Машинное зрение: Основы и алгоритмы с примерами на Matlab

Вступительное слово редакторов....13 Вступительное слово ко второму изданию....14 Предисловие....16 Примечание ко второму изданию....23 Специальные обозначения....25 Глава 1. Введение....31 1.1 О книге....44 1.1.1 Программное обеспечение MATLAB и наборы инструментов....45 1.1.2 Условные обозначения, соглашения и структура книги....47 1.1.3 Целевая аудитория....48 1.1.4 Обучение с по­мощью книги....49 1.1.5 Преподавание с по­мощью книги....50 1.1.6 Структура книги....51 Дополнительное чтение....52 Часть I. Основы....53 Глава 2. Представление позиции и ориентации....55 2.1 Работа в двух измерениях (2D)....62 2.1.1 Ориентация в двух измерениях....63 2.1.2 Положение в двух измерениях....68 2.2 Работа в трех измерениях (3D)....75 2.2.1 Ориентация в трех измерениях....76 2.2.2 Положение в трех измерениях....96 2.3 Дополнительные темы....102 2.3.1 Нормализация....102 2.3.2 Понятие экспоненциального отображения....103 2.3.3 Подробнее о кручениях....105 2.3.4 Производная положения....109 2.3.5 Преобразование пространственных скоростей....111 2.3.6 Вращение, задаваемое в приращениях....113 2.3.7 Движение твердого тела, задаваемое в приращениях....115 2.4 Использование Toolbox....116 2.5 Подведение итогов....119 Дополнительное чтение....122 Упражнения....123 Часть II. Компьютерное зрение....125 Глава 3. Свет и цвет....127 3.1 Спектральное представление света....127 3.1.1 Поглощение....131 3.1.2 Отражение....132 3.1.3 Яркость....133 3.2 Цвет....134 3.2.1 Человеческий глаз....135 3.2.2 Измерение цвета....138 3.2.3 Воспроизведение цветов....140 3.2.4 Цветовое пространство....144 3.2.5 Названия цветов....149 3.2.6 Другие цветовые и хроматические пространства....150 3.2.7 Преобразование между различными основными цветами....154 3.2.8 Что такое белый цвет?....157 3.3 Дополнительные темы....157 3.3.1 Цветовая температура....158 3.3.2 Постоянство цвета....159 3.3.3 Баланс белого....159 3.3.4 Изменение цвета из-за поглощения....161 3.3.5 Двухцветное отражение....162 3.3.6 Гамма....164 3.4 Применение: цветное изображение....166 3.4.1 Сравнение цветовых пространств [examples/colorspaces]....166 3.4.2 Удаление теней [examples/shadow]....168 3.5 Подведение итогов....170 Дополнительное чтение....171 Источники данных....173 Упражнения....174 Глава 4. Изображения и их обработка....176 4.1 Получение изображения....177 4.1.1 Изображения из файлов....177 4.1.2 Изображения с подключенной камеры....183 4.1.3 Изображения из видеофайла....187 4.1.4 Изображения из интернета....188 4.1.5 Изображения с карт....189 4.1.6 Изображения из кода....190 4.2 Гистограммы изображений....192 4.3 Монадические операции....194 4.4 Диадические операции....197 4.5 Пространственные операции....202 4.5.1 Линейная пространственная фильтрация....203 4.5.2 Сравнение с шаблоном....218 4.5.3 Нелинейные операции....225 4.6 Математическая морфология....227 4.6.1 Удаление шума....231 4.6.2 Обнаружение границы....233 4.6.3 Преобразование «попадание или промах»....234 4.6.4 Преобразование расстояния [examples/chamfer_match.m]....235 4.7 Изменение формы....237 4.7.1 Обрезка....237 4.7.2 Изменение размера изображения....238 4.7.3 Пирамиды изображений....240 4.7.4 Деформация изображения....241 4.8 Подведение итогов....245 Дополнительное чтение....247 Источники изображений....248 Примечания к MATLAB....249 Программные инструменты общего назначения....249 Упражнения....250 Глава 5. Извлечение признаков изображения....253 