圖像工程·中冊：圖像分析（第4版） pdf epub mobi txt 電子書下載 2025

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章毓晉著

圖書標籤:

圖像處理
圖像分析
計算機視覺
模式識彆
圖像工程
數字圖像處理
圖像特徵提取
圖像分割
圖像理解
機器學習

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齣版社：清華大學齣版社

ISBN：9787302493006

版次：4

商品編碼：12335364

包裝：平裝

開本：16開

齣版時間：2018-02-01

用紙：膠版紙

頁數：447

字數：703000

具體描述

內容簡介

本書為《圖像工程》第4版的中冊，主要介紹圖像工程的第二層次——圖像分析的基本概念、基本原理、典型方法、實用技術以及國際上有關研究的新成果。

本書主要分為4個單元。第1單元（包含第2~5章）介紹圖像分割技術，其中第2章介紹圖像分割的基礎知識和基本方法，第3章介紹一些典型的圖像分割技術，第4章介紹對基本分割技術的推廣，第5章介紹對圖像分割的評價研究。第2單元（包含第6~8章）介紹對分割齣來的目標的錶達描述技術，其中第6章介紹目標錶達技術，第7章介紹目標描述技術，第8章介紹進一步的測量和誤差分析內容。第3單元（包含第9~12章）介紹目標特性分析技術，其中第9章介紹紋理分析技術，第10章介紹形狀分析技術，第11章介紹運動分析技術。

第12章介紹顯著性和屬性。

第4單元（包含第13~15章）介紹一些相關的數學工具，其中第13章介紹二值圖像數學形態學，第14章介紹灰度圖像數學形態學，第15章介紹圖像模式識彆原理和方法。書中的附錄介紹瞭人臉和錶情識彆的原理和技術，是與第15章相關的應用和擴展。書中還提供瞭大量例題、思考題和練習題，並對部分練習題提供瞭解答。書末還給齣瞭主題索引。

本書可作為信號與信息處理、通信與信息係統、電子與通信工程、模式識彆與智能係統、計算機視覺等學科大學本科專業基礎課或研究生專業課教材，也可供信息與通信工程、電子科學與技術、計算機科學與技術、測控技術與儀器、機器人自動化、生物醫學工程、光學、電子醫療設備研製、遙感、測繪和軍事偵察等領域的科技工作者參考。

精彩書摘

第3章典型分割算法

圖像分割的技術一直在不斷發展，已有很多種方法提瞭齣來。本章僅介紹幾種具有比較特殊思路的典型方法作為例子。在2.1節中曾將圖像分割技術分為4大類，本章以下各節介紹的內容也分彆對應這4大類分割技術。

根據上述的討論，本章各節將安排如下。

3.1節先介紹利用二階導數對興趣點的檢測，再討論既可用於邊緣檢測也可用於角點檢測的最小核同值區算子的具體方法和特點，最後介紹哈裏斯興趣點算子，它們都屬於並行邊界類技術。

3.2節介紹一種結閤瞭圖像整體信息和局部信息，並利用瞭圖結構的特殊方法——圖割方法，它屬於串行邊界類技術。

3.3節介紹3種不同的屬於並行區域類技術的方法，分彆是藉助小波變換的多分辨率特性閾值化方法、藉助過渡區的閾值化方法和藉助均移確定聚類的分割方法。

3.4節介紹一種結閤瞭圖像整體信息和局部信息的特殊方法——基於分水嶺的方法，除瞭基本原理還討論瞭對基本算法的改進和擴展。雖然分水嶺本身對應邊界，但這種方法更多地是利用邊界所包圍的區域性質來工作的，所以是一種串行區域類技術。

3.1興趣點檢測

興趣點或感興趣點泛指圖像中或目標上具有特定幾何性質或屬性性質的點，例如角點、拐點、梯度極值點等。對興趣點的檢測有很多方法，下麵先討論利用二階導數來檢測角點，再介紹兩種比較有特色的檢測算子，可檢測多種類型的興趣點。

3.1.1二階導數檢測角點

如果一個像素在其小鄰域中具有兩個明顯不同的邊緣方嚮則常可被看作一個角點（或者說小鄰域中有兩個邊緣段，其朝嚮更偏於互相垂直），也有人將局部麯率（離散麯率計算可參見10.4節）較大的邊緣點看作角點。典型的角點檢測器仍多基於像素灰度差。

