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第1章 基本的图像操作和处理 1

1.1 PIL：Python图像处理类库 1

1.1.1 转换图像格式 2

1.1.2 创建缩略图 3

1.1.3 复制和粘贴图像区域 3

1.1.4 调整尺寸和旋转 3

1.2 Matplotlib 4

1.2.1 绘制图像、点和线 4

1.2.2 图像轮廓和直方图 6

1.2.3 交互式标注 7

1.3 NumPy 8

1.3.1 图像数组表示 8

1.3.2 灰度变换 9

1.3.3 图像缩放 11

1.3.4 直方图均衡化 11

1.3.5 图像平均 13

1.3.6 图像的主成分分析（PCA） 14

1.3.7 使用pickle模块 16

1.4 SciPy 17

1.4.1 图像模糊 18

1.4.2 图像导数 19

1.4.3 形态学：对象计数 22

1.4.4 一些有用的SciPy模块 23

1.5 高级示例：图像去噪 24

练习 28

代码示例约定 29

第2章 局部图像描述子 31

2.1 Harris角点检测器 31

2.2 SIFT（尺度不变特征变换） 39

2.2.1 兴趣点 39

2.2.2 描述子 39

2.2.3 检测兴趣点 40

2.2.4 匹配描述子 43

2.3 匹配地理标记图像 47

2.3.1 从Panoramio下载地理标记图像 47

2.3.2 使用局部描述子匹配 50

2.3.3 可视化连接的图像 52

练习 54

第3章 图像到图像的映射 57

3.1 单应性变换 57

3.1.1 直接线性变换算法 59

3.1.2 仿射变换 60

3.2 图像扭曲 61

3.2.1 图像中的图像 63

3.2.2 分段仿射扭曲 67

3.2.3 图像配准 70

3.3 创建全景图 76

3.3.1 RANSAC 77

3.3.2 稳健的单应性矩阵估计 78

3.3.3 拼接图像 81

练习 84

第4章 照相机模型与增强现实 85

4.1 针孔照相机模型 85

4.1.1 照相机矩阵 86

4.1.2 三维点的投影 87

4.1.3 照相机矩阵的分解 89

4.1.4 计算照相机中心 90

4.2 照相机标定 91

4.3 以平面和标记物进行姿态估计 93

4.4 增强现实 97

4.4.1 PyGame和PyOpenGL 97

4.4.2 从照相机矩阵到OpenGL格式 98

4.4.3 在图像中放置虚拟物体 100

4.4.4 综合集成 102

4.4.5 载入模型 104

练习 106

第5章 多视图几何 107

5.1 外极几何 107

5.1.1 一个简单的数据集 109

5.1.2 用Matplotlib绘制三维数据 111

5.1.3 计算F：八点法 112

5.1.4 外极点和外极线 113

5.2 照相机和三维结构的计算 116

5.2.1 三角剖分 116

5.2.2 由三维点计算照相机矩阵 118

5.2.3 由基础矩阵计算照相机矩阵 120

5.3 多视图重建 122

5.3.1 稳健估计基础矩阵 123

5.3.2 三维重建示例 125

5.3.3 多视图的扩展示例 129

5.4 立体图像 130

练习 135

第6章 图像聚类 137

6.1 K-means聚类 137

6.1.1 SciPy聚类包 138

6.1.2 图像聚类 139

6.1.3 在主成分上可视化图像 140

6.1.4 像素聚类 142

6.2 层次聚类 144

6.3 谱聚类 152

练习 157

第7章 图像搜索 159

7.1 基于内容的图像检索 159

7.2 视觉单词 160

7.3 图像索引 164

7.3.1 建立数据库 164

7.3.2 添加图像 165

7.4 在数据库中搜索图像 167

7.4.1 利用索引获取候选图像 168

7.4.2 用一幅图像进行查询 169

7.4.3 确定对比基准并绘制结果 171

7.5 使用几何特性对结果排序 172

7.6 建立演示程序及Web应用 176

7.6.1 用CherryPy创建Web应用 176

7.6.2 图像搜索演示程序 176

练习 179

第8章 图像内容分类 181

8.1 K邻近分类法（KNN） 181

8.1.1 一个简单的二维示例 182

8.1.2 用稠密SIFT作为图像特征 185

8.1.3 图像分类：手势识别 187

8.2 贝叶斯分类器 190

8.3 支持向量机 195

8.3.1 使用LibSVM 196

8.3.2 再论手势识别 198

8.4 光学字符识别 199

8.4.1 训练分类器 200

8.4.2 选取特征 200

8.4.3 多类支持向量机 201

8.4.4 提取单元格并识别字符 202

8.4.5 图像校正 205

练习 206

第9章 图像分割 209

9.1 图割（Graph Cut） 209

9.1.1 从图像创建图 211

9.1.2 用户交互式分割 216

9.2 利用聚类进行分割 218

9.3 变分法 224

练习 226

第10章 OpenCV 227

10.1 OpenCV的Python接口 227

10.2 OpenCV基础知识 228

10.2.1 读取和写入图像 228

10.2.2 颜色空间 228

10.2.3 显示图像及结果 229

10.3 处理视频 232

10.3.1 视频输入 232

10.3.2 将视频读取到NumPy数组中 234

10.4 跟踪 234

10.4.1 光流 235

10.4.2 Lucas-Kanade算法 237

10.5 更多示例 243

10.5.1 图像修复 243

10.5.2 利用分水岭变换进行分割 244

10.5.3 利用霍夫变换检测直线 245

练习 246

附录A 安装软件包 247

A.1 NumPy和SciPy 247

A.1.1 Windows 247

A.1.2 Mac OS X 247

A.1.3 Linux 248

A.2 Matplotlib 248

A.3 PIL 248

A.4 LibSVM 249

A.5 OpenCV 249

A.5.1 Windows和Unix 249

A.5.2 Mac OS X 249

A.5.3 Linux 250

A.6 VLFeat 250

A.7 PyGame 250

A.8 PyOpenG L 250

A.9 Pvdot 251

A.10 Python-graph 251

A.11 Simplejson 252

A.12 PySQLite 252

A.13 CherryPy 252

附录B 图像集 253

B.1 Flickr 253

B.2 Panoramio 254

B.3 牛津大学视觉几何组 255

B.4 肯塔基大学识别基准图像 255

B.5 其他 256

B.5.1 Prague Texture Segmentation Datagenerator与基准 256

B.5.2 微软研究院Grab Cut数据集 256

B.5.3 Caltech 101 256

B.5.4 静态手势数据库 256

B.5.5 Middlebury Stereo数据集 256

附录C 图片来源 257

C.1 来自Flickr的图像 257

C.2 其他图像 258

C.3 插图 258

参考文献 259

索引 263