Visual C++数字图像处理开发入门与编程实践

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出版者:电子工业
作者:左飞
出品人:
页数:640
译者:
出版时间:2008-3
价格:69.00元
装帧:
isbn号码:9787121057090
丛书系列:
图书标签:
  • 图像处理
  • vc++
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具体描述

数字图像处理与计算机视觉实践指南:从理论基础到前沿应用 本书旨在为希望深入理解数字图像处理和计算机视觉领域的读者提供一套全面、系统的实践指导。内容涵盖了从基础的图像采集、处理算法到高级的机器学习在视觉任务中的应用,强调理论与实际操作的紧密结合,帮助读者构建坚实的理论框架并提升解决实际问题的能力。 --- 第一部分:图像处理基础与核心技术 本部分是构建数字图像处理知识体系的基石,详细阐述了图像的本质、表示方法以及最常用和最核心的处理技术。 第1章:数字图像的本质与表示 本章深入探讨了数字图像的数学基础。首先界定了连续图像与离散图像的区别,重点讲解了图像的采样、量化过程及其对最终图像质量的影响。我们详细分析了不同类型的图像表示法,包括二值图像(位深为1)、灰度图像(通常8位或16位)和彩色图像(RGB、CMYK、HSV等色彩空间)。读者将学习如何使用矩阵运算来描述图像,并掌握在编程环境中高效存储和读取图像数据的技巧。此外,本章还会涉及基本的图像文件格式(如BMP、TIFF、PNG、JPEG)的内部结构及其压缩原理。 第2章:图像的预处理与增强 图像质量的提升是后续复杂分析的前提。本章聚焦于如何通过数学运算改善图像的视觉效果和可分析性。我们将分类讨论空间域增强技术和频率域增强技术。 空间域增强: 重点介绍点处理技术,如灰度变换(对数变换、幂律变换、分段线性变换)在对比度拉伸和灰度线性化中的应用。随后,详细讲解空域滤波,包括线性滤波(均值滤波、高斯滤波)用于平滑去噪,以及非线性滤波(中值滤波、最大/最小滤波)在处理椒盐噪声和保留边缘信息方面的优势。 频率域增强: 阐述傅里叶变换(DFT/FFT)在图像处理中的核心地位。读者将学习如何将图像从空间域转换到频率域,理解高频分量(对应图像的边缘和细节)与低频分量(对应图像的亮度和平滑区域)的物理意义。本章将实践使用理想/Butterworth/高斯低通滤波器去除噪声,以及使用高通滤波器增强图像的锐度。 第3章:图像复原与重建 图像复原是针对退化图像(如模糊、噪声污染)进行逆向补偿的过程。本章将系统讲解图像退化模型,并针对不同类型的退化采取相应的复原策略。 噪声模型与估计: 识别并量化常见噪声类型,如高斯白噪声、瑞利噪声、椒盐噪声等,并介绍如何通过统计方法估计噪声参数。 盲复原与逆滤波: 重点讨论维纳滤波(Wiener Filter)在已知退化函数(PSF)的情况下,实现噪声抑制和模糊恢复的最优线性方法。同时,介绍逆滤波的局限性以及如何处理模糊核未知的情况(盲复原的初步探讨)。 运动模糊与反卷积: 针对由相机或物体运动引起的模糊,详细介绍点扩散函数(PSF)的建立,并实践基于最小均方误差(MMSE)的运动模糊恢复技术。 第4章:图像分割的经典方法 图像分割是将图像划分为具有特定属性的互不重叠区域的过程,是机器视觉任务的关键一步。 阈值分割技术: 深入剖析固定阈值和自适应阈值的选择标准。重点讲解大津法(Otsu's Method)的原理,即最大化类间方差的方法,并探讨多阈值分割的实现。 区域生长与边缘检测的结合: 介绍基于区域的分割技术,如种子点选择、合并与分裂策略。