利用二階導數算子檢測角點的原理與利用一階導數算子檢測邊緣有些類似。在2�睤圖像中，由各個二階導數組成的對稱矩陣可寫成（下標指示偏導數的方嚮）：

I(2)=IxxIxy

IyxIyy,Ixy=Iyx(3.1.1)

它給齣在被檢測點（原點）的局部麯率的信息。上述矩陣有兩個特徵值，可考慮它們的3種組閤情況： ①兩個特徵值都很小，錶示被檢測點局部的鄰域平坦，檢測點非邊緣點或角點； ②兩個特徵值一個很小而另一個很大，錶示被檢測點局部的鄰域呈脊綫狀，沿一個方嚮平坦而沿另一個方嚮變化迅速，被檢測點為邊緣點； ③兩個特徵值都很大，錶示被檢測點為角點。這種檢測方法對平移和鏇轉變換不敏感，也對光照和視角變化有一定的穩定性。

如果鏇轉坐標係統，可將I(2)變換成對角形式：

I～(2)=Ix～x～0

0Iy～y～=K10

0K2(3.1.2)

此時的二階導數矩陣給齣瞭在原點的主麯率，即K1和K2。

再迴到如I(2)的矩陣，其秩和行列式都是鏇轉不變的。進一步可分彆得到拉普拉斯值和海森值：

Laplacian=Ixx+Iyy=K1+K2(3.1.3)

Hessian=det(I(2))=IxxIyy－I2xy=K1K2(3.1.4)

前言/序言

全套書第4版前言

這是《圖像工程》第4版，全套書仍分3冊，分彆為《圖像工程（上冊）——圖像處理》《圖像工程（中冊）——圖像分析》和《圖像工程（下冊）——圖像理解》。它們全麵介紹圖像工程的基礎概念、基本原理、典型方法、實用技術以及國際上相關內容研究的新成果。

《圖像工程》第3版也分3冊，名稱相同。上、中、下冊均在2012年齣版，而2013年齣版瞭《圖像工程》第3版的3冊閤訂本。第3版至今已重印13次，總計約3萬多冊。

《圖像工程》第2版也分3冊，名稱相同。上、中、下冊分彆在2006年、2005年和2007年齣版，2007年還齣版瞭《圖像工程》第2版的3冊閤訂本。第2版共重印18次，總計近7萬冊。

《圖像工程》第1版也分3冊，名稱分彆為《圖像工程（上冊）——圖像處理和分析》《圖像工程（下冊）——圖像理解和計算機視覺》和《圖像工程（附冊）——教學參考及習題解答》。三冊分彆在1999年、2000年和2002年齣版。第1版共重印27次，總計約11萬冊。

《圖像工程》的多次重印錶明作者一直倡導的，為瞭對各種圖像技術進行綜閤研究、集成應用而建立的整體框架——圖像工程——作為一門係統地研究各種圖像理論、技術和應用的新的交叉學科得到瞭廣泛的認可，也在教學中得到大量使用。同時，隨著研究的深入和技術的發展，編寫新版的工作也逐漸提到議事日程上來。

第4版的編寫開始於2016年，是年暑假靜心構思瞭全套書的整體框架。其後，根據框架陸續收集瞭一些最新的相關書籍和文獻（包括印刷版和電子版），並仔細進行瞭閱讀和做瞭筆記。這為新版的編寫打下瞭一個堅實的基礎。期間，還結閤以往課堂教學和學生反饋，對一些具體內容（包括習題）進行瞭整理和調整。第4版內容具有一定的深度和廣度，希望讀者通過本套書的學習，能夠獨立地和全麵地瞭解該領域的基本理論、技術、應用和發展。

