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第0章　数字视觉视频技术引论1

0.1　视觉视频研究概述1

目录1

0.1.1　数字视觉的内涵与外延2

0.1.2　视觉技术研究回顾5

0.1.3　D.Marr与视觉计算理论6

0.1.4　黑白与彩色图像7

0.1.5　数字视频技术7

0.2　视觉系统与处理技术8

0.2.1　数字视觉系统基本组成8

0.2.2　视觉处理及系统设计技术8

0.2.3　视觉基础理论和工程背景9

0.3　视觉研究应用及展望11

0.3.1　主要应用领域11

0.3.2　研究现状与前景12

0.4.1　主要外文参考书13

0.4　教学计划与阅读参考13

0.4.2　教材章节与课堂学时安排14

0.4.3　考评方式与内容14

0.4.4　参考阅读范围15

第1章　生物视觉与人工成像17

1.1　生物视觉机理17

1.1.1 视觉心理生理学17

1.1.2　生物成像及预处理模型22

1.1.3　格式塔原则24

1.1.4　视感知的一般理论26

1.1.5　实验视觉心理学研究途径27

1.2　人工光学成像与基本模型27

1.2.1　人工光学成像28

1.2.2 几何模型29

1.2.3　辐射与照度模型31

1.2.4　线性系统模型35

1.3　成像噪声37

1.3.1　CCD成像过程37

1.3.2　成像噪声来源38

1.3.3　成像噪声模型40

第2章　低层视觉图像预处理41

2.1 引言41

2.1.1　滤波分类41

2.1.2　滤波操作的对象41

2.1.3　滤波的目的42

2.1.4　边缘检测预处理42

2.2　图像空间域过滤43

2.2.1　模板匹配43

2.2.2　直方图变换44

2.2.3　中值滤波49

2.2.4　局域加权求和51

2.2.5　微分锐化53

2.3　图像空频域滤波54

2.3.1 高通滤波55

2.3.2　低通滤波56

2.3.3　同态滤波57

2.3.4　其他滤波简介59

2.4　边缘检测与估计60

2.4.1　边缘模型与检测准则61

2.4.2　梯度与方向导数——空间导数法之一63

2.4.3　拉普拉斯算子——空间导数法之二66

2.4.4　LOG算子66

2.4.5　DOE算子70

2.4.6　模板匹配法73

2.4.7　曲面拟合法74

2.4.8　非参数统计分类法75

2.4.9　一维边缘检测的假设检验76

2.4.10　子像素精度边缘估计77

第3章 图像分割与中层视觉处理79

3.1　概述79

3.2　基于边界的分割81

3.2.1　Roberts边缘合成边界法81

3.2.2　边缘—边界的松弛算法82

3.2.3　动态规划边界生成84

3.3　基于区域的分割87

3.3.1 区域合并87

3.3.2　区域分裂88

3.3.3　分裂与合并92

3.3.4　区域生成的松弛算法92

3.4　哈夫变换94

3.4.1　检测直线的参数空间聚类技术94

3.4.2　实用型哈夫变换95

3.4.4　哈夫变换的推广96

3.4.3　哈夫变换的实现96

3.4.5　哈夫变换直线检测实例97

3.4.6　哈夫变换的利弊98

3.5　角点检测99

3.5.1　角点检测算法分类99

3.5.2　SUSAN/MIC算法100

3.5.3　筛选检测算法RSUSAN101

3.5.4　RSUSAN中的滤波预处理102

3.6　图像形态处理技术104

3.6.1　集合的基本概念105

3.6.2　腐蚀和膨胀106

3.6.3　开启和闭合107

3.6.4　结构元基本类型108

3.6.5　击中击不中变换108

3.6.6　二值形态处理应用109

3.6.7　灰度图像的形态处理111

4.1 引言113

第4章　摄像机标定与几何不变量113

4.2　坐标系与齐次坐标114

4.2.1　笛卡尔坐标系114

4.2.2　仿射坐标系115

4.2.3　齐次坐标表示115

4.3　几何变换与成像几何117

4.3.1　射影变换、仿射变换、刚性变换117

4.3.2　透视、仿射及正射投影模型120

4.4　三维运动与坐标系的齐次变换123

4.4.1　简单物体运动与坐标变换123

4.4.2　三维运动的线性变换形式124

4.4.3　三维坐标系变换的一般形式127

4.4.4　运动变换与坐标变换的合成128

4.5　摄像机标定128

4.5.1　多种坐标系129

4.5.2　外参数标定举例129

4.5.3　摄像机内参数标定131

4.6　投影变换不变量133

4.6.1　几何不变量133

4.6.2　共线点的交比134

4.6.3　交比的“铅笔”形式136

4.6.4　不变量的讨论137

第5章　运动视觉139

5.1　引言139

5.1.1　运动视觉的定义139

5.1.2　研究内容140

5.1.3　回顾、现状与展望141

5.2　三维运动的点对应法求解141

5.2.1　运动表征和坐标系选取141

5.2.2　非线性求解算法143

5.2.3　线性算法144

5.2.4　共面点情况145

5.3.1　光流释义146

5.3　光流解析146

5.3.2　线性约束方程147

5.3.3　光流求解之一148

5.3.4　光流求解之二149

5.3.5　光流求解讨论149

