有启发性，他开始使用更具前瞻性的词汇，鼓励读者进行批判性思考，甚至在一些关键的哲学思辨点上，你会感受到一种近乎于学术辩论的热情。这种在“严谨的描述”和“开放的探讨”之间的灵活切换，使得本书既满足了工程师对实用工具的需求，也满足了研究人员对理论深度挖掘的渴望。更难能可贵的是，作者在引用经典文献时，并非简单的罗列，而是融入了自己的见解，像是与领域内的前辈们进行了一场跨越时空的对话，让读者感觉自己不仅仅是在学习知识，更是在参与到这场持续的学术对话中。

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这本书的逻辑架构简直是一次教科书级别的构建，它巧妙地避开了将所有知识点堆砌在一起的常见陷阱。开篇部分对基础几何光学和透视原理的回顾极其精炼，但绝不流于表面，而是直击核心，为后续的复杂模型奠定了坚实的几何基础。接着，作者非常循序渐进地引入了从经典单视图到多视图恢复的各个阶段，每一步的推进都像是沿着一条精心铺设的轨道前进，理论的引入和随后的实例分析之间衔接得天衣无缝。我特别喜欢作者处理“理论过渡”的方式，他并没有简单地罗列公式，而是用清晰的因果链条解释了为什么需要引入某种新的变换或模型，这种“知其所以然”的讲解方式，极大地帮助我克服了过去在学习类似领域时常遇到的思维断层。整本书的脉络清晰得如同一个三维坐标系，每一个知识点都有其明确的定位和与其他概念的相互关系，让人在阅读时有一种全局在握的掌控感，而不是在知识的海洋中盲目漂浮。

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这本书在图示和辅助材料的设计上，也体现出极高的专业水准和对读者的体贴。不同于一些书籍中那种模糊不清、低分辨率的截图或示意图，本书中的所有插图，无论是流程图、几何投影图还是模型结构图，都采用了清晰的矢量图形绘制，线条锐利，色彩运用得当，有效地突出了关键信息。特别是在解释复杂的三维重建过程时，作者利用多视图的动态展示效果（通过不同页码的局部参照），让原本静态的文字描述瞬间“活”了起来。此外，书后附带的“术语索引”非常详尽，并且按照字母顺序排列，甚至对一些交叉学科的术语也做了简要的交叉引用说明。对于我们这些需要经常在不同领域之间切换思考的研究者来说，这种工具性的设计极大地提高了查阅效率，省去了反复翻阅前言或在正文中大海捞针的烦恼，可以说，这是一本从内容到形式都致力于提升读者效率的典范之作。

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