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出版者:机械工业出版社

作者:Grenville Armitage

出品人:

页数:183

译者:

出版时间:2001-1

价格:28.00元

装帧:

isbn号码:9787111083634

丛书系列:

图书标签:

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图书名称：《数字图像处理与计算机视觉基础》 内容简介 本书深入浅出地介绍了数字图像处理和计算机视觉领域的核心概念、关键技术与前沿应用。全书结构严谨，内容涵盖从基础理论到复杂算法实现的完整体系，旨在为读者提供一个全面而扎实的知识框架。 第一部分：数字图像处理基础 本部分聚焦于图像的本质、获取、表示以及初步处理技术。 第1章 图像的数字化基础与表示 本章首先阐述了电磁波谱与可见光理论，解释了人眼视觉系统的工作原理，为理解图像的物理基础做铺垫。随后，详细介绍了数字图像的数学模型，包括像素的概念、空间分辨率与灰度分辨率的定义及其对图像质量的影响。重点讨论了图像的表示方法，如二维数组、向量表示法，以及不同位深图像（如二值、灰度、彩色图像）的数据结构。此外，还讲解了图像在计算机中的存储格式（如 BMP、JPEG、PNG 的基本结构差异）与色彩空间理论，包括 RGB、HSI/HSV、Lab 等主流色彩模型的转换与应用场景分析。 第2章 图像增强的空间域处理 图像增强是改善图像质量、突出感兴趣特征的关键步骤。本章集中讨论在空间域直接对像素值进行变换的方法。详细介绍了点处理技术，如灰度线性变换（对比度拉伸）、非线性变换（如幂律变换、分段线性变换）在直方图均衡化和规定化中的应用。接着，深入分析了图像平滑（去噪）技术，包括空间域的低通滤波，如均值滤波、中值滤波、高斯滤波的原理、卷积核的构建及其在去除随机噪声和脉冲噪声方面的性能比较。最后，阐述了图像锐化技术，如拉普拉斯算子、Sobel 算子、Prewitt 算子等一阶和二阶微分算子的应用，以及非锐化掩模技术。 第3章 图像增强的频率域处理 与空间域处理相对，频率域处理利用傅里叶变换将图像从空间域转换到频率域进行操作。本章首先全面回顾了二维离散傅里叶变换（DFT）的数学基础、性质及其快速算法（FFT）。随后，重点讲解了如何利用频域滤波进行图像增强。详细分析了理想低通滤波器（ILPF）、巴特沃斯低通滤波器（BLPF）和高斯低通滤波器（GLPF）在平滑和去噪中的作用。同时，深入探讨了频率域的锐化技术，如理想高通滤波器（IHPF）、巴特沃斯高通滤波器（BHPF）和高斯高通滤波器（GHPF）的特性，并比较了它们在抑制振铃效应方面的优劣。此外，还引入了同态滤波的概念，用于同时校正图像的亮度不均和增强对比度。 第4章 图像复原与重建 图像复原旨在消除或减轻成像过程中引入的退化，恢复原始图像。本章首先建立了图像退化模型，分析了运动模糊、散焦模糊等常见退化过程的数学建模。随后，深入讲解了逆滤波和维纳滤波的原理与实现，特别是维纳滤波在已知噪声特性时的优越性。本章的核心难点在于盲复原问题，即在退化模型和噪声信息均未知的情况下进行复原。因此，详细介绍了基于约束的复原方法，如最小均方误差（MMSE）估计和迭代方法。最后，探讨了运动模糊的逆滤波恢复过程和基于约束的 Richardson-Lucy 算法在光度学图像重建中的应用。 第二部分：图像分割与特征提取 本部分关注如何将图像分解为有意义的区域，并从中提取出可供后续分析的描述性特征。 