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出版者:北京希望电子出版社

作者:金晓明

出品人:

页数:328

译者:

出版时间:2001-6-1

价格:29.00元

装帧:平装(无盘)

isbn号码:9787302044406

丛书系列:

图书标签:

• Painter
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《数字图像处理与高级图形技术：从理论到实践》 内容简介 本书旨在为读者提供一个全面而深入的数字图像处理与高级图形技术学习路径，内容涵盖了从基础理论到前沿应用的多个关键领域。我们摒弃了特定软件版本的局限性，专注于构建坚实的数学基础和通用的算法理解，使读者能够应对未来技术栈的任何变化。 全书共分为六大部分，结构清晰，层层递进。 --- 第一部分：数字图像处理的数学基础与信号处理原理 (约 300 字) 本部分为后续所有高级操作奠定理论基石。我们从人眼视觉系统的工作原理入手，详细阐述了数字图像的采样、量化过程中的信息损失与恢复问题。重点深入探讨了傅里叶变换（Fourier Transform）在图像处理中的核心地位，包括一维、二维离散傅里叶变换（DFT/FFT）的推导及其在频域分析中的应用。 此外，我们对小波分析（Wavelet Analysis）进行了详尽的介绍，对比了其相对于傅里叶变换在时频局部化方面的优势，这是理解图像压缩和去噪的关键。信号的卷积定理、相关性分析被用以解释滤波器设计的本质。通过引入概率论和统计学基础，读者将掌握图像噪声模型的建立（如高斯噪声、椒盐噪声）以及如何通过统计方法对其进行有效抑制。本部分强调了数学模型的严谨性，确保读者理解“为什么”这些技术有效，而非仅仅停留在“如何使用”的层面。 --- 第二部分：图像增强与复原的经典与现代方法 (约 350 字) 本部分聚焦于提升图像质量的实用技术。在空间域增强方面，详细解析了直方图均衡化、限制对比度自适应直方图均衡化（CLAHE）的实现细节与参数调优。对各种空间滤波器，如均值、中值、拉普拉斯算子以及非线性滤波器（如双边滤波）的数学原理进行了深入剖析，并辅以实例说明它们在锐化和边缘检测中的适用性。 进入频率域增强，本书讲解了理想低通/高通滤波器、巴特沃斯滤波器（Butterworth）以及高斯滤波器的设计准则，并着重探讨了提升式滤波器的构建，以平衡平滑与细节保留。 图像复原部分则侧重于解决模糊问题。对退化模型的建立（点扩散函数 PSF）进行了详尽讨论。核心内容覆盖了维纳滤波（Wiener Filter）的最小均方误差（MMSE）原理及其在噪声和模糊并存时的应用。对于更复杂的盲解卷积问题，我们引入了迭代算法的初步概念，为读者理解现代深度学习复原模型打下基础。本章的实践目标是让读者能够根据不同的图像退化场景，选择并配置最合适的复原算法。 --- 第三部分：图像分割、特征提取与描述 (约 300 字) 有效的图像分析始于精确的分割。本部分系统介绍了分割的四大流派。阈值法（Otsu’s Method、自适应阈值）的局限性被详细剖析。区域生长法和分水岭算法的拓扑学基础被深入讲解，特别是分水岭算法中“过分割”问题的解决方案——标记控制技术。 在边缘检测方面，本书详细比较了梯度法（Sobel, Prewitt）与二阶导数法（LoG, DoG），并对Canny边缘检测算法的五步流程（降噪、梯度计算、非极大值抑制、双阈值化、边缘跟踪）进行了数学上的精确复现。 特征提取是理解图像内容的关键。本书覆盖了传统描述子，如Hu矩、Zernike矩，用于形状识别。重点介绍了兴趣点检测器，包括SIFT（尺度不变特征变换）和SURF（加速鲁棒特征）的生成过程、描述子向量的构建机制及其对仿射变换的鲁棒性，这些是构建稳健视觉系统的基石。 --- 第四部分：现代计算机图形学的核心——渲染管线与几何处理 (约 350 字) 本部分将视角转向三维世界的构建与显示。首先，我们详细解构了标准图形渲染管线（Pipeline）的七个主要阶段，从应用程序阶段到屏幕输出的每一步转换、裁剪和光栅化过程，都基于向量代数和线性变换原理进行推导。 在几何处理方面，本书深入探讨了齐次坐标系、视图变换（Viewing Transformation）、投影变换（正交投影与透视投影）的矩阵构建。曲面建模部分，重点阐述了参数曲面（如Bezier曲线、B样条曲线）的数学定义、控制点的选择对形状的影响，以及它们在计算机辅助设计（CAD）中的应用。 光照与着色是视觉真实感的关键。本书详尽讲解了Phong反射模型（环境光、漫反射、镜面反射）的数学公式，并介绍了纹理映射的原理，包括UV坐标的定义和纹理的插值方法（最近邻、双线性插补）。此外，本书还引入了更高级的光照模型，如基于物理的渲染（PBR）的基本思想，为读者理解现代实时渲染技术做好准备。 --- 第五部分：高级视觉技术：立体视觉与运动分析基础 (约 200 字) 超越静态图像，本部分探索了如何从二维图像中恢复三维信息和时间信息。 立体视觉部分，我们将重点放在了双目视觉的几何学基础。详细推导了对极几何（Epipolar Geometry）的概念，解释了本质矩阵（Essential Matrix）和基础矩阵（Fundamental Matrix）的计算过程，以及它们如何用于三角测量（Triangulation）以恢复场景深度。极线约束的应用是本节的实践核心。 运动分析基础部分，引入了光流法（Optical Flow）的概念，特别是Lucas-Kanade方法的局部运动约束方程的推导。这为理解视频序列中的物体跟踪和活动识别提供了算法层面的支持。本书旨在为后续学习运动估计、SLAM（同步定位与地图构建）等领域打下坚实的几何基础。 --- 总结 本书的教学理念是“知其所以然”。我们严格避免了对任何单一商业软件操作流程的依赖，而是致力于传授图像处理与图形学的底层算法、数学原理和设计范式。读者在完成本书学习后，将不仅具备使用现有工具的能力，更能根据实际工程需求，独立设计、实现和优化高效的视觉计算解决方案。本书面向高年级本科生、研究生以及致力于进入视觉技术领域的高级工程师。

