從零開始:數(shù)字圖像處理的編程基礎(chǔ)與應(yīng)用
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本書主要介紹數(shù)字圖像處理基礎(chǔ)知識與基于OpenCV和C 的圖像編程技術(shù)的相關(guān)內(nèi)容,旨在幫助讀者盡快掌握數(shù)字圖像理論知識和編程技術(shù)。 本書第1章主要介紹OpenCV基礎(chǔ);第2章主要介紹圖像預(yù)處理;第3章主要介紹圖像分割和數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué);第4章主要介紹特征提取與匹配;第5章主要介紹模板匹配與輪廓繪制;第6章主要介紹視頻錄制與目標(biāo)追蹤;第7章主要介紹三維重建;第8章主要介紹距離測量與角點檢測;第9章主要介紹圖像識別應(yīng)用,涉及文字識別、二維碼識別、人臉識別和車牌識別等內(nèi)容;第10章主要介紹基于深度學(xué)習(xí)的圖像應(yīng)用。書中通過近百個編程實例和項目,幫助讀者掌握數(shù)字圖像處理原理,并進(jìn)一步掌握數(shù)字圖像的編程技術(shù)。本書不僅適合各類院校相關(guān)專業(yè)的學(xué)生使用,也適合對數(shù)字圖像編程感興趣,已有一定的C 編程基礎(chǔ),但沒有數(shù)字圖像基礎(chǔ)理論知識的讀者閱讀。
1.大咖推薦:中國科學(xué)院院士張景中作序推薦2.通俗易懂,深入淺出。本書通過近百個編程實例和項目,詳細(xì)的代碼注釋講解和結(jié)果分析,簡潔精練的語言,通俗易懂地介紹了數(shù)字圖像處理領(lǐng)域的理論和算法。該書歷經(jīng)教學(xué)實踐,反復(fù)修改,使其內(nèi)容易懂、易教。3.內(nèi)容豐富,實例教學(xué)。近百個編程實例和項目,幫您理解數(shù)字圖像處理原理和編程技術(shù)!4.資源豐富,方便學(xué)習(xí)。本書提供了在Qt 5.9 或VS 2019編程環(huán)境上編譯通過的C 示例源碼以及配套課件和大綱等資源。
彭凌西廣州大學(xué)教授,計算機應(yīng)用專業(yè)博士,博士后導(dǎo)師,中國計算機學(xué)會高級會員,主要研究方向為智能算法和網(wǎng)絡(luò)安全,發(fā)表SCI論文20多篇,出版著作2部,從事計算機教學(xué)和研究工作20多年,主講C C 程序設(shè)計、UNIX系統(tǒng)編程、數(shù)據(jù)庫原理、可視化程序設(shè)計、人工智能導(dǎo)論等課程。彭紹湖主要研究圖像分割算法、圖像特征提取、基于機器學(xué)習(xí)特征分類和目標(biāo)識別,具有近二十年的相關(guān)研發(fā)實踐經(jīng)歷。曾任Shonics公司和Techvalley公司算法工程師,作為負(fù)責(zé)人或主要人員參與國家自然科學(xué)基金、省部級科研項目3項,發(fā)表論文30余篇,申請發(fā)明專利5件,授權(quán)1件。唐春明廣州大學(xué)教授,博士生導(dǎo)師,廣州市高層次人才優(yōu)秀專家,F(xiàn)為廣州大學(xué)研究生院常務(wù)副院長、廣東省信息安全技術(shù)重點實驗室主任、中國密碼學(xué)會組織工作委員會副主任、廣東省數(shù)學(xué)會常務(wù)理事兼副秘書長、廣東省學(xué)位與研究生教育學(xué)會常務(wù)理事。陳統(tǒng)廣東軒轅網(wǎng)絡(luò)科技股份有限公司董事長,廣州市高層次人才優(yōu)秀專家,主要研究方向為計算機應(yīng)用技術(shù)、云計算大數(shù)據(jù)及人工智能等,參與編寫行業(yè)白皮書1 本,參與制定行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)2項,參與編寫云計算大數(shù)據(jù)教材14部,同時主持參與了10余項國家、省、市等政府科技項目。
001 第 1章 OpenCV基礎(chǔ)002 1.1 OpenCV簡介002 1.2 OpenCV 編程環(huán)境搭建002 1.2.1 Visual Studio 2019安裝004 1.2.2 Qt 安裝006 1.2.3 OpenCV Release版本安裝006 1.2.4 VS 2019中OpenCV 4.4環(huán)境的配置010 1.2.5 Qt 5.9.9中OpenCV 4.4環(huán)境的搭建016 1.3 Mat圖像存儲容器016 1.3.1 Mat容器簡介018 1.3.2 存儲方法019 1.3.3 創(chuàng)建Mat對象024 1.4 圖像讀取與保存024 1.4.1 圖像讀取027 1.4.2 圖像保存029 1.5 視頻讀取與輸出029 1.5.1 視頻讀取031 1.5.2 視頻輸出033 1.6 圖像屬性與基本圖形繪制033 1.6.1 圖像屬性034 1.6.2 基本圖形繪制036 1.6.3 顏色空間轉(zhuǎn)換038 1.7 計算機交互038 1.7.1 鼠標(biāo)和鍵盤040 1.7.2 滑動條041 1.8 小結(jié)042 第 2章 圖像預(yù)處理043 2.1 圖像格式和通道043 2.1.1 圖像格式043 2.1.2 通道分離與合并047 2.2 點運算047 2.2.1 像素點操作和卷積052 2.2.2 圖像反轉(zhuǎn)054 2.2.3 對數(shù)變換055 2.2.4 冪律變換057 2.2.5 線性變換058 2.2.6 全域線性變換061 2.2.7 圖像灰度化063 2.3 直方圖處理064 