第4版在編寫的方針上，仍如前3版那樣力求具有理論性、實用性、係統性、實時性；在內容敘述上，力求理論概念嚴謹，論證簡明扼要。在內容方麵，第4版基本保留瞭第3版中有代錶性的經典內容，同時考慮到圖像技術的飛速發展，還認真選取瞭近年的一些最新研究成果和得到廣泛使用的典型技術進行充實。這些新內容既參考瞭許多有關文獻，也結閤瞭作者的一些研究工作和成果以及這些年來的教學教案。除每冊書均增加瞭一章全新內容外，還各增加瞭多個節和小節，特彆還增加瞭許多例題，其中有些是介紹一些新的選學內容，有些則從其他的角度來補充解釋已有的概念和方法。這些例題可根據課時安排、學生基礎等選擇使用，比較靈活。總體來說，第4版的內容覆蓋麵更廣，介紹更全麵細緻，整體篇幅比第3版有約20%的增加。

第4版在具體結構和章節安排方麵仍然保留瞭上一版的特點：

第一，各冊書均從第2章就開始介紹正式內容，更快進入主題。先修或預備內容分彆安排在需要先修部分的同一章前部，從教學角度來說，更加實用，也突齣瞭主綫內容。

第二，除第1章緒論外，各冊書的正式內容仍都結閤成4個主題相關的單元（並畫在封麵上），每個單元都有具體說明，幫助選擇學習。全書有較強的係統性和結構性，也有利於復習考核。

第三，各章中的習題均隻有少部分給齣瞭解答，使教師可以更靈活地選擇布置。更多的習題和其餘的習題解答將會放在齣版社網站上，便於補充、改進，網址為www.tup.com.cn。

第四，各冊書後均仍有主題索引（並給齣瞭英文），這樣既方便在書中查找有關內容，又方便在網上查找有關文獻和解釋。

第4版還增加瞭一項新的舉措。書中的彩色圖片印刷後均為黑白的，但可以通過手機掃描圖片旁的二維碼，調齣存放在齣版社網站上的對應彩色圖片，獲得更多的信息和更好的觀察效果。從1996年開始編寫《圖像工程》第1版以來至今已20多年。期間，作者與許多讀者（包括教師、學生、自學者等）有過各種形式的討論和交流，除瞭與一些同行麵談外，許多人打來電話或發來電子郵件。這些討論和交流使作者獲得瞭許多寶貴的意見和建議，在編寫這4版中都起到瞭不可或缺的作用，特彆是在解釋和描述的詳略方麵都結閤讀者反饋意見進行瞭調整，從而更加容易理解和學習。值得指齣的是，書中還匯集瞭多年來不少聽課學生的貢獻，許多例題和練習題是在曆屆學生作業和課堂討論的基礎上提煉齣來的，一些圖片還直接由學生幫助製作，在選材上也從學生的反饋中受到許多啓發。藉此機會對他們一並錶示衷心的感謝。

書中有相當內容基於作者和他人共同研究的成果，特彆是曆年研究室的學生（按姓名拼音排）：蔔莎莎、邊輝、蔡偉、陳權崎、陳挺、陳偉、陳正華、崔崟、程正東、戴聲揚、段菲、方慕園、馮上平、傅卓、高永英、葛菁華、侯樂天、鬍浩基、黃英、黃翔宇、黃小明、賈波、賈超、賈慧星、薑帆、李佳童、李娟、李樂、李品一、李勍、李睿、李碩、李聞天、李相賢（LEE Sang Hyun）、李小鵬、李雪、梁含悅、劉寶弟、劉晨陽、劉峰、劉鍇、劉青棣、劉惟錦、劉曉旻、劉忠偉、陸海斌、陸誌雲、羅惠韜、羅沄、樸寅奎（PARK In Kyu）、錢宇飛、秦暄、秦垠峰、阮孟貴（NGUYEN Manh Quy）、賽義（Saeid BAGHERI）、瀋斌、譚華春、湯達、王樹徽、王宇雄、王誌國、王誌明、王鍾緒、溫宇豪、文熙安（Tristan VINCENT）、吳高洪、吳緯、夏爾雷（Charley PAULUS）、嚮振、徐丹、徐楓、徐潔、徐培、徐寅、許翔宇、薛菲、薛景浩、嚴嚴、楊勁波、楊翔英、楊忠良、姚玉榮、遊錢皓喆、魚榮珍（EO Young Jin）、俞天利、於信男、袁靜、貟亮、張寜、趙雪梅、鄭胤、周丹、硃施展、硃小青、硃雲峰，博士後高立誌、王懷穎以及進修教師崔京守（CHOI Jeong Swu）、郭紅偉、石俊生、楊衛平、曾萍萍、張貴倉等。第1版、第2版、第3版和第4版采用的圖錶除作者本人製作的外，也包括他們在研究工作中收集和實驗得到的。該書應該說是多人閤作成果的體現。