第5章 图像分割基础 图像分割是计算机视觉任务的基础。本章首先介绍了分割的分类，包括基于阈值的分割、基于区域的分割和基于边缘的分割。重点剖析了全局和局部阈值法的原理，包括 Otsu 法（最大类间方差法）的数学推导及其在灰度图像分割中的应用。随后，详细讲解了区域生长法、区域分裂与合并策略。本章最后引入了基于能量泛函的活动轮廓模型（Snakes 模型），解释了其如何通过最小化能量来拟合图像中的目标边界。 第6章 边缘检测与边界表示 边缘是图像中最显著的局部特征之一。本章系统地介绍了梯度算子（Sobel、Prewitt、Roberts）的原理和应用，以及它们对噪声的敏感性。随后，深入探讨了最优边缘检测算法——Canny 边缘检测器的五个步骤（平滑、求梯度、非极大值抑制、双阈值处理、边缘连接），并分析了其在复杂背景下的鲁棒性。边界的数学表示方面，本章介绍了链码、多边形逼近以及骨架化（Thinning）算法，为后续的形状分析打下基础。 第7章 图像的形态学处理 形态学处理基于集合论，主要用于分析和处理图像中的结构特征。本章详细解释了膨胀、腐蚀、开运算和闭运算这四种基本形态学操作的定义、原理及其对二值图像的影响。随后，引申出更高级的应用，如：形态学梯度（边缘检测）、击中与未中（Hit-or-Miss 变换）用于目标模板匹配、顶帽变换和底帽变换（用于光照校正）。本章还讨论了基于形态学的图像分割方法，如形态学重建（开放/闭合重建）在分离连通区域中的应用。 第8章 图像的特征与描述 特征是描述图像内容的关键信息。本章首先关注纹理特征的描述，包括基于统计的方法（如灰度共生矩阵 GLCM 及其描述符：对比度、能量、熵）、基于结构和基于频谱的纹理分析。其次，深入讲解了关键点检测与描述符。重点介绍了 SIFT（尺度不变特征变换）和 SURF 算法的原理，它们如何在不同尺度和旋转下保持特征的稳定性，以及它们在目标识别中的核心地位。此外，还讨论了如何利用傅里叶描述子和 Hu 矩来描述二维物体的形状特征，实现形状匹配。 第三部分：模式识别与应用 本部分将图像处理的结果应用于更高级的视觉任务，如模式识别、三维重建的初步概念。 第9章 图像分类与模式识别基础 本章将图像处理与经典模式识别方法相结合。首先概述了模式识别的流程：特征提取、特征选择与分类器设计。详细讲解了最小距离分类器、K 近邻（KNN）分类器的基本原理。随后，深入探讨了基于线性分类器的概念，如感知机（Perceptron）和线性判别分析（LDA）的基本思想。对于非线性问题，简要介绍了神经网络基础，特别是多层感知机（MLP）中的前向传播与反向传播算法，为理解深度学习在视觉中的应用奠定基础。 第10章 经典计算机视觉应用概述 本章提供了一个对主流计算机视觉任务的概览。详细介绍了立体视觉的基础知识，包括相机标定、本征参数与外参的确定。在运动分析方面，阐述了光流法的基本原理（如亮度恒定假设和梯度约束方程），以及如何利用光流法估计二维运动场。此外，还探讨了目标跟踪的基础算法，如基于相关滤波（Mean Shift）的跟踪方法。最后，简要介绍了二维到三维的映射挑战，如单目深度估计的局限性，引入了透视投影模型，使读者对更复杂的几何视觉问题有所了解。 本书的特点在于理论的严谨性与工程实现的紧密结合，每个章节的理论阐述后都辅以清晰的算法流程图和实际案例分析，强调对数学原理的深刻理解，避免了对现有框架的简单罗列。读者在掌握本书内容后，将具备独立分析和解决常见图像处理问题的能力。

