第1章 绪论 1
1.1计算机视觉 1
1.1.1计算机视觉的概念 1
1.1.2计算机视觉的发展 2
1.1.3Marr视觉理论简介 3
1.1.4计算机视觉的研究内容及面临的问题 6
1.1.5计算机视觉的应用 8
1.1.6相关学科 9
1.2视觉测量技术 10
1.2.1视觉测量技术分类 10
1.2.2视觉测量系统组成 11
1.2.3视觉测量的流程 13
1.2.4视觉测量技术的特点 14
1.2.5视觉测量技术的应用 14
1.2.6视觉测量技术的发展趋势 15
思考与练习 16
第2章 人类视觉 17
2.1感觉与视觉 18
2.1.1感觉 18
2.1.2感觉的生理机制 18
2.1.3感觉阈值 18
2.1.4视觉 19
2.2人眼构成 20
2.3视觉过程 21
2.3.1光学过程 21
2.3.2化学过程 22
2.3.3神经处理过程 24
2.4视觉感受野 25
2.5视觉的空间特性 26
2.5.1空间频率响应特性 26
2.5.2视觉在空间上的累积效应 27
2.5.3眼睛的空间分辨率 28
2.6视觉的时间特性 28
2.6.1时间频率响应特性 28
2.6.2视觉在时间上的累积效应 30
2.6.3眼睛的时间分辨率 30
2.6.4视觉适应 30
2.7视觉的心理物理学特性 31
2.7.1视觉对比 31
2.7.2视错觉 31
2.7.3马赫带效应 33
2.7.4赫尔曼格子错觉 34
思考与练习 35
第3章 光辐射与光源照明 36
3.1电磁波与光辐射 36
3.2辐射度量和光度量 38
3.2.1辐射度量 38
3.2.2光度量 40
3.2.3辐射度量与光度量之间的关系 41
3.3光源 42
3.3.1光源的基本性能参数 42
3.3.2常用可见光光源 44
3.4光源照明系统 49
3.4.1照明光源类型 49
3.4.2照明方式 50
3.4.3照明颜色 52
第4章 光学成像与图像采集 53
4.1镜头 53
4.1.1镜头结构 55
4.1.2视场 55
4.1.3光学倍率和数值孔径 56
4.1.4景深 56
4.1.5曝光量和光圈数 58
4.1.6分辨率 58
4.1.7镜头选择 60
4.2光电成像器件 61
4.2.1光电成像器件的发展 61
4.2.2光电成像器件分类 62
4.3电荷耦合器件 63
4.3.1 MOS结构 63
4.3.2 CCD工作原理 64
4.3.3 CCD分类 68
4.3.4 CCD特性参数 74
4.3.5 CMOS传感器 79
4.4图像采集卡 80
4.5计算机 81
4.5.1硬件配置 81
4.5.2数据通信接口 82
思考与练习 83
第5章 图像基础 84
5.1图像的产生 84
5.2数字图像 85
5.2.1数字化 85
5.2.2数字图像的表示 88
5.2.3图像文件格式 89
5.3图像分类 90
5.4彩色图像 92
5.4.1彩色基础 92
5.4.2彩色模型 93
5.4.3彩色图像的灰度化处理 97
5.5图像性质 98
5.5.1图像分辨率 98
5.5.2直方图与联合直方图 98
5.5.3熵和联合熵 101
5.5.4其他统计特征 101
5.5.5图像品质评价 102
5.6图像处理运算的形式 104
5.6.1点处理 105
5.6.2邻域处理 105
5.6.3全局处理 106
5.7图像的傅里叶变换 106
5.7.1傅里叶级数 106
5.7.2傅里叶变换 108
5.7.3幅度谱、相位谱和功率谱 109
5.7.4二维DFT的性质 110
5.7.5图像傅里叶变换的MATLAB实现 114
思考与练习 114
第6章 图像质量的改善 116
6.1对比度增强 117
6.1.1灰度级变换 117
6.1.2直方图变换 120
6.1.3彩色增强 125
6.2平滑与噪声滤除 129
6.2.1图像中的噪声 129
6.2.2均值滤波 130
6.2.3中值滤波 132
6.2.4边缘保持滤波器 134
6.3频域滤波 135
6.3.1频域滤波基础 135
6.3.2低通滤波器 137
6.3.3高通滤波器 139
6.3.4带阻滤波器 141
6.3.5同态滤波器 142
6.4锐化 143
6.5图像的代数运算 144
6.5.1图像相加 144
6.5.2图像相减 146
6.5.3图像相乘 146
6.5.4图像相除 147
思考与练习 148