最後，感謝妻子何蕓、女兒章荷銘在各方麵的理解和支持！

章毓

2018年元旦於書房

通信：北京，清華大學電子工程係，100084

辦公：清華大學，羅姆樓，6層305室

《光影的秘密：探索視覺世界的奧秘》引言自古以來，人類便對“看見”這件事充滿瞭好奇與探索。從朦朧的感知，到清晰的描摹，再到如今對圖像的深度剖析與理解，我們對視覺世界的認知正以前所未有的速度深化。我們每天都沉浸在浩如煙海的圖像信息中，無論是手機屏幕上跳躍的像素，社交媒體上流傳的照片，醫學影像中的生命跡象，還是衛星遙感捕捉的地球脈絡，它們都不僅僅是簡單的視覺呈現，更是蘊藏著豐富信息的數據載體。《光影的秘密：探索視覺世界的奧秘》是一部緻力於揭示圖像背後深層含義的著作。本書並非簡單羅列圖像技術，而是旨在構建一個完整而係統的知識框架，帶領讀者深入理解圖像的生成、處理、分析及其在各個領域的應用。我們相信，理解圖像，就是理解我們所處的世界，理解我們自身。第一篇：圖像的誕生與呈現——從光影到像素在探討圖像的分析之前，我們必須首先理解圖像是如何産生的。本篇將帶領讀者穿越時空，追溯光學與攝影的早期發展，理解光綫如何與物質交互，最終在感光介質上留下痕跡。我們將詳細講解相機成像的基本原理，從鏡頭的光學特性到焦距、光圈、快門速度等關鍵參數的意義，以及它們如何共同決定瞭圖像的最終形態。隨後，我們將步入數字時代，深入解析數字圖像的構成。像素，這個構成數字圖像的基本單元，其含義、色彩模型（如RGB、CMYK）、分辨率以及位深度等概念將得到詳盡的闡釋。我們將探討不同色彩空間之間的轉換，以及它們如何影響圖像的視覺錶現和後續處理。此外，本篇還將觸及圖像的采集過程。從傳統的膠片成像到現代的數碼傳感器，我們將對比它們的工作原理、優缺點以及對圖像質量的影響。我們會介紹CCD和CMOS傳感器的技術演進，以及它們在提升圖像細節、降噪和色彩還原方麵的進步。最後，我們將討論圖像的存儲格式，如JPEG、PNG、TIFF等，它們的壓縮算法、文件大小以及在不同應用場景下的適用性。通過對這些基礎知識的掌握，讀者將能夠更清晰地認識到，我們所見的每一幅圖像，都是由無數個精密的環節共同作用而成的。第二篇：圖像的語言——理解像素的奧秘圖像的分析，本質上是對像素數據進行解讀和理解的過程。本篇將聚焦於圖像的內部特徵，揭示隱藏在像素值背後的信息。我們將從灰度圖像入手，講解直方圖的概念及其在圖像增強和分析中的作用。通過分析圖像的灰度分布，我們可以瞭解圖像的明暗對比度、整體亮度以及是否存在曝光不足或過度的問題。色彩分析是圖像理解的重要組成部分。我們將深入探討色彩空間，如HSV（色相、飽和度、亮度）模型，它能更直觀地描述顔色的感知特性，對於顔色分割和目標識彆具有重要意義。本篇還將介紹色彩平衡、白平衡的原理，以及如何通過色彩校正來還原真實的色彩。圖像的紋理和結構是另一個關鍵的研究方嚮。我們將引入邊緣檢測的概念，講解Sobel、Canny等經典算法，以及它們如何捕捉圖像中亮度或顔色發生劇烈變化的地方，這些地方往往構成瞭物體的輪廓和細節。我們還將探討圖像的濾波技術，如高斯濾波、中值濾波，它們在去除噪聲、平滑圖像方麵發揮著重要作用，為後續的分析打下基礎。本篇還將介紹圖像的分割技術，即將圖像劃分為不同的有意義的區域。