圖像工程問題解析（簡體書）

本書系統地收集了256個圖像工程（圖像處理、圖像分析、圖像理解及其技術應用）學習中的各類問題，並進行了分析和解答。這些問題涉及圖像採集、像素聯繫、形態變換、圖像變換、圖像增強、圖像恢復、圖像編碼、拓展技術、圖像分割、目標表達描述、特性分析、三維表達、立體視覺、景物重構、知識和匹配、數學形態學、高層研究應用、視感覺和視知覺。它提供了一些幫助進行相關課程教學和學習的參考和補充材料。
本書可作為信息科學、計算機科學、計算機應用、信號與信息處理、通信與信息系統、電子與通信工程、模式識別與智能系統等學科大學本科或研究生的專業基礎課（包括圖像處理、圖像分析、圖像理解等課程）的教參和教輔，供課程的教師授課和學生深入學習之用，也可供涉及計算機視覺技術應用行業（如工業自動化、人機交互、辦公自動化、視覺導航和機器人、安全監控、生物醫學、遙感測繪、智能交通和軍事公安等）的科技工作者自學及科研參考。

總目錄






第1單元基礎知識第1章圖像採集

第2章像素聯繫

第3章形態變換

第4章圖像變換
第2單元圖像處理第5章圖像增強

第6章圖像恢復

第7章圖像編碼

第8章拓展技術
第3單元圖像分析第9章圖像分割

第10章目標表達描述

第11章特性分析
第4單元圖像理解第12章三維表達

第13章立體視覺

第14章景物重構

第15章知識和匹配
第5單元相關參考第16章數學形態學

第17章高層研究應用

第18章視感覺和視知覺







單元標題問題數量章標題問題數量

1基礎知識56
1圖像採集12
2像素聯繫10
3形態變換11
4圖像變換23

2圖像處理70
5圖像增強26
6圖像恢復14
7圖像編碼15
8拓展技術15

3圖像分析46
9圖像分割15
10目標表達描述14
11特性分析17

4圖像理解43
12三維表達10
13立體視覺11
14景物重構11
15知識和匹配11

5相關參考41
16數學形態學19
17高層研究應用11
18視感覺和視知覺11







目錄


第1單元基 礎 知 識

第1章圖像採集

11變焦操作與採樣操作

12圖像與場景的幾何信息

13成像單元數

14景深的計算

15光源照射亮度的計算

16攝像機運動與像素亮度變化

17結構光成像的計算

18不同立體成像的方式

19圖像與理解場景的信息

110數字弧的判斷

111方盒量化和網格相交量化

112網格相交量化的結果


第2章像素聯繫

21子集鄰接和連接的判斷

224通路和8通路的轉換

23用鄰接矩陣表示像素之間的鄰接關係

24六邊形採樣坐標系

25離散圓盤

26像素間的距離和通路

27馬步距離滿足測度性質

28斜面距離與歐氏距離

29通路長度的計算

210不同鄰接情況下的通路長度



第3章形態變換

31齊次坐標直線交點

32齊次坐標的幾何解釋

33單位正方形的剪切變換

34不同坐標變換實現相同功能

35仿射變換的作用/功能

36仿射變換下的線段長度比

37仿射變換矩陣的參數

38投影變換及其特例的特點對比

39圖像平面與世界坐標系的映射

3103D投影幾何和變換不變量

311透視投影中的歧義


第4章圖像變換

41奇偶函數

42傅裡葉變換對的平移性質

43函數的傅裡葉變換公式

44沃爾什變換計算

45哈達瑪變換矩陣

46斯拉特變換矩陣

47多種變換的計算

48哈爾變換的基函數

49哈爾變換矩陣

410哈爾函數計算

411矩陣的哈爾變換計算

412哈爾變換和哈達瑪變換的計算

413哈爾小波函數及其傅裡葉變換

414時域窗和頻域窗

415蓋伯變換濾波圖像

416縮放函數和小波函數

417小波變換和反變換

418小波變換係數的計算

419拉東變換的計算

420霍特林反變換

421霍特林變換的證明

422霍特林變換的計算

423用霍特林變換重建的均方誤差

第2單元圖 像 處 理

第5章圖像增強

51圖像增強方法辨析

52位面提取函數

53灰度映射曲線的分析

54調整灰度映射曲線的效果

55直方圖均衡化的變型

56用1D模板實現2D模板的卷積

57小尺寸模板與大尺寸模板

58用不同平均來消除噪聲

59增強圖像中特定統計特性的區域

510借助像素梯度進行增強

511利用單方向灰度差的增強

512用平滑操作實現銳化操作

513兩個平滑操作的差與銳化操作

514用不同模板計算中值

515中值濾波中更新中值

516中值濾波的模板與消除噪聲效果

517不同濾波方法的特點和對比

518用低通濾波實現高通濾波

519用兩個低通濾波器構建一個高通濾波器

520巴特沃斯帶通濾波器

521巴特沃斯低通濾波消除虛假輪廓

522鄰域平均對應的濾波器

523鄰域差分對應的濾波器

524濾波器分解

525空域模板的設計

526對椒鹽噪聲的線性濾波


第6章圖像恢復

61幾何失真的雙線性校正

62恢復轉移函數的形式

63分段換方向運動的轉移函數

64勻加速運動所造成的模糊

65有約束最小平方恢復濾波器的轉移函數

66正弦模式干擾的消除

67正弦模式干擾與勻速直線運動模糊的對比

68圖像修復和圖像補全的對比

69大寫英文字母的投影

610特殊圖像的投影重建

611傅裡葉變換投影定理的證明

612扇束投影實驗結果

613代數重建技術的迭代計算

614最大似然最大期望重建算法的迭代計算


第7章圖像編碼

71符號與符號串的概率