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我是在一个非常偶然的机会下接触到这本书的，当时我正在为一个复杂的跨地域数据传输项目焦头烂额，寻找一种既能解释基础理论又能提供实际操作指导的参考资料。这本书的**引言部分**出乎意料地抓住了我的注意力。作者没有直接跳入晦涩难懂的协议细节，而是非常巧妙地从“为什么我们需要为数据排序优先级”这一宏大叙事入手，用生动的比喻解释了网络拥塞和延迟对用户体验的真实影响。这种“先描绘痛点，再提供解药”的叙事手法，立刻拉近了与读者的距离。尤其是他论述“尽力而为的网络模型”的局限性时，引用了几个非常贴合现代商业应用场景的案例，比如金融交易系统的实时性要求和高清视频会议的流畅性保障，这些都让我感同身受。相比于我之前读过的那些教科书式的论述，这本书的理论基础构建得更为人性化和目标导向，让人感觉作者是真正理解一线工程师的困境的。

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这本书的装帧设计真的非常别致，封面采用了一种低饱和度的蓝色调，配上简洁的几何线条构成的网络拓扑图，给人的感觉既专业又带有一丝冷静的科技美感。我个人特别欣赏这种内敛的设计风格，它没有用那种浮夸的特效去哗众取宠，而是通过材质的细微纹理和色彩的微妙变化，传递出内容本身的严谨性。拿到手里的时候，纸张的厚度也恰到好处，翻页时没有那种廉价的“沙沙”声，而是沉稳的摩擦感，这在阅读体验上无疑是加了分的。而且，书脊的装订工艺看起来非常扎实，即便是频繁翻阅查找特定章节，也不用担心出现散页的风险。这种对细节的关注，让我对书的内容质量也产生了更高的期待。我尤其留意了目录页的排版，章节标题的字体和字号搭配得非常和谐，逻辑层次清晰可见，这对于一个需要经常查阅技术细节的读者来说，简直是福音。整体而言，从拿起这本书的那一刻起，它就成功地营造了一种严肃、可靠的阅读氛围。

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深入阅读主体内容后，我发现这本书的**章节组织逻辑**体现出一种令人赞叹的结构美感。它并非简单地按照OSI七层模型自上而下或者自下而上铺陈，而是采用了“问题驱动”的学习路径。比如，在讨论拥塞控制算法时，它不是孤立地介绍TCP Reno或Cubic，而是将它们放在特定的网络负载情境下进行对比分析，详细剖析了每种算法在不同丢包率和往返时间下的性能曲线。我特别喜欢其中关于QoS度量标准的论述，作者对SLA（服务等级协议）中各项指标的定义和相互制约关系进行了极为细致的梳理，几乎每一小节的末尾都有一个**“实践启示”**的小方框，这些方框里的内容往往是对理论知识的精炼总结，极大地提高了我的信息提取效率。对于像我这样时间有限的专业人士来说，这种“浓缩精华”的设计比冗长的理论推导更有价值。

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这本书的**图表制作水平**绝对是业界顶尖的。我阅读许多技术书籍时，常常遇到图表模糊、线条交叉混乱，或者颜色对比度极低的问题，导致我不得不对照文字反复揣摩图形的含义。然而，这本书在这方面做得无可挑剔。每一个流程图都使用了清晰的颜色编码和统一的符号系统，例如，表示数据包流向的箭头粗细变化明显，不同类型的节点用不同的形状清晰区分。最让我印象深刻的是关于流量整形（Policing）和流量监管（Shaping）机制的对比图，作者用动态的视觉效果（即便是在静态印刷品上也能清晰感知）展示了数据突发和平均速率之间的数学关系，我只用一眼就彻底理解了两者在“时间窗口”处理上的核心差异。这种高质量的视觉辅助，极大地降低了理解复杂算法所需的时间成本。

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最后，我想谈谈这本书在**前沿技术视野**上的体现。尽管它扎实地奠定了网络基础理论，但作者显然没有停留在经典的IP协议层面。在后半部分的章节中，篇幅虽然不如核心理论部分宏大，但其对新兴技术如SDN（软件定义网络）中QoS策略的动态编排，以及5G网络切片（Network Slicing）如何实现端到端的SLA保障，进行了相当深入且富有洞察力的探讨。特别是对基于Intent的QoS管理模式的介绍，让我看到了未来网络运维的雏形。作者没有简单地罗列概念，而是深入分析了这些新技术在实现细粒度服务质量保证时所面临的挑战和潜在的解决方案框架。这使得这本书不仅仅是一本“回顾过去”的技术手册，更像是一份指引我们面向未来网络架构规划的指南针，让读者在掌握经典知识的同时，也能保持对行业发展的敏锐嗅觉。

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