本書分上下兩篇介紹機器視覺的構成、圖像處理方法以及應用實例。
上篇“機器視覺理論與算法”包括：機器視覺、圖像處理、目標提取、邊緣檢測、圖像平滑處理、幾何參數(shù)檢測、Hough變換、單目視覺測量、雙目視覺測量、運動圖像處理、傅里葉變換、小波變換、模式識別、神經(jīng)網(wǎng)絡、深度學習、遺傳算法。
下篇“機器視覺應用系統(tǒng)”包括：通用圖像處理系統(tǒng)ImageSys、二維運動測量分析系統(tǒng)MIAS、三維運動測量分析系統(tǒng)MIAS 3D、車輛視覺導航系統(tǒng)。
本書匯集了圖像處理絕大多數(shù)現(xiàn)有流行算法,以淺顯的圖文并茂的方法講解復雜的理論算法,每個算法都給出了實際處理案例。
書中所講案例均來自生產(chǎn)實踐,都得到了實際應用的檢驗。
本書不僅適用于機器視覺和圖像處理專業(yè)理論結合實踐的教學,對于本專業(yè)及相關專業(yè)的課題研究人員和專業(yè)技術人員也具有重要的參考價值。
上篇 機器視覺理論與算法
第1章 機器視覺 / 2
1.1 機器視覺的作用 / 2
1.2 機器視覺的硬件構成 / 3
1.2.1 計算機 / 4
1.2.2 圖像采集設備 / 6
1.3 機器視覺的軟件及編程工具 / 7
1.4 機器視覺、機器人和智能裝備 / 8
1.5 機器視覺的功能與精度 / 9
第2章 圖像處理 / 12
2.1 圖像處理的發(fā)展過程 / 12
2.2 數(shù)字圖像的采樣與量化 / 18
2.3 彩色圖像與灰度圖像 / 20
2.4 圖像文件及視頻文件格式 / 22
2.5 數(shù)字圖像的計算機表述 / 23
2.6 常用圖像處理算法及其通用性問題 / 24
參考文獻 / 25
第3章 目標提取 / 26
3.1 如何提取目標物體 / 26
3.2 基于閾值的目標提取 / 26
3.2.1 二值化處理 / 26
3.2.2 閾值的確定 / 27
3.3 基于顏色的目標提取 / 30
3.3.1 色相、亮度、飽和度及其他 / 30
3.3.2 顏色分量及其組合處理 / 33
3.4 基于差分的目標提取 / 38
3.4.1 幀間差分 / 38
3.4.2 背景差分 / 39
參考文獻 / 40
第4章 邊緣檢測 / 42
4.1 邊緣與圖像處理 / 42
4.2 基于微分的邊緣檢測 / 44
4.3 基于模板匹配的邊緣檢測 / 45
4.4 邊緣圖像的二值化處理 / 47
4.5 細線化處理 / 48
4.6 Canny算法 / 48
參考文獻 / 52
第5章 圖像平滑處理 / 53
5.1 圖像噪聲及常用平滑方式 / 53
5.2 移動平均 / 54
5.3 中值濾波 / 54
5.4 高斯濾波 / 56
5.5 模糊圖像的清晰化處理 / 59
5.5.1 對比度增強 / 59
5.5.2 自動對比度增強 / 61
5.5.3 直方圖均衡化 / 63
5.5.4 暗通道先驗法去霧處理 / 65
5.6 二值圖像的平滑處理 / 67
參考文獻 / 69
第6章 幾何參數(shù)檢測 / 70
6.1 基于圖像特征的自動識別 / 70
6.2 二值圖像的特征參數(shù) / 70
6.3 區(qū)域標記 / 73
6.4 基于特征參數(shù)提取物體 / 74
6.5 基于特征參數(shù)消除噪聲 / 75
參考文獻 / 76
第7章 Hough變換 / 77
7.1 傳統(tǒng)Hough變換的直線檢測 / 77
7.2 過已知點Hough變換的直線檢測 / 79
7.3 Hough變換的曲線檢測 / 81
參考文獻 / 81
第8章 幾何變換 / 82
8.1 關于幾何變換 / 82
8.2 放大縮小 / 83
8.3 平移 / 87
8.4 旋轉 / 87
8.5 復雜變形 / 88
8.6 齊次坐標表示 / 90
參考文獻 / 91
第9章 單目視覺測量 / 92
9.1 硬件構成 / 92
9.2 攝像機模型 / 93
9.2.1 參考坐標系 / 94
9.2.2 攝像機模型分析 / 95
9.3 攝像機標定 / 97
9.4 標定尺檢測 / 98
9.4.1 定位追蹤起始點 / 98
9.4.2 藍黃邊界檢測 / 100
9.4.3 確定角點坐標 / 102
9.4.4 單應矩陣計算 / 103
9.5 標定結果分析 / 103
9.6 標識點自動檢測 / 104
9.7 手動選取目標 / 110
9.8 距離測量分析 / 110
9.8.1 透視畸變對測距精度的影響 / 110
9.8.2 目標點與標定點的距離對測距精度的影響 / 112
9.9 面積測量算法 / 113
9.9.1 獲取待測區(qū)域輪廓點集 / 113
9.9.2 最小凸多邊形擬合 / 114
9.9.3 多邊形面積計算 / 115
9.9.4 測量實例 / 116
參考文獻 / 117
第10章 雙目視覺測量 / 118
10.1 雙目視覺系統(tǒng)的結構 / 118
10.1.1 平行式立體視覺模型 / 119
10.1.2 匯聚式立體視覺模型 / 120