2.3.1 標(biāo)準(zhǔn)直方圖067 2.3.2 直方圖均衡化068 2.3.3 直方圖匹配072 2.3.4 局部直方圖處理075 2.4 圖像去噪075 2.4.1 均值濾波077 2.4.2 高斯濾波080 2.4.3 中值濾波081 2.4.4 雙邊濾波083 2.4.5 小波濾波088 2.5 小結(jié)089 第3章 圖像分割和數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)090 3.1 圖像分割090 3.1.1 灰度閾值算法095 3.1.2 OTSU閾值算法099 3.1.3 區(qū)域生長算法105 3.1.4 分水嶺算法108 3.1.5 迭代式閾值分割110 3.1.6 Grab Cut圖像切割算法113 3.2 數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)113 3.2.1 膨脹和腐蝕116 3.2.2 開運算與閉運算117 3.2.3 形態(tài)學(xué)梯度118 3.2.4 頂帽120 3.2.5 黑帽121 3.2.6 綜合運用細(xì)線和噪點去除122 3.3 圖像金字塔122 3.3.1 高斯金字塔123 3.3.2 拉普拉斯金字塔127 3.3.3 高斯不同129 3.4 小結(jié)130 第4章 特征提取與匹配131 4.1 邊緣檢測131 4.1.1 梯度法131 4.1.2 索貝爾算子134 4.1.3 拉普拉斯算子136 4.1.4 坎尼算子138 4.1.5 普魯伊特算子139 4.1.6 羅伯茨算子140 4.2 顏色特征140 4.2.1 灰度直方圖143 4.2.2 聚類145 4.3 關(guān)鍵點特征146 4.3.1 SURF算法148 4.3.2 SIFT算法150 4.3.3 ORB算法153 4.3.4 LBP算法154 4.3.5 Gabor算法156 4.4 特征描述與匹配156 4.4.1 SIFT特征描述子158 4.4.2 ORB特征描述子160 4.5 形狀提取161 4.5.1 標(biāo)準(zhǔn)霍夫變換163 4.5.2 累計概率霍夫變換165 4.5.3 霍夫圓變換167 4.6 小結(jié)168 第5章 模板匹配與輪廓繪制169 5.1 模板匹配172 5.2 輪廓繪制178 5.3 小結(jié)179 第6章 視頻錄制與目標(biāo)追蹤180 6.1 簡單視頻錄制187 6.2 視頻目標(biāo)追蹤187 6.2.1 BS算法190 6.2.2 Meanshift算法與Camshift算法191 6.2.3 示例程序196 6.3 小結(jié)197 第7章 三維重建198 7.1 超分辨率重建198 7.1.1 常見的超分辨率重建技術(shù)206 7.1.2 光流法簡介211 7.1.3 視頻重建的原理和過程215 7.2 三維重建的具體操作215 7.2.1 calib3d模塊簡介215 7.2.2 黑白棋盤重構(gòu)217 7.2.3 單目相機標(biāo)定222 7.3 小結(jié)223 第8章 距離測量與角點檢測224 8.1 距離測量225 8.1.1 單目測距227 8.1.2 雙目測距228 8.2 角點檢測228 8.2.1 Harris角點檢測230 8.2.2 Shi-Tomasi角點檢測231 8.2.3 亞像素級角點檢測233 8.3 小結(jié)234 第9章 圖像識別應(yīng)用235 9.1 文字識別235 9.1.1 OCR簡介235 9.1.2 OCR操作基礎(chǔ)237 9.1.3 示例程序239 9.2 二維碼識別240 9.2.1 二維碼編程原理241 9.2.2 二維碼識別原理241 9.2.3 示例程序242 9.3 人臉識別243 9.3.1 人臉識別Haar特征244 9.3.2 Cascade分類器246 9.3.3 Eigen Faces人臉識別算法248 9.3.4 示例程序255 9.4 車牌識別255 9.4.1 灰度二值化處理255 9.4.2 車牌定位256 9.4.3 字符識別257 9.4.4 示例程序266 9.5 小結(jié)267 第 10章 基于深度學(xué)習(xí)的圖像應(yīng)用268 10.1 深度學(xué)習(xí)基本原理268 10.1.1 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)269 10.1.2 卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)270 10.1.3 循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)271 10.2 深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模塊271 10.2.1 主流框架模型簡介272 10.2.2 模型操作272 10.2.3 硬件加速273 10.3 人體姿態(tài)識別273 10.3.1 原理簡介274 10.3.2 人體姿態(tài)識別示例程序277 10.4 YOLO物體識別277 10.4.1 原理簡介279 10.4.2 YOLO算法示例程序283 10.5 圖片分類286 10.6 小結(jié)287 附錄1 OpenCV編程常見問題290 附錄2 OpenCV 4.4源碼及opencv_contrib模塊編譯300 附錄3 基于Caffe框架的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練過程