我們將從簡單的閾值分割齣發，逐步介紹區域生長、Watershed算法等更復雜的分割方法，並討論它們在將圖像分解為不同對象或背景方麵的能力。通過對這些基本圖像操作的深入理解，讀者將能夠建立起對圖像數據本身進行定量分析的認知基礎。第三篇：圖像的智慧——從特徵提取到模式識彆當基本圖像特徵被提取後，接下來的任務就是如何從這些特徵中“學習”並識彆齣有意義的信息。本篇將步入圖像分析的核心領域，介紹各種高級的圖像處理和模式識彆技術。特徵提取是這一過程的關鍵。我們將介紹SIFT（尺度不變特徵變換）、SURF（加速穩健特徵）等經典的局部特徵描述算子，它們能夠提取齣對尺度、鏇轉和光照變化具有魯棒性的圖像特徵點，為圖像匹配和物體識彆奠定基礎。我們還將探討HOG（方嚮梯度直方圖）等全局特徵描述方法，它能夠描述圖像的形狀和結構信息。目標檢測與識彆是圖像分析中最具挑戰性和應用價值的領域之一。我們將介紹傳統的目標檢測方法，如基於滑動窗口和分類器的模型，以及深度學習驅動的先進方法，如R-CNN係列、YOLO（You Only Look Once）和SSD（Single Shot MultiBox Detector）。這些方法能夠自動學習圖像中的復雜特徵，實現對圖像中特定目標的精準定位和分類。此外，本篇還將涵蓋圖像檢索技術，即如何在海量圖像庫中快速找到與給定圖像相似的圖像。我們將討論基於內容的圖像檢索（CBIR）的基本原理，包括如何構建圖像特徵嚮量以及使用距離度量進行相似度計算。我們還將探討圖像配準技術，它指的是將兩幅或多幅圖像進行對齊，使其在空間上相互匹配。這在醫學影像分析、遙感圖像處理和計算機視覺等領域有著廣泛的應用。第四篇：圖像的力量——賦能各行各業圖像分析並非孤立的學術研究，其強大的能力正深刻地影響著我們生活的方方麵麵。本篇將聚焦於圖像分析在不同領域的實際應用，展示其強大的賦能作用。在醫學影像領域，圖像分析技術是診斷和治療的關鍵。我們將探討X射綫、CT、MRI等醫學影像的特點，以及如何利用圖像分析來檢測病竈、輔助診斷、製定手術方案，甚至進行個性化治療。例如，腫瘤的自動檢測、血管的分割與量化、器官的三維重建等。在工業製造領域，自動化檢測和質量控製是圖像分析的重要應用。我們將介紹機器視覺係統在産品缺陷檢測、尺寸測量、裝配驗證等方麵的應用，如何提高生産效率和産品閤格率。在交通運輸領域，智能交通係統離不開圖像分析的支持。我們將探討交通流量監測、車牌識彆、行人檢測、自動駕駛中的障礙物識彆等技術，如何提升交通安全與效率。在安防監控領域，圖像分析能夠實現智能化的視頻監控。我們將介紹人臉識彆、行為分析、異常事件檢測等技術，如何提升公共安全水平。在科學研究領域，圖像分析為我們提供瞭觀察和理解微觀與宏觀世界的窗口。從天文學中的星係分類，到生物學中的細胞形態分析，再到地質學中的地形地貌識彆，圖像分析都在推動著科學的邊界。結語《光影的秘密：探索視覺世界的奧秘》旨在為讀者提供一個全麵而深入的圖像分析知識體係。我們相信，通過對本書內容的學習，您將不僅能夠理解圖像的技術原理，更能發掘圖像背後的無窮潛力，並將其應用於您的學習、工作和生活中。在這個信息爆炸的時代，掌握圖像分析的能力，就是掌握解讀世界、創造未來的關鍵鑰匙。本書的旅程，纔剛剛開始。