10.2 攝像機標定 / 122
10.2.1 直接線性標定法 / 123
10.2.2 張正友標定法 / 124
10.2.3 攝像機參數(shù)與投影矩陣的轉換 / 128
10.3 標定測量試驗 / 129
10.3.1 直接線性標定法試驗 / 130
10.3.2 張正友標定法試驗 / 131
10.3.3 三維測量試驗 / 134
參考文獻 / 135
第11章 運動圖像處理 / 136
11.1 光流法 / 136
11.1.1 光流法的基本概念 / 136
11.1.2 光流法用于目標跟蹤的原理 / 137
11.2 模板匹配 / 138
11.3 運動圖像處理實例 / 139
11.3.1 羽毛球技戰(zhàn)術實時圖像檢測 / 139
11.3.2 蜜蜂舞蹈行為分析 / 145
參考文獻 / 154
第12章 傅里葉變換 / 155
12.1 頻率的世界 / 155
12.2 頻率變換 / 156
12.3 離散傅里葉變換 / 159
12.4 圖像的二維傅里葉變換 / 161
12.5 濾波處理 / 162
參考文獻 / 163
第13章 小波變換 / 164
13.1 小波變換概述 / 164
13.2 小波與小波變換 / 165
13.3 離散小波變換 / 167
13.4 小波族 / 167
13.5 信號的分解與重構 / 168
13.6 圖像處理中的小波變換 / 175
13.6.1 二維離散小波變換 / 175
13.6.2 圖像的小波變換編程 / 177
參考文獻 / 179
第14章 模式識別 / 180
14.1 模式識別與圖像識別的概念 / 180
14.2 圖像識別系統(tǒng)的組成 / 181
14.3 圖像識別與圖像處理和圖像理解的關系 / 182
14.4 圖像識別方法 / 183
14.4.1 模板匹配方法 / 183
14.4.2 統(tǒng)計模式識別 / 183
14.4.3 新的模式識別方法 / 187
14.5 人臉圖像識別系統(tǒng) / 189
參考文獻 / 192
第15章 神經(jīng)網(wǎng)絡 / 193
15.1 人工神經(jīng)網(wǎng)絡 / 193
15.1.1 人工神經(jīng)網(wǎng)絡的生物學基礎 / 194
15.1.2 人工神經(jīng)元 / 195
15.1.3 人工神經(jīng)元的學習 / 195
15.1.4 人工神經(jīng)元的激活函數(shù) / 196
15.1.5 人工神經(jīng)網(wǎng)絡的特點 / 197
15.2 BP神經(jīng)網(wǎng)絡 / 198
15.2.1 BP神經(jīng)網(wǎng)絡簡介 / 198
15.2.2 BP神經(jīng)網(wǎng)絡的訓練學習 / 200
15.2.3 改進型BP神經(jīng)網(wǎng)絡 / 202
15.3 BP神經(jīng)網(wǎng)絡在數(shù)字字符識別中的應用 / 203
15.3.1 BP神經(jīng)網(wǎng)絡數(shù)字字符識別系統(tǒng)原理 / 204
15.3.2 網(wǎng)絡模型的建立 / 205
15.3.3 數(shù)字字符識別演示 / 207
參考文獻 / 209
第16章 深度學習 / 210
16.1 深度學習的發(fā)展歷程 / 210
16.2 深度學習的基本思想 / 212
16.3 淺層學習和深度學習 / 212
16.4 深度學習與神經(jīng)網(wǎng)絡 / 213
16.5 深度學習訓練過程 / 214
16.6 深度學習的常用方法 / 215
16.6.1 自動編碼器 / 215
16.6.2 稀疏編碼 / 218
16.6.3 限制波爾茲曼機 / 220
16.6.4 深信度網(wǎng)絡 / 222
16.6.5 卷積神經(jīng)網(wǎng)絡 / 225
16.7 基于卷積神經(jīng)網(wǎng)絡的手寫體字識別 / 228
16.7.1 手寫字識別的卷積神經(jīng)網(wǎng)絡結構 / 228
16.7.2 卷積神經(jīng)網(wǎng)絡文字識別的實現(xiàn) / 231
參考文獻 / 231
第17章 遺傳算法 / 232
17.1 遺傳算法概述 / 232
17.2 簡單遺傳算法 / 234
17.2.1 遺傳表達 / 234
17.2.2 遺傳算子 / 235
17.3 遺傳參數(shù) / 238
17.3.1 交叉率和變異率 / 238
17.3.2 其他參數(shù) / 238
17.3.3 遺傳參數(shù)的確定 / 238
17.4 適應度函數(shù) / 239
17.4.1 目標函數(shù)映射為適應度函數(shù) / 239
17.4.2 適應度函數(shù)的尺度變換 / 240
17.4.3 適應度函數(shù)設計對GA 的影響 / 241
17.5 模式定理 / 242
17.5.1 模式的幾何解釋 / 244
17.5.2 模式定理 / 246