5.1 Получение признаков из области....254 5.1.1 Классификация....256 5.1.2 Оформление....268 5.1.3 Описание....272 5.1.4 Промежуточный итог....287 5.2 Признаки, извлекаемые из линий....289 5.2.1 Промежуточный итог....295 5.3 Признаки, извлекаемые из точек....296 5.3.1 Классические детекторы углов....296 5.3.2 Угловые детекторы в масштабируемом пространстве....303 5.4 Подведение итогов....310 Примечания к MATLAB....311 Дополнительное чтение....312 Упражнения....316 Часть III. Геометрия зрения....319 Глава 6. Формирование изображения....321 6.1 Перспективная камера....322 6.1.1 Перспективная проекция....322 6.1.2 Моделирование перспективной камеры....326 6.1.3 Дискретная плоскость изображения....328 6.1.4 Матрица камеры....330 6.1.5 Точки проекции....333 6.1.6 Дисторсия объектива....336 6.2 Калибровка камеры....338 6.2.1 Метод гомогенного преобразования....339 6.2.2 Разложение калибровочной матрицы камеры....342 6.2.3 Вычисление положения....343 6.2.4 Инструменты для калибровки камеры....345 6.3 Изображения с широким полем зрения....347 6.3.1 Камера с объективом «рыбий глаз»....348 6.3.2 Катадиоптрическая камера....351 6.3.3 Сферическая камера....354 6.4 Унифицированная модель формирования изображений....356 6.4.1 Сопоставление широкоугольных изображений со сферой....358 6.4.2 Преобразование сферического изображения в перспективное....360 6.5 Новые типы камер....362 6.5.1 Многокамерные массивы....362 6.5.2 Камеры светового поля....363 6.6 Дополнительные темы....366 6.6.1 Проецирование произвольных линий в трехмерном пространстве....366 6.6.2 Неперспективные камеры....368 6.6.3 Камера и движение изображения....370 6.7 Подведение итогов....377 Дополнительное чтение и ресурсы....379 Примечания к инструментам....381 Упражнения....382 Глава 7. Использование нескольких изображений....384 7.1 Cовмещение признаков....386 7.2 Геометрия нескольких ракурсов....392 7.2.1 Фундаментальная матрица....395 7.2.2 Существенная матрица....398 7.2.3 Вычисление фундаментальной матрицы по данным реального изображения....400 7.2.4 Планарная гомография....406 7.3 Стереозрение....413 7.3.1 Разреженное стереозрение....413 7.3.2 Плотное стереосопоставление....418 7.3.3 Уточнение пика....428 7.3.4 Очистка и реконструкция....429 7.3.5 Отображение 3D-текстуры....434 7.3.6 Анаглифы....435 7.3.7 Исправление изображения....437 7.4 Пакетная подстройка....439 7.5 Облака точек....449 7.5.1 Поиск плоскости....449 7.5.2 Сопоставление двух наборов точек....451 7.6 Структурированный свет....455 7.7 Приложения....457 7.7.1 Коррекция перспективы....457 7.7.2 Мозаика [examples/mosaic]....461 7.7.3 Сопоставление и поиск изображений [examples/retrieval]....465 7.7.4 Визуальная одометрия [examples/vodemo]....473 7.8 Подведение итогов....478 Примечания к MATLAB и Toolbox....479 Дополнительное чтение....480 Дополнительные ресурсы....486 Упражнения....488 Приложения....495 Приложение A. Установка наборов инструментов....497 Приложение B. Линейная алгебра: краткое повторение....501 B.1 Векторы....501 B.2 Матрицы....503 Приложение С. Геометрия....511 C.1 Евклидова геометрия....511 C.2 Однородные координаты....524 C.3 Геометрические преобразования....528 Приложение D. Группы и алгебра Ли....532 Приложение E. Линеаризация, якобианы и гессианы....539 Приложение F. Решение систем уравнений....545 F.1 Линейные задачи....545 F.2 Нелинейные задачи....547 Приложение G. Графы....557 Приложение H. Определение пика....561 Литература....566 Предметный указатель....581