72一階和二階編碼

73編碼圖信噪比的計算

74二值碼和灰度碼

75二值分解和灰度碼分解

761D游程和WBS編碼方法

77對英文字母的哈夫曼編碼

78哈夫曼編碼和平移哈夫曼編碼

79哈夫曼編碼和截斷哈夫曼編碼

710算術編碼過程

711算術編碼可編序列長度

712LZW編碼

713分區模板編碼

714閾值編碼

715霍特林變換與編碼


第8章拓展技術

81平均絕對差和歸一化互相關

82水印失真測度

83亞採樣和剪切的比較

84彩色光的亮度

85RGB彩色立方體上給定亮度值的點

86RGB彩色立方體上給定飽和度值的點

87RGB彩色立方體與HSI顏色實體

88相加光的HSI坐標

89彩色光的配色與混合

810飽和度增強與色調增強的結果

811分段運動軌跡

812累積差圖像的計算

813圖像金字塔表達

814高斯和拉普拉斯金字塔的構建

815檢測和消除邊緣時的小波特性

第3單元圖 像 分 析

第9章圖像分割

91體素的積分密度

92不同微分算子的效果比較

93拉普拉斯值的計算

94最小核同值區和索貝爾算子

95灰度梯度散射圖

96基於過渡區的閾值分割

97克服分水嶺算法過分割的方法

98使用遺傳算法分割

99哈夫變換仿真

910從2D哈夫變換推廣到3D哈夫變換

911矩保持法和一階微分期望值法

912分割中的先驗信息

913分割目標的形狀測度

914誤差概率與絕對最終測量精度

915分割評價實驗


第10章目標表達描述

101基於聚合和基於分裂的最小均方誤差線段逼近法

102正五角形的外接盒和最小包圍長方形

103方和圓的標記及形狀描述符

104長方形和橢圓的形狀描述符

105傅裡葉描述符

106階為10的所有形狀及它們的形狀數

107歐拉數計算

108不變矩的形狀區分能力

109描述符的形狀區分能力

1010隨機點分佈的泊松概率和高斯概率

1011組合有向線段

10123D圖像中的連通悖論

1013直線長度的計算

1014離散距離d5,7的最大相對誤差


第11章特性分析

111灰度共生矩陣與紋理參數

112形狀因子與邊界的連通性

113曲線曲率的計算

114形狀的判斷

115形狀定義和表達

116分形維數的計算

117移動目標的成像

118轉動目標的成像

119中值維護背景的背景建模方法

1110高斯混合模型

1111輻射狀模糊程度

1112視頻中目標的運動

1113光流方程

1114基本運動和光流場

1115運動場和光流的不一致

1116卡爾曼濾波和粒子濾波

1117不同跟蹤方法的優缺點

第4單元圖 像 理 解

第12章三維表達

121接續曲線的高斯圖

122曲面上的主方向

123鞍脊和鞍穀表面的方向導數

124鞍脊表面的曲率

125橢圓球的高斯球和擴展高斯圖

126曲率與撓率的幾何意義

127曲率和撓率的計算

128行進立方體算法重構等值面

129覆蓋算法效果示例

1210覆蓋算法重構等值面


第13章立體視覺

131採集器移動與視差變化

132近視校正

133雙目成像模式的比較

134順序性約束

135極線與極點

136極線與投影點

137本質矩陣的推導

138景物表面傾斜的問題

139相對深度誤差

1310水平四目的期望值曲線

1311單方向多目立體視覺


第14章景物重構

141鏡面反射強度計算

142理想散射表面的反射強度

143朗伯表面夾角與亮度

144理想散射表面性質

145攝像機運動參數

146鏡頭的焦距和景深

147攝像機傾斜成像的變形

148從影調恢復形狀與雙目立體視覺

149影調與結構光的對比

1410紋理平面的朝向

1411圓變形後的橢圓長短軸


第15章知識和匹配

151邏輯等價關係

152目標分類知識的不同表達

153模板匹配與哈夫變換

154形狀數之間的相似距離

155關係匹配計算

156關係匹配中的計算量

157有色圖的同構

158有共同頂點的子圖

159計算各種子圖

1510圖同構和子圖同構

1511距離比較

第5單元相 關 參 考

第16章數學形態學

161膨脹的計算

162灰度膨脹的組合性

163腐蝕的組合性

164位移不變性驗證

165結構元素的尺寸和取值

166結構元素分解

167開啟、閉合、高帽運算

168形態學基本操作

169擊中―擊不中計算

1610不同距離圓盤的細化

1611圓盤細化實例

1612細化步驟和過程

1613粗化步驟和過程

1614利用粗化進行細化

1615噪聲濾除

1616形態學梯度

1617形態學梯度邊緣增強算子

16188連接轉m連接

1619頂面和陰影


第17章高層研究應用

171貝葉斯分類器的邊界函數

172貝葉斯融合

173圖像配准

174圖像拼接

175粗糙集分類

176中心矩法

177詞袋模型與費舍爾矢量比較

178灰度圖和彩色圖檢索

179自拍圖的檢索

1710活動剖析

1711路徑學習方法


第18章視感覺和視知覺

181錐細胞的排列與視網膜上的分辨率

182視敏度

183人類視覺系統感知彩色

184圖形的良好性

185眼肌運動

186單目深度線索

187恒常性程度

188遠距離時的大小知覺恒常性

189透視縮放和透視縮短

1810視野隨運動速度的變化

1811視覺感知的方法


索引