第7章 二值图像分析 150
7.1图像分割与阈值分割 151
7.1.1图像分割 151
7.1.2阈值分割 151
7.2全局阈值法 153
7.2.1双峰法 153
7.2.2p参数法 154
7.2.3判别分析法 154
7.2.4最大熵法 155
7.2.5自动迭代法 155
7.3自适应阈值法 156
7.3.1阈值插值法 156
7.3.2移动平均法 156
7.4二值图像的几何学性质 156
7.4.1连通性 156
7.4.2距离 158
7.5二值图像的操作 159
7.5.1连通成分标记 159
7.5.2膨胀与腐蚀 160
7.5.3细线化 161
7.5.4形状特征的测量方法 163
思考与练习 166
第8章 图像的特征提取 167
8.1点检测 167
8.1.1 Moravec角点检测算子 168
8.1.2 SUSAN角点检测算子 168
8.1.3 Harris角点检测算子 170
8.2边缘检测 171
8.2.1边缘的模型、边缘检测的基本步骤 171
8.2.2基于梯度的边缘检测 173
8.2.3基于拉普拉斯算子的边缘检测 176
8.2.4 Canny算子 178
8.3边缘跟踪 181
8.3.1局部处理方法 181
8.3.2边缘跟踪方法 181
8.4 Hough变换 182
8.4.1 Hough变换及直线检测 183
8.4.2 Hough变换圆检测 185
8.4.3广义Hough变换 187
8.5形状特征 188
8.5.1形状特征须满足的条件 188
8.5.2形状特征的应用 188
8.5.3形状的描述和表示 189
8.6变换系数特征 191
8.7纹理特征 192
8.7.1灰度共生矩阵 193
8.7.2自相关函数 195
8.7.3灰度差值统计 195
8.7.4傅里叶描述子 196
思考与练习 196
第9章 图像配准 198
9.1图像配准概述 199
9.1.1图像配准概念 199
9.1.2常用的图像配准技术 200
9.1.3图像配准技术的应用 201
9.2空间几何变换 202
9.2.1简单变换 202
9.2.2刚体变换与相似性变换 204
9.2.3仿射变换 204
9.2.4投影变换 205
9.2.5非线性变换 205
9.3基于灰度的图像配准 206
9.3.1空域模板匹配及相似性度量 206
9.3.2相位相关法 208
9.4基于特征的图像配准 210
9.4.1基于特征的配准步骤 210
9.4.2形状匹配及Hausdor距离 211
9.5快速配准算法 212
9.5.1变灰度级相关算法 212
9.5.2 FFT相关算法 212
9.5.3序惯相似性检测算法 213
9.5.4变分辨率相关算法 213
9.5.5基于投影特征的匹配算法 213
9.6亚像素级配准技术 214
9.6.1拟合法 214
9.6.2插值法 215
9.6.3细分像素法 216
思考与练习 216
第10章 摄像机标定 218
10.1视觉测量坐标系 218
10.1.1四个基本坐标系 218
10.1.2四个坐标系间的变换关系 219
10.2摄像机成像模型 221
10.2.1针孔模型 222
10.2.2透视投影 222
10.2.3摄像机镜头畸变 223
10.3摄像机标定方法 225
10.3.1线性标定方法 226
10.3.2 Tsai两步标定法 228
第11章 双目立体成像 232
11.1双目成像模式与视差 233
11.1.1双目横向模式 233
11.1.2双目横向会聚模式 234
11.1.3双目纵向模式 236
11.2双目视觉测量数学模型 237
11.3立体匹配方法概述与极线约束 238
11.3.1立体匹配技术 238
11.3.2极线约束 238
11.4双目视觉测量系统标定 239
第12章 光学三角法三维测量技术 241
12.1三维测量技术及应用 241
12.1.1接触式与非接触式测量 242
12.1.2光学三维测量技术的应用 244
12.2光学三角法测量原理 245
12.3结构光视觉测量法 246
12.3.1结构光视觉测量系统 246
12.3.2结构照明光源与照明方式 247
12.3.3单线结构光测量原理 248
12.3.4多线结构光测量原理 249
12.4光栅投射法 250
12.4.1光栅投射法基本原理 250
12.4.2相位测量技术 251
参考文献 254