機器視覺原理及應用教程

機器視覺的應用越來越廣泛，目前已經成功的被應用到機器人、
自動駕駛、成像和監控、視頻分析等諸多領域，甚至已將跟踪用於武器裝備等高精尖分析項目中。
本教材為讀者提供了重要的機器視覺分析及實作工具，
全書內容共9章。
第1章為基礎鋪墊，主要包括機器視覺的相關概念，機器視覺的發展、基本任務、應用領域與困難以及Marr視覺理論等；
第2章至第5章主要為機器視覺中對影像處理的核心環節，內容包括機器視覺影像處理基礎、相機成像、
相機標定以及影像復原（Shape from X）；第6章至第8章則開始重點介紹三維空間中機器視覺關鍵技術，
即雙眼立體視覺、結構光三維視覺以及深度相機；
最後第9章為機器視覺領域的應用，包括機器學習在模式識別、圖像超分辨率重建，
以及基於飛槳的百度智能車道線檢測、大場景三維重建、人體三維視覺掃描案例、
三維機器視覺引導機器人打磨拋光、自主焊接、垃圾辨識與分類等目前較受關注的應用項目。
本書配套資源齊全，可提供全部原始碼、課程PPT以及二維碼示範影片。
本書可作為普通高等院校人工智慧類、電腦類、自動化類、電氣類、
電子資訊類等專業的本科及研究生學習機器視覺及電腦視覺課程的教材，
也可以供從事人工智慧、機器視覺和影像處理等研究與應用的科技人員參考。

前言
第1章 緒論
1.1 機器視覺
1.1.1 機器視覺的發展
1.1.2 機器視覺與其他領域的關係
1.2 機器視覺研究的任務、基本內容、應用領域與困難
1.2.1 任務
1.2.2 基本內容
1.2.3 應用領域
1.2.4 困難
1.2.5 機器視覺與人的視覺關係
1.3 馬爾視覺理論
1.3.1 視覺資訊加工過程
1.3.2 視覺系統研究的三個層次
1.3.3 視覺系統處理的三個階段
1.4 機器視覺與計算成像
1.4.1 單光子成像
1.4.2 單像素成像
1.4.3 偏振成像
1.4.4 光場成像
1.4.5 事件相機
本章小結
課後習題
第2章 相機成像與標定
2.1 射影幾何與幾何變換
2.1.1 空間幾何變換
2.1.2 三維到二維投影
2.2 相機標定基礎
2.2.1 線性模型
2.2.2 非線性模型
2.2.3 空間座標系及變換
2.3 相機標定方法
2.3.1 Tsai相機標定
2.3.2 DLT標定
2.3.3 張正友標定
2.3.4 PNP標定
2.4 相機標定的MATLAB與OpenCV實現
2.4.1 MATLAB棋盤格標定
2.4.2 OpenCV棋盤格標定
2.5 圓板標定方法
2.5.1 單眼相機標定
2.5.2 雙眼相機標定
2.6 單相機與光源系統標定
2.6.1 背景
2.6.2 原理與方法
2.7 案例-機器人手眼標定
2.7.1 機械手臂座標系
2.7.2 手眼標定
本章小結
課後習題
第3章 雙眼立體視覺
3.1 雙眼立體視覺原理
3.1.1 雙眼立體視覺測深原理
3.1.2 極線約束
3.2 雙眼立體視覺系統
3.2.1 雙眼立體視覺系統分析
3.2.2 平行光軸的系統結構
3.2.3 非平行光軸的系統結構
3.2.4 雙眼立體視覺的精確度分析
3.3 影像特徵點
3.3.1 SIFT特徵點
3.3.2 SURF特徵點
3.3.3 ORB特徵點
3.3.4 基於深度學習的特徵點
3.4 立體匹配
3.4.1 稀疏匹配
3.4.2 稠密匹配
3.5 案例-雙眼立體視覺實現深度測量
3.5.1 相機標定
3.5.2 實驗圖片擷取與矯正
3.5.3 圓心座標擷取
3.5.4 視差與深度計算
3.5.5 計算三維座標並三維輸出空間位置
3.6 雙眼立體成像
3.6.1 立體攝相機原理
3.6.2 立體攝相機拍攝技術
3.7 案例-雙眼立體視覺三維測量
3.7.1 相機標定
3.7.2 立體匹配
3.7.3 三維重建
3.8 案例-基於深度網路的自由雙眼三維重建
3.8.1 實驗系統
3.8.2 立體匹配實驗
3.8.3 點雲拼接
本章小結
課後習題
第4章 面結構光三維視覺
4.1 單幅相位擷取方法
4.1.1 窗傅立葉變換法
4.1.2 窗傅立葉脊法
4.1.3 二維連續小波轉換法
4.1.4 BEMD法
4.1.5 VMD法
4.1.6 變分影像分解法
4.2 多幅相位擷取方法
4.3 相位展開法
4.3.1 格雷碼
4.3.2 外差多頻
4.3.3 三頻相位展開法
4.3.4 雙互補相位編碼
4.4 案例-基於條紋投影結構光三維掃描器的牙模掃描
4.5 案例-鞋底打磨
本章小結
課後習題
第5章 線結構光三維測量
5.1 線結構光提取
5.1.1 線結構光特性
5.1.2 線結構光中心線提取方法研究
5.2 單目線結構光測量原理
5.2.1 雷射三角法簡介
5.2.2 單目線結構光的光平面標定方法
5.2.3 系統設計與搭建
5.2.4 結果與分析
5.3 雙目線結構光測量原理
5.3.1 外極線約束原理
5.3.2 系統設計與搭建
5.4 三維人體掃描
5.4.1 雷射三角法應用於三維人體掃描儀
5.4.2 三維人體掃描儀的系統構成
5.4.3 系統設計與搭建
5.5 結構光導引的大型壓力容器內部焊接系統
5.5.1 系統總體方案
5.5.2 結構光視覺感測系統設計
5.5.3 系統軟體設計與搭建
5.5.4 結果與分析
本章小結
課後習題
第6章 深度相機三維測量
6.1 飛行時間測量方法
6.1.1 深度相機基本原理
6.1.2 相位解調技術
6.2 散斑結構光測量法
6.2.1 雙眼測量方法
6.2.2 單目測量方法
6.3 雷射雷達測量方法
6.3.1 雷射雷達測距原理
6.3.2 雷射雷達三維形貌測量原理
6.3.3 車載雷射雷達
6.3.4 雷射雷達產生點雲
6.4 視覺SLAM
6.4.1 經典視覺SLAM
6.4.2 視覺SLAM方法
6.5 案例-RGB-D視覺SLAM地圖重建
6.5.1 前端演算法設計
6.5.2 後端演算法設計
6.5.3 實驗設計與結果分析
6.6 案例-大場景三維重建
6.6.1 三維雷射掃描技術原理
6.6.2 法如三維雷射掃描器使用基本流程
6.6.3 測量試驗與結果
6.7 案例-基於平面限制的三維重建
6.7.1 技術原理
6.7.2 準備工作
6.7.3 實驗結果
本章小結
課後習題
第7章 三維形狀恢復方法
7.1