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这本书的装帧设计真是让人眼前一亮，封面采用了一种哑光质感，搭配上鲜明的色彩组合，一下子就抓住了我的眼球。打开书本后，内页的纸张选择也相当考究，厚实且不易反光，长时间阅读下来眼睛的疲劳感明显减轻了不少。排版布局上，作者显然花了不少心思，字体大小适中，行距拿捏得恰到好处，使得大段的文字阅读起来也毫无压力。更值得称赞的是，书中插图和示例图片的质量非常高，色彩还原度极佳，线条清晰锐利，这对于一个视觉学习者来说简直是福音。我特别留意了章节之间的过渡处理，逻辑衔接得非常自然流畅，即便是初次接触这类软件的读者，也能感受到一种被温柔引导的阅读体验。从图书的物理感受上来说，它完全达到了专业工具书应有的水准，拿在手里就有一种“这是精品”的感觉。这种对细节的极致追求，让我在翻阅的最初几分钟内，就对这本书的整体内容质量产生了极高的期待。

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不得不提的是，这本书的语言风格极具个人魅力，它并非那种冷冰冰、公式化的技术文档，而是充满了作者真诚的探讨和一丝不苟的专业精神。作者在讲解过程中，时常会穿插一些基于多年实践经验的“经验之谈”或“注意事项”，这些“旁白”部分往往价值连城，它们揭示了在标准流程之外，如何规避常见陷阱，或是在特定情况下进行变通处理。行文间，可以感受到作者对这个软件的深刻理解和热爱，文字中流淌着一种将知识倾囊相授的热忱。这种富有人情味的叙述方式，极大地拉近了与读者的距离，让人感觉自己不是在阅读一本刻板的教科书，而是在与一位经验丰富的前辈进行面对面的深度交流。这种知识传递的温度感，是纯粹的工具书难以比拟的宝贵财富。

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这本书的章节结构设计得非常有层次感，它不像很多教程那样上来就堆砌复杂概念，而是采取了一种“螺旋上升”的教学法。初期的章节内容简洁明了，基本概念的引入非常温和，确保了零基础的读者能够平稳起步，建立起对软件界面的基本认知和操作习惯。随着章节的深入，内容的复杂度是逐步递增的，但这种递增是可控的，总是在前一章知识点稳固的基础上，才引入新的挑战。我注意到，作者非常擅长将一个复杂功能拆解成几个易于消化的子步骤，并通过精妙的流程图或示意图来辅助说明，这极大地降低了理解高难度模块的认知负荷。这种精心设计的学习曲线，让我在阅读时始终保持着一种“我能行”的积极心态，而不是被突如其来的难度吓退。它不仅仅是一本操作手册，更像是一位耐心的、深谙学习心理的导师。

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从内容广度和深度来看，这本书的覆盖面确实令人印象深刻，它似乎涵盖了从基础操作到行业前沿实践的几乎所有重要环节。我尤其关注到其中关于图层混合模式和色彩管理的那几章，讲解得极其透彻，不仅解释了“是什么”，更深入剖析了“为什么会这样”的底层原理，这对于追求画面质量的创作者至关重要。书中引用的案例素材也体现了极高的专业水准，它们并非是随手截取的简单图形，而是具有明确风格倾向和实际应用价值的成熟作品。这种高标准的范例，无形中提升了读者的审美起点和技术追求。更难得的是，它对软件更新迭代中的一些新特性也进行了及时的跟进和详细的说明，显示出作者对保持内容时效性的高度责任感，这在快速发展的软件领域中尤为可贵。

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我最欣赏这本书在讲解思路上的跳脱与创新，它完全没有陷入传统教程那种枯燥的“功能罗列”模式。作者似乎更倾向于通过实际的“项目驱动”来引导我们学习，每完成一个小节，似乎都能立即看到一个具体、可应用的结果，这极大地激发了我的实践欲望。比如，在讲解某种笔刷预设的构建时，它没有仅仅停留在参数的解释上，而是立刻构建了一个模拟光线追踪的场景进行演示，让我瞬间理解了参数变化背后的艺术逻辑。这种由“结果反推过程”的学习路径，比传统的“理论先行”要高效得多。此外，书中对于一些高级技巧的描述，往往采取了“秘籍”式的呈现方式，措辞精炼，直击要害，没有一句废话，这对于已经有一定基础的读者来说，简直是效率的保证。阅读过程中，我多次发现自己不自觉地停下来，拿起鼠标就开始模仿书中的操作步骤，这种强烈的代入感和即时反馈，是其他许多教程所不具备的。

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