同时,回顾经典边缘检测算子,如 Sobel、Prewitt、Roberts 算子,并详细介绍 Canny 边缘检测算法的完整流程(高斯平滑、梯度计算、非极大值抑制、双阈值跟踪)。 形态学处理在分割中的应用: 讲解基于集合论的图像处理方法,包括膨胀、腐蚀、开运算和闭运算,及其在消除小噪声(开运算)和连接断裂区域(闭运算)中的作用。重点展示形态学方法在提取目标轮廓和骨架化中的实用性。 --- 第二部分:特征提取、识别与高级应用 本部分将视角从底层像素操作转向高层语义理解,结合现代计算工具,探讨如何从图像中提取有意义的信息并应用于复杂的识别任务。 第5章:图像特征的提取与描述 特征是描述图像内容的核心语言。本章聚焦于如何从图像中提取稳定、可区分的特征点和区域描述符。 局部特征描述子: 详细讲解SIFT(尺度不变特征转换)和SURF(加速稳健特征)算法的构建原理,包括尺度空间构建、关键点定位、方向赋值和描述子生成。分析这些特征在尺度和旋转变化下的鲁棒性。 全局特征与纹理描述: 介绍基于颜色直方图的全局描述方法。对于纹理分析,我们将深入探讨灰度共生矩阵(GLCM)的构造及其衍生特征(如对比度、能量、熵),以及使用LBP(局部二值模式)对纹理进行高效编码的方法。 第6章:图像变换与几何校正 本章探讨图像在空间中的几何关系,这对于图像配准和三维重建至关重要。 霍夫变换(Hough Transform): 阐述如何利用霍夫空间将图像中的边缘信息转换为参数空间中的交点,从而稳定地检测直线和圆。 仿射变换与透视变换: 详细介绍平移、旋转、缩放(仿射变换)和更复杂的透视畸变校正(单应性矩阵 H 的求解)。重点讲解如何通过四个或更多对应点,利用最小二乘法或直接线性变换(DLT)算法计算变换矩阵,实现图像的几何校正和拼接。 第7章:模式识别与分类基础 数字图像处理的终极目标往往是识别和分类。本章介绍将提取的特征向量送入分类器进行决策的基本流程。 距离度量与特征匹配: 讲解欧氏距离、马氏距离、余弦相似度等在特征向量空间中的应用。 经典分类器实践: 系统介绍K近邻(KNN)算法用于模式匹配,以及支持向量机(SVM)在小样本图像分类问题中的应用。重点讲解SVM的核函数选择(线性核、RBF核)及其在高维特征空间中的分类决策边界。 第8章:深度学习在视觉任务中的初步应用 本章将引入当前最主流的视觉技术——深度学习。 卷积神经网络(CNN)架构概述: 介绍CNN的基本组件,包括卷积层、激活函数(ReLU)、池化层和全连接层。解释卷积核在学习空间层次特征方面的优势。 经典网络模型简介: 对LeNet、AlexNet、VGG等经典模型进行结构解析,理解其设计思想。 迁移学习与微调: 讲解如何利用预训练模型(如ImageNet上训练的模型)在特定目标数据集上进行快速、高效的微调(Fine-tuning),以解决数据量不足的问题。本章将通过一个实例,展示如何使用主流深度学习框架(如TensorFlow或PyTorch)搭建一个基础的图像分类模型。 --- 本书特色: 强调算法的直观理解: 每个算法的介绍都力求从其数学原理出发,结合直观的几何或统计解释。 大量的编程实践指导: 理论讲解后紧跟代码实现的思路和关键函数的使用方法,鼓励读者动手验证和修改。 覆盖传统与现代方法的桥梁: 平衡介绍了经典的滤波、分割方法与新兴的深度学习技术,使读者能更好地理解技术演进的脉络。 本书适合对象: 计算机科学、电子工程、自动化等相关专业的本科生、研究生,以及从事机器视觉、工业检测、遥感图像分析等领域的工程师和研究人员。具备基础的线性代数、微积分和至少一门编程语言(如C++或Python)基础者可快速上手。