17.6 遺傳算法在模式識別中的應用 / 248
17.6.1 問題的設定 / 248
17.6.2 GA的應用方法 / 250
17.6.3 基于GA的雙目視覺匹配 / 252
參考文獻 / 255
下篇 機器視覺應用系統(tǒng)
第18章 通用圖像處理系統(tǒng)ImageSys / 258
18.1 系統(tǒng)簡介 / 258
18.2 狀態(tài)窗 / 259
18.3 圖像采集 / 259
18.3.1 DirectX直接采集 / 259
18.3.2 VFW PC相機采集 / 260
18.3.3 A/D圖像卡采集 / 260
18.4 直方圖處理 / 261
18.4.1 直方圖 / 261
18.4.2 線剖面 / 261
18.4.3 3D剖面 / 262
18.4.4 累計分布圖 / 263
18.5 顏色測量 / 264
18.6 顏色變換 / 264
18.6.1 顏色亮度變換 / 264
18.6.2 HSI表示變換 / 265
18.6.3 自由變換 / 265
18.6.4 RGB顏色變換 / 266
18.7 幾何變換 / 266
18.7.1 仿射變換 / 266
18.7.2 透視變換 / 267
18.8 頻率域變換 / 267
18.8.1 小波變換 / 267
18.8.2 傅里葉變換 / 268
18.9 圖像間變換 / 270
18.9.1 圖像間演算 / 270
18.9.2 運動圖像校正 / 270
18.10 濾波增強 / 271
18.10.1 單模板濾波增強 / 271
18.10.2 多模板濾波增強 / 272
18.10.3 Canny邊緣檢測 / 273
18.11 圖像分割 / 273
18.12 二值運算 / 274
18.12.1 基本運算 / 274
18.12.2 特殊提取 / 275
18.13 二值圖像測量 / 276
18.13.1 幾何參數(shù)測量 / 276
18.13.2 直線參數(shù)測量 / 281
18.13.3 圓形分離 / 281
18.13.4 輪廓測量 / 281
18.14 幀編輯 / 282
18.15 畫圖 / 283
18.16 查看 / 284
18.17 文件 / 284
18.17.1 圖像文件 / 284
18.17.2 多媒體文件 / 286
18.17.3 多媒體文件編輯 / 289
18.17.4 添加水印 / 290
18.18 系統(tǒng)設置 / 291
18.18.1 系統(tǒng)幀設置 / 291
18.18.2 系統(tǒng)語言設置 / 292
18.19 系統(tǒng)開發(fā)平臺Sample / 293
參考文獻 / 293
第19章 二維運動圖像測量分析系統(tǒng)MIAS / 294
19.1 系統(tǒng)概述 / 294
19.2 文件 / 295
19.3 運動圖像及2D比例標定 / 296
19.4 運動測量 / 298
19.4.1 自動測量 / 298
19.4.2 手動測量 / 301
19.4.3 標識測量 / 302
19.5 結果瀏覽 / 305
19.5.1 結果視頻表示 / 305
19.5.2 位置速率 / 308
19.5.3 偏移量 / 310
19.5.4 2點間距離 / 311
19.5.5 2線間夾角 / 311
19.5.6 連接線圖一覽 / 312
19.6 結果修正 / 313
19.6.1 手動修正 / 313
19.6.2 平滑化 / 313
19.6.3 內(nèi)插補間 / 314
19.6.4 幀坐標變換 / 314
19.6.5 人體重心測量 / 314
19.6.6 設置事項 / 315
19.7 查看 / 315
19.8 實時測量 / 315
19.8.1 實時目標測量 / 315
19.8.2 實時標識測量 / 316
19.9 開發(fā)平臺MSSample / 316
參考文獻 / 317
第20章 三維運動測量分析系統(tǒng)MIAS 3D / 318
20.1 MIAS 3D系統(tǒng)簡介 / 318
20.2 文件 / 319
20.3 2D結果導入、3D標定及測量 / 319
20.4 顯示結果 / 321
20.4.1 視頻表示 / 322
20.4.2 點位速率 / 323
20.4.3 位移量 / 323
20.4.4 2點間距離 / 324
20.4.5 2線間夾角 / 325
20.4.6 連接線一覽圖 / 326
20.5 結果修正 / 326
20.6 其他功能 / 327
參考文獻 / 327
第21章 車輛視覺導航系統(tǒng) / 328
21.1 車輛無人駕駛的發(fā)展歷程及趨勢 / 328
21.2 視覺導航系統(tǒng)的硬件 / 330
21.3 視覺導航系統(tǒng)的軟件 / 331
21.4 導航試驗及性能測試比較 / 334
索引 / 337
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