计算机视觉教程（第3版）第01章

计算机视觉教程（第3版）●章毓晋教程介绍本书概况第一门计算机视觉课程的教材简要概括中低层，主要涉及高层内容介绍基本原理、典型方法和实用技术自成体系，15章构成互相结合的框架每章后都有一节为总结和复习第1章绪论

本书是一本专门用于计算机视觉课程教学的教材（第3版），主要介绍一些基本和典型的计算机视觉技术 计算机视觉作为一门学科，与数学、物理学、生理学、感知心理学、神经科学以及计算机科学等都有密切的联系 本书作为一本入门的教材，可以自成体系地进行学习。虽然本书主要关注计算机视觉自身的内容，在需要时也对相关预备知识给予了概括介绍目录contents1.1 计算机视觉1.2 图像基础1.3 像素间联系1.4 本书内容提要

1.1计算机视觉

视觉是人类观察世界、认知世界的重要功能手段。人类从外界获得的信息约有75%来自视觉系统

视觉进一步可分为视感觉和视知觉

视感觉中主要研究的内容有：

①

光的物理特性

②

光刺激视觉感受器官的程度

③

光作用于视网膜后经视觉系统加工而产生的感觉1.1计算机视觉

视知觉主要论述人们从客观世界接收到视觉刺激后

如何反应以及反应所采用的方式

视知觉是在神经中枢进行的一组活动，它把视野中

一些分散的刺激加以组织，构成具有一定形状的整

体以认识世界

视觉的最终目的从狭义上说是要能对客观场景做出

对观察者有意义的解释和描述1.1计算机视觉

计算机视觉是指用计算机实现人类的视觉功能

计算机视觉的研究方法目前主要有两种：

仿生学的方法：参照人类视觉系统的结构原理

工程的方法：实现系统的功能

计算机视觉的主要研究目标可归纳成两个：

建立计算机视觉系统来完成各种视觉任务

加深对人脑视觉机理的掌握和理解计算机视觉的目标1.1计算机视觉相关学科1.1计算机视觉相关学科

(1)图像理解：与计算机视觉有相同的目标 (2)机器视觉：更关注通过视觉传感器获取环

境的图像，构建具有视觉感知功能的系统

以及实现检测和辨识物体的算法 (3)模式识别：图像就是模式的一种 (4)人工智能：视觉功能是人类智能的体现 (5)计算机图形学：计算机视觉的反/逆问题1.1计算机视觉应用领域 (1)工业视觉

(2)人机交互 (3)安全监控

(4)军事公安 (5)遥感测绘

(6)视觉导航 (7)生物医学

(8)虚拟现实 (9)图像自动解释 (10)对人类视觉系统和机理，以及人脑

心理和生理的研究等1.2图像基础

图像：辐射强度模式的空间分布

图像表达函数：辐射能量在空间分布的函数

通用图像表达函数：T(x,y,z,t,l)

如：g射线图像、X射线图像、紫外线图像、可见光图像、红外线图像、微波图像、无线电波图像、交流电波图像，3-D图像、彩色图像、多光谱图像、立体图像和多视图像，序列图像、深度图像、纹理图像、投影重建图像……图像及类别1.2图像基础

模拟图像：从连续的客观场景直接观察到

用一个2-D数组f(x,y)来表示，f，x，y的值可以是

任意实数

数字图像：把连续的模拟图像在坐标空间XY和性质

空间F都离散化了的图像

用f(x,y)代表数字图像，f，x，y都为整数

“图象”一词比“图像”一词的含义更广，覆盖面

更宽图像及类别1.2图像基础图像表达矩阵表达矢量表达1.2图像基础二值图像的3种不同的显示方式：

离散点集

覆盖区域

矩阵表达图像显示1.2图像基础标准图像：图像显示1.2图像基础

1.

图像存储器

(1)处理过程中使用的快速存储器

(2)可以较快地重新调用的在线或联机存储器

(3)不经常使用的数据库（档案库）存储器

2.

图像文件格式

(1)

BMP格式

(2)

GIF格式

(3)

TIFF格式

(4)

JPEG格式图像存储1.3像素间联系4-邻域：N4(p)

对角邻域：ND(p)

8-邻域：N8(p)像素邻域1.3像素间联系邻接：对两个像素p和q来说，如果q在p的邻域中，则称p 和q满足邻接关系连接：p和q邻接且灰度值均满足某个特定的相似准则连通：不（直接）邻接，但均在另一个像素的相同邻域中，

且这3个像素的灰度值均满足某个特定的相似准则通路：两个像素p和q间有一系列依次连接的像素使得p和q是

连通的，则这些像素构成p和q间的通路像素邻域1.3像素间联系邻接、连接、通路、连通之间的关系1.3像素间联系距离距离和邻域城区距离棋盘距离欧氏距离1.3像素间联系距离范数像素p的4-邻域像素p的8-邻域1.3像素间联系

一种特殊的变换，可把二值图像变换为灰度图像

如果考虑目标区域中的每个点与最接近的区域外的点之间的距离，并用与距离成正比的灰度表示该点的灰度，那么这样得到的结果称为距离变换图，简称距离图

给定图像中一个目标，距离变换执行的操作是计算目标区域中的每个点与其最接近的区域外点之间的距离，并将该距离值赋给该点距离变换1.3像素间联系

给定一个点集（合）P和P的一个子集B、以及满足测度条件的距离函数d(.,.)，对P的距离变换中赋予点p

P的值为：距离变换1.4本书内容提要计算机视觉系统及模块1.4本书内容提要

图1.4.1中括号内的数字即为章的序号

第1章是全书概括，其余14章可分为两大部分（分别对应图1.4.1的左右两半）：

第一大部分包括第2章、第3章、第4章、第5章、第6章、第7章、第8章，主要对应2-D视觉

第二大部分包括第9章、第10章、第11章、第12章、第13章、第14章、第15章，主要对应3-D视觉如何学习使用本书1.4本书内容提要总结和复习给出各节简单小结介绍可供深入学习的参考文献参考文献目录统一列在书末通过练习题进行复习标有星号的练习题在书末提供了解答如何学习使用本书1.4本书内容提要如何学习使用本书1.4本书内容提要教材使用建议专业课时章号计算机科学技术48~641，2，3，4，5，6，7，8，9，10，11，12，13，14，15计算机应用36~421，2，3，4，5，6，7，8，11工业自动化、机器人42~541，2，3，4，5，6，7，8，9，10，11，12信息科学相关学科42~481，3，4，5，6，7，8，11，12，15教程作者（章毓晋）联系信息通信地址：