用戶評價

評分☆☆☆☆☆

這本書簡直是一場視覺盛宴，即使我隻是翻閱，也能感受到其中蘊含的深厚知識。從那些精美的插圖和清晰的圖示，我就能想象到作者在內容編排上的用心。對於我這樣對圖像分析領域充滿好奇但又缺乏係統性知識的人來說，這無疑是一座寶庫。我尤其對書中可能涉及的各種圖像處理算法感到興奮，比如那些能讓模糊圖像變得清晰的銳化技術，或者能提取齣圖像關鍵信息的邊緣檢測方法。雖然我還沒有深入閱讀，但光是封麵和目錄就足以激發起我探索圖像世界奧秘的欲望。我期待著能在這個領域找到屬於自己的那片天地，而這本書，似乎就是我啓程的最佳嚮導。它給我的第一印象就是專業、全麵，而且充滿探索的樂趣。我敢肯定，一旦我沉浸其中，一定會收獲良多。

評分☆☆☆☆☆

我一直覺得，圖像分析是連接人類感知與計算機智能的橋梁。這本書的齣現，讓我對這座橋梁有瞭更深的敬意。我尤其關注書中關於圖像分割和識彆的章節。想象一下，如何讓計算機像人眼一樣，自動區分齣圖像中的不同物體，並理解它們的含義。這其中的挑戰是巨大的，也正是這份挑戰，讓我對此充滿瞭好奇。我期待書中能夠詳細介紹各種分割技術，如閾值法、區域生長法、以及更先進的基於圖割或深度學習的方法。同時，我也想瞭解圖像識彆的最新進展，比如人臉識彆、物體識彆等，以及它們是如何通過對圖像特徵的學習和比對來實現的。這本書，在我看來，就是一次深入探索計算機“理解”世界奧秘的絕佳機會。

評分☆☆☆☆☆

這本書給我的感覺是，它不僅僅是一本技術手冊，更像是一部關於“看見”的哲學。圖像分析，說到底，就是如何讓計算機理解和解讀我們所“看見”的世界。我對此深感興趣，特彆是關於圖像的特徵提取和描述的部分。我相信這本書會詳細介紹各種特徵描述符，比如SIFT、SURF，以及它們在目標識彆、圖像匹配等任務中的應用。我一直想更深入地理解這些算法背後的數學原理，以及它們是如何從像素點中“提煉”齣有意義的信息的。同時，我也好奇書中是否會涉及一些更高級的主題，比如基於深度學習的圖像分析方法，這在當前是非常熱門的研究方嚮。如果能在這本書中找到這方麵的綫索，那對我來說將是一次巨大的驚喜。

評分☆☆☆☆☆

說實話，拿到這本書的那一刻，我就被它沉甸甸的質感和封麵設計所吸引。這種厚重的書籍往往蘊含著作者多年的心血和對專業領域的深刻理解。雖然我主要關注的是圖像工程的實際應用，而非純理論研究，但這本書的齣現，讓我看到瞭將理論與實踐相結閤的可能性。我猜想書中一定有很多關於圖像復原、增強、分割的章節，這些都是我在工作中經常會遇到的挑戰。比如，如何有效地去除圖像中的噪聲，或者如何從復雜的背景中準確地分離齣目標物體，這些都是我迫切想瞭解的技術。我期望這本書能夠提供紮實的理論基礎，同時給齣可操作的解決方案，甚至是一些代碼示例，這樣我就可以直接運用到我的實際項目中。我對這本書充滿瞭期待，相信它能成為我解決實際圖像分析問題的得力助手。

評分☆☆☆☆☆

這本《圖像工程·中冊：圖像分析（第4版）》讓我聯想到瞭我曾經接觸過的一位資深工程師，他總是在不經意間流露齣對圖像背後原理的深刻洞察。我猜測這本書就具備這樣的特質。它可能不像一些教材那樣枯燥乏味，而是以一種更具啓發性的方式來講解圖像分析的復雜概念。我非常感興趣的是書中是否會深入探討不同分析方法的優劣，以及在何種場景下選擇哪種方法更為閤適。例如，在醫學影像分析中，對細節的精準捕捉至關重要；而在遙感圖像處理中，大規模數據的分析和特徵提取則更為關鍵。我期待這本書能提供一些案例研究，展示這些技術如何在實際應用中發揮作用，幫助我建立起更全麵的圖像分析知識體係，從而在麵對各種復雜問題時，能夠更加遊刃有餘。