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第1单元 基础知识3

第1章 图像采集3

1-1 变焦操作与采样操作3

1-2 图像与场景的几何信息4

1-3 成像单元数4

1-4 景深的计算4

1-5 光源照射亮度的计算5

1-6 摄像机运动与像素亮度变化5

1-7 结构光成像的计算6

1-8 不同立体成像的方式8

1-9 图像与理解场景的信息8

1-10 数字弧的判断9

1-11 方盒量化和网格相交量化10

1-12 网格相交量化的结果10

第2章 像素联系11

2-1 子集邻接和连接的判断11

2-2 4-通路和8-通路的转换12

2-3 用邻接矩阵表示像素之间的邻接关系12

2-4 六边形采样坐标系13

2-5 离散圆盘13

2-6 像素间的距离和通路14

2-7 马步距离满足测度性质15

2-8 斜面距离与欧氏距离15

2-9 通路长度的计算16

2-10 不同邻接情况下的通路长度16

第3章 形态变换17

3-1 齐次坐标直线交点17

3-2 齐次坐标的几何解释18

3-3 单位正方形的剪切变换18

3-4 不同坐标变换实现相同功能19

3-5 仿射变换的作用／功能19

3-6 仿射变换下的线段长度比20

3-7 仿射变换矩阵的参数21

3-8 投影变换及其特例的特点对比21

3-9 图像平面与世界坐标系的映射22

3-10 3-D投影几何和变换不变量23

3-11 透视投影中的歧义24

第4章 图像变换26

4-1 奇偶函数26

4-2 傅里叶变换对的平移性质27

4-3 函数的傅里叶变换公式27

4-4 沃尔什变换计算27

4-5 哈达玛变换矩阵28

4-6 斯拉特变换矩阵28

4-7 多种变换的计算29

4-8 哈尔变换的基函数30

4-9 哈尔变换矩阵31

4-10 哈尔函数计算31

4-11 矩阵的哈尔变换计算32

4-12 哈尔变换和哈达玛变换的计算32

4-13 哈尔小波函数及其傅里叶变换32

4-14 时域窗和频域窗33

4-15 盖伯变换滤波图像33

4-16 缩放函数和小波函数34

4-17 小波变换和反变换35

4-18 小波变换系数的计算36

4-19 拉东变换的计算37

4-20 霍特林反变换37

4-21 霍特林变换的证明38

4-22 霍特林变换的计算38

4-23 用霍特林变换重建的均方误差39

第2单元 图像处理43

第5章 图像增强43

5-1 图像增强方法辨析43

5-2 位面提取函数44

5-3 灰度映射曲线的分析44

5-4 调整灰度映射曲线的效果45

5-5 直方图均衡化的变型47

5-6 用1-D模板实现2-D模板的卷积48

5-7 小尺寸模板与大尺寸模板48

5-8 用不同平均来消除噪声48

5-9 增强图像中特定统计特性的区域49

5-10 借助像素梯度进行增强50

5-11 利用单方向灰度差的增强51

5-12 用平滑操作实现锐化操作52

5-13 两个平滑操作的差与锐化操作52

5-14 用不同模板计算中值53

5-15 中值滤波中更新中值54

5-16 中值滤波的模板与消除噪声效果54

5-17 不同滤波方法的特点和对比55

5-18 用低通滤波实现高通滤波55

5-19 用两个低通滤波器构建一个高通滤波器56

5-20 巴特沃斯带通滤波器57

5-21 巴特沃斯低通滤波消除虚假轮廓57

5-22 邻域平均对应的滤波器58

5-23 邻域差分对应的滤波器59

5-24 滤波器分解59

5-25 空域模板的设计60

5-26 对椒盐噪声的线性滤波60

第6章 图像恢复61

6-1 几何失真的双线性校正61

6-2 恢复转移函数的形式62

6-3 分段换方向运动的转移函数63

6-4 匀加速运动所造成的模糊63

6-5 有约束最小平方恢复滤波器的转移函数64

6-6 正弦模式干扰的消除64

6-7 正弦模式干扰与匀速直线运动模糊的对比65

6-8 图像修复和图像补全的对比65

6-9 大写英文字母的投影66

6-10 特殊图像的投影重建67

6-11 傅里叶变换投影定理的证明67

6-12 扇束投影实验结果68

6-13 代数重建技术的迭代计算69

6-14 最大似然-最大期望重建算法的迭代计算69

第7章 图像编码71

7-1 符号与符号串的概率71

7-2 一阶和二阶编码72

7-3 编码图信噪比的计算73

7-4 二值码和灰度码74

7-5 二值分解和灰度码分解74

7-6 1-D游程和WBS编码方法75

7-7 对英文字母的哈夫曼编码75

7-8 哈夫曼编码和平移哈夫曼编码76

7-9 哈夫曼编码和截断哈夫曼编码78

7-10 算术编码过程80

7-11 算术编码可编序列长度80

7-12 LZW编码81

7-13 分区模板编码81

7-14 阈值编码83

7-15 霍特林变换与编码84

第8章 拓展技术85

8-1 平均绝对差和归一化互相关86

8-2 水印失真测度86

8-3 亚采样和剪切的比较87

8-4 彩色光的亮度87

8-5 RGB彩色立方体上给定亮度值的点87

8-6 RGB彩色立方体上给定饱和度值的点88

8-7 RGB彩色立方体与HSI颜色实体88

8-8 相加光的HSI坐标88

8-9 彩色光的配色与混合89

8-10 饱和度增强与色调增强的结果90

8-11 分段运动轨迹90

8-12 累积差图像的计算92

8-13 图像金字塔表达94

8-14 高斯和拉普拉斯金字塔的构建94

8-15 检测和消除边缘时的小波特性95

第3单元 图像分析100

第9章 图像分割100

9-1 体素的积分密度100

9-2 不同微分算子的效果比较101

9-3 拉普拉斯值的计算102

