计算机视觉教程 (1)
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加深对人脑视觉机理的掌握和理解
1.1.3
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
视感觉中主要研究的内容有：
① 光的物理特性
②
③
光刺激视觉感受器官的程度
光作用于视网膜后经视觉系统加工而产生 的感觉
1.1.1
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
1.1.2
计算机视觉概述
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
1.1.4
(1) 工业视觉
应用领域
(2) 人机交互
(3) 安全监控
(5) 遥感测绘
(4) 军事公安
(6) 视觉导航
(7) 生物医学
(9) 图像自动解释
(8) 虚拟现实
(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
1.2.1 1.2.2 1.2.3 图像 图像表达和显示 图像存储
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，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。
第 1章
绪论
1.1 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
1.1.1 1.1.2 1.1.3 视觉 计算机视觉概述 相关学科
1.1.4
应用领域
1.1.1
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
1.2.1
图像
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……
图像表达：
图像表达和显示
矩阵表达
矢量表达
1.2.2
图像显示：
图像表达和显示
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
1.2.2
图像显示：
图像表达和显示
标准图像Βιβλιοθήκη .2.3图像存储图像存储器： (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 图像文件格式： (1) BMP格式 (2) GIF格式 (3) TIFF格式 (4) JPEG格式
如何学习使用本书
1.4.1 计算机视觉系统及模块
1.4.2
如何学习使用本书
图1.4.1中括号内的数字即为章的序号
第一个单元包括第1章、第2章，分别介绍计
算机视觉的工程基础和仿生基础
第二个单元包括第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
第三个单元包括第9章、第10章、第11章、第
1.2.1
图像
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
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
性质空间F都离散化了的图像
盖面更宽
1.2.2
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
1.3.2
欧氏距离：
像素间距离
城区距离：
棋盘距离：
距离和邻域：
1.3.2
像素间距离
距离变换：把二值图像变换为灰度图像
等距离轮廓给出了与中心像素的某种距离小于
或等于某个值的像素组成的图案
1.4 本书内容提要
1.4.1
计算机视觉系统 及模块
1.4.2
1.3 像素间联系
1.3.1 1.3.2 像素邻域 像素间距离
1.3.1
4-邻域：N4(p)
像素邻域
对角邻域：ND(p)
8-邻域：N8(p)
1.3.1
像素邻域
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
12章、第13章、第14章，主要对应3-D视觉
1.1.3
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
视感觉中主要研究的内容有：
① 光的物理特性
②
③
光刺激视觉感受器官的程度
光作用于视网膜后经视觉系统加工而产生 的感觉
1.1.1
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
1.1.2
计算机视觉概述
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
1.1.4
(1) 工业视觉
应用领域
(2) 人机交互
(3) 安全监控
(5) 遥感测绘
(4) 军事公安
(6) 视觉导航
(7) 生物医学
(9) 图像自动解释
(8) 虚拟现实
(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
1.2.1 1.2.2 1.2.3 图像 图像表达和显示 图像存储
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，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。
第 1章
绪论
1.1 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
1.1.1 1.1.2 1.1.3 视觉 计算机视觉概述 相关学科
1.1.4
应用领域
1.1.1
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
1.2.1
图像
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……
图像表达：
图像表达和显示
矩阵表达
矢量表达
1.2.2
图像显示：
图像表达和显示
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
1.2.2
图像显示：
图像表达和显示
标准图像Βιβλιοθήκη .2.3图像存储图像存储器： (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 图像文件格式： (1) BMP格式 (2) GIF格式 (3) TIFF格式 (4) JPEG格式
如何学习使用本书
1.4.1 计算机视觉系统及模块
1.4.2
如何学习使用本书
图1.4.1中括号内的数字即为章的序号
第一个单元包括第1章、第2章，分别介绍计
算机视觉的工程基础和仿生基础
第二个单元包括第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
第三个单元包括第9章、第10章、第11章、第
1.2.1
图像
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
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
性质空间F都离散化了的图像
盖面更宽
1.2.2
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
1.3.2
欧氏距离：
像素间距离
城区距离：
棋盘距离：
距离和邻域：
1.3.2
像素间距离
距离变换：把二值图像变换为灰度图像
等距离轮廓给出了与中心像素的某种距离小于
或等于某个值的像素组成的图案
1.4 本书内容提要
1.4.1
计算机视觉系统 及模块
1.4.2
1.3 像素间联系
1.3.1 1.3.2 像素邻域 像素间距离
1.3.1
4-邻域：N4(p)
像素邻域
对角邻域：ND(p)
8-邻域：N8(p)
1.3.1
像素邻域
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
12章、第13章、第14章，主要对应3-D视觉