5.4　基于光流的行车临近分析151

5.4.1 光流图解151

5.4.2　基于散焦点预测前行擦撞151

5.4.3　临近物体的及时坐标分析152

5.5　基于光流的刚性运动求解153

5.5.1　引理——刚体的距离守恒性153

5.5.2　刚性运动定理154

5.5.3　刚体上点间的运动方程155

5.5.4　刚性全局运动速度156

5.6　平面运动的测量与跟踪157

5.5.5　求解过程总结157

5.6.1　算法分析说明158

5.6.2　跟踪的实现160

5.7　Snake模型和Greedy算法161

5.7.1　Snake模型的概念161

5.7.2　能量函数的定义161

5.7.3　动态规划及Greedy算法162

5.8　运动物体外轮廓紧贴逼近164

5.8.1　引言164

5.8.2　运动区域和初始轮廓生成164

5.8.3　多运动物体动态轮廓逼近166

5.9　非刚性运动分析167

第6章　测距与立体视觉169

6.1　测距及距离图像169

6.1.1　测距169

6.2　双目视觉172

6.1.2　距离图像处理172

6.2.1　立体图像几何174

6.2.2　对极线方程与本征矩阵178

6.2.3　特征匹配179

6.2.4　相关问题181

第7章　纹理与彩色处理183

7.1　纹理分析与处理183

7.1.1　引言183

7.1.2　空间灰度级相依矩阵185

7.1.3　空间灰度线段长矩阵188

7.1.4　纹理度量中的其他测度189

7.1.5　纹理分割191

7.2　彩色知觉与彩色基191

7.2.1　彩色知觉与物理三基色192

7.2.2　计算三基色及色度图193

7.2.3　彩色基及其转换194

7.3.1　彩色成像及不变性196

7.3　彩色研究与处理196

7.3.2　彩色直方图及其变换197

7.3.3　彩色图像的低层和中层处理197

7.3.4　假彩色与伪彩色200

第8章　形状分析与模型描述201

8.1　三维形状方向求解201

8.1.1 由图像影调求解方向202

8.1.2　由场景几何约束求解方向206

8.2　线画标记与斜度定理208

8.2.1　标记线画208

8.2.2　斜度定理及应用213

8.3　形状结构建模216

8.3.1　形状结构与拓扑结构216

8.3.2　形状模型217

8.4　二维形状设计与描述218

8.4.1　B-样条曲线绘制与拟合218

8.4.2　傅立叶描述子222

8.4.3　二维全局性描述223

8.5　三维形状设计与建模226

8.5.1　三维曲线226

8.5.2　三维曲面227

8.5.3　广义圆柱体229

8.5.4　三维全局性描述230

第9章　数字视频处理与编码232

9.1　视频概述232

9.1.1　视频技术232

9.1.2　压缩标准列表233

9.2　图像压缩编码技术235

9.2.1 图像压缩编码系统的组成235

9.2.2　编码中信息的度量——熵236

9.2.3　符号编码237

9.2.4　量化技术与有损编码239

9.2.5　基于DCT的编码技术242

9.2.6　预测映射与编码244

9.3　静止图像压缩编码245

9.3.1　图像帧格式245

9.3.2　静止图像压缩标准（JPEG）246

9.3.3　静止图像编码标准（JPEG2000）248

9.3.4　JPEG ASIC硬件实现250

9.4　运动图像压缩编码251

9.4.1　帧间压缩251

9.4.2　视频编码中的运动补偿252

9.4.3　H.261253

9.4.4　MPEG-1254

9.4.5　MPEG-2(H.262)255

9.4.6　MPEG-4(H.264)256

9.4.7　MPEG-7及MPEG-21258

9.5　基于内容的图像检索259

9.5.1　CBIR研究提要259

9.5.2　整幅图的外观表征260

9.5.3　图像的局部语义261

第10章　数字视觉视频技术进展262

10.1　视觉原理再探索262

10.1.1　视觉研究的着力点262

10.1.2　视觉处理的技术目标263

10.1.3　场景恢复／描述的研究回顾264

10.1.4　主动视觉和针对性视觉266

10.1.5　小结与展望268

10.2　成像芯片与并行处理技术268

10.2.1　数字视频成像芯片268

10.2.2　并行处理技术270

10.2.3　SIMD/Systolic架构272

10.2.4　数据通路274

10.2.5　视觉视频处理ASIC/SOC设计275

10.3.1　商用视频系统276

10.3　基于标准接日的视频视觉系统276

10.3.2　基于PCI的视频视觉系统277

10.3.3　基于USB标准的视频视觉系统278

10.3.4　基于IEEE 1394标准的视频视觉系统280

10.4　视觉处理的实用化和实时性283

10.4.1　实用化研究平台283

10.4.2　实现实时性的难点与途径284

10.5.1　数字图像处理285

10.5　视觉视频教材述评285

10.5.2　计算机视觉286

10.5.3 机器视觉287

10.5.4　数字视频处理288

参考文献290

一、中文专著290

二、中文相关论文291

三、英文专著292

四、英文相关论文294