9-4 最小核同值区和索贝尔算子102

9-5 灰度-梯度散射图103

9-6 基于过渡区的阈值分割104

9-7 克服分水岭算法过分割的方法105

9-8 使用遗传算法分割105

9-9 哈夫变换仿真107

9-10 从2-D哈夫变换推广到3-D哈夫变换108

9-11 矩保持法和一阶微分期望值法109

9-12 分割中的先验信息109

9-13 分割目标的形状测度110

9-14 误差概率与绝对最终测量精度111

9-15 分割评价实验112

第10章 目标表达描述114

10-1 基于聚合和基于分裂的最小均方误差线段逼近法114

10-2 正五角形的外接盒和最小包围长方形115

10-3 方和圆的标记及形状描述符116

10-4 长方形和椭圆的形状描述符116

10-5 傅里叶描述符118

10-6 阶为10的所有形状及它们的形状数118

10-7 欧拉数计算119

10-8 不变矩的形状区分能力119

10-9 描述符的形状区分能力120

10-10 随机点分布的泊松概率和高斯概率121

10-11 组合有向线段122

10-12 3-D图像中的连通悖论122

10-13 直线长度的计算123

10-14 离散距离d5,7的最大相对误差123

第11章 特性分析125

11-1 灰度共生矩阵与纹理参数126

11-2 形状因子与边界的连通性127

11-3 曲线曲率的计算128

11-4 形状的判断130

11-5 形状定义和表达130

11-6 分形维数的计算130

11-7 移动目标的成像131

11-8 转动目标的成像131

11-9 中值维护背景的背景建模方法132

11-10 高斯混合模型132

11-11 辐射状模糊程度133

11-12 视频中目标的运动134

11-13 光流方程134

11-14 基本运动和光流场135

11-15 运动场和光流的不一致136

11-16 卡尔曼滤波和粒子滤波136

11-17 不同跟踪方法的优缺点137

第4单元 图像理解142

第12章 三维表达142

12-1 接续曲线的高斯图142

12-2 曲面上的主方向143

12-3 鞍脊和鞍谷表面的方向导数144

12-4 鞍脊表面的曲率144

12-5 椭圆球的高斯球和扩展高斯图145

12-6 曲率与挠率的几何意义146

12-7 曲率和挠率的计算146

12-8 行进立方体算法重构等值面146

12-9 覆盖算法效果示例147

12-10 覆盖算法重构等值面147

第13章 立体视觉149

13-1 采集器移动与视差变化149

13-2 近视校正150

13-3 双目成像模式的比较150

13-4 顺序性约束151

13-5 极线与极点151

13-6 极线与投影点152

13-7 本质矩阵的推导152

13-8 景物表面倾斜的问题153

13-9 相对深度误差153

13-10 水平四目的期望值曲线154

13-11 单方向多目立体视觉155

第14章 景物重构156

14-1 镜面反射强度计算156

14-2 理想散射表面的反射强度157

14-3 朗伯表面夹角与亮度157

14-4 理想散射表面性质158

14-5 摄像机运动参数158

14-6 镜头的焦距和景深159

14-7 摄像机倾斜成像的变形160

14-8 从影调恢复形状与双目立体视觉160

14-9 影调与结构光的对比161

14-10 纹理平面的朝向161

14-11 圆变形后的椭圆长短轴162

第15章 知识和匹配163

15-1 逻辑等价关系163

15-2 目标分类知识的不同表达164

15-3 模板匹配与哈夫变换165

15-4 形状数之间的相似距离165

15-5 关系匹配计算165

15-6 关系匹配中的计算量166

15-7 有色图的同构167

15-8 有共同顶点的子图167

15-9 计算各种子图168

15-10 图同构和子图同构169

15-11 距离比较171

第5单元 相关参考175

第16章 数学形态学175

16-1 膨胀的计算175

16-2 灰度膨胀的组合性176

16-3 腐蚀的组合性176

16-4 位移不变性验证177

16-5 结构元素的尺寸和取值178

16-6 结构元素分解179

16-7 开启、闭合、高帽运算180

16-8 形态学基本操作181

16-9 击中—击不中计算182

16-10 不同距离圆盘的细化183

16-11 圆盘细化实例184

16-12 细化步骤和过程184

16-13 粗化步骤和过程185

16-14 利用粗化进行细化186

16-15 噪声滤除187

16-16 形态学梯度188

16-17 形态学梯度边缘增强算子188

16-18 8-连接转m-连接189

16-19 顶面和阴影190

第17章 高层研究应用192

17-1 贝叶斯分类器的边界函数193

17-2 贝叶斯融合194

17-3 图像配准194

17-4 图像拼接195

17-5 粗糙集分类196

17-6 中心矩法197

17-7 词袋模型与费舍尔矢量比较197

17-8 灰度图和彩色图检索198

17-9 自拍图的检索199

17-10 活动剖析200

17-11 路径学习方法200

第18章 视感觉和视知觉202

18-1 锥细胞的排列与视网膜上的分辨率202

18-2 视敏度202

18-3 人类视觉系统感知彩色203

18-4 图形的良好性203

18-5 眼肌运动204

18-6 单目深度线索204

18-7 恒常性程度204

18-8 远距离时的大小知觉恒常性205

18-9 透视缩放和透视缩短206

18-10 视野随运动速度的变化206

18-11 视觉感知的方法207

索引209