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读后感

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用户评价

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拿到这本书后,我立即着手尝试书中的案例,那种“动手就能跑起来”的成就感是其他很多理论性书籍无法给予的。它不仅仅是一本告诉你“是什么”的书,更是一本教你“怎么做”的实战手册。我记得有一次在处理一个特定的噪声抑制问题时,卡在了某个算法细节上,翻阅了手头的几本参考资料都收效甚微,最后还是这本书中的一个关于小波变换降噪的章节,用一种非常直观的图示和配套的实现步骤,让我茅塞顿开。作者在代码实现上展现出了极高的工程素养,很多在学术论文中看起来深不可测的公式,经过作者的转换,立刻变得清晰可操作。而且,书中对不同算法的性能权衡也有独到的见解,不像有些教材那样只是罗列公式,而是会讨论在特定硬件或应用场景下,应该如何选择最合适的处理策略。这本教材在提升我的实战能力方面,起到了决定性的作用。

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坦白说,市面上关于图像处理的书籍汗牛充栋,但真正能让人感觉“踏实”的不多。这本书的独特之处在于它的“实践导向性”。我曾经尝试用其他语言库来处理一些涉及到自定义卷积核或非标准变换的问题,但总是感觉被库的封装性限制住了,无法深入探究其内部机制。而这本书完全不同,它鼓励读者从最底层的像素操作开始,一步步构建起复杂的处理流程。当我跟随作者的指引,自己动手实现一个形态学腐蚀操作时,我真正体会到了“知其然,更知其所以然”的感觉。这种深入底层的能力,对于未来进行性能优化或开发特定硬件加速算法至关重要。作者在处理异常情况和边界条件时的细致考量,也体现了其深厚的工程经验,教会了我们如何写出健壮的代码,而非仅仅是能运行的Demo。

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从排版和装帧来看,这本书的设计也充分体现了对读者的尊重。清晰的字体、合理的行距,以及关键代码块和公式的突出显示,都保证了长时间阅读的舒适性。我个人特别喜欢书中穿插的那些“实践小贴士”或者“性能陷阱”的说明,这些往往是课堂上学不到的宝贵经验。比如,书中关于内存布局对图像处理效率影响的讨论,就直接指导我优化了后续项目中的数据访问模式,带来了显著的性能提升。这本书的叙述风格带着一种严谨的学术风范,但又避免了过度晦涩的术语堆砌,使得即使是刚接触图像处理的年轻工程师,也能迅速找到自己的节奏。它不仅是一本技术书籍,更像是一份职业素养的启蒙读物,教会我们如何以严谨的态度去对待每一个技术细节。

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这本书的价值远超乎一本普通的编程教程。它更像是一份精炼的、面向应用的数字信号处理与计算机视觉的速查手册,只是恰好使用了C++作为实现语言。我发现作者在很多关键概念的解释上,都巧妙地结合了直觉理解和数学严谨性。例如,在讲解傅里叶变换在频域滤波中的应用时,它不是简单地抛出二维离散傅里叶变换的公式,而是通过类比声波的频谱分析,帮助读者迅速建立起频域操作的直观印象。这种教学上的细微差别,极大地降低了学习曲线。此外,书中对于图像文件格式的底层结构也有所涉及,这对于需要进行底层数据读写和优化的开发者来说,是极其宝贵的补充信息。整本书的编排逻辑,仿佛一位经验丰富的老教授,耐心地引导着每一位求知者,循序渐进,扎实前行。

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这本书的封面设计得非常直观,一下子就能抓住那些对图像处理领域抱有浓厚兴趣的开发者的目光。我记得第一次拿起它的时候,就被那种专业又不失亲和力的气质所吸引。作者显然对C++的精髓有着深刻的理解,并且能将复杂的数字图像处理算法以一种极其清晰和系统化的方式呈现出来。全书的脉络梳理得非常到位,从最基础的像素操作和颜色空间转换讲起,逐步深入到更高级的滤波、边缘检测和形态学处理。对于初学者而言,它提供了一个坚实的地基,确保你在后续的学习中不会因为基础不牢而感到力不从心。更难得的是,书中大量的代码示例都经过了精心打磨,不仅功能完备,而且注释详尽,这对于我们这些需要快速将理论转化为实践的工程师来说,简直是救命稻草。我尤其欣赏作者在讲解理论背景时所采取的克制和精准,没有过多的冗余,直击要害,使得学习效率大大提高。

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