光电图像处理

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页数:149
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出版时间:2000-9
价格:12.00元
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isbn号码:9787560922461
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  • 光电图像处理
  • 图像处理
  • 光电技术
  • 图像分析
  • 数字图像处理
  • 计算机视觉
  • 模式识别
  • 信号处理
  • 光学工程
  • 图像增强
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具体描述

《光电图像处理》主要内容:图像处理的目是改善图像质量,提取有用信息,识别预定目标等。《光电图像处理》根据图像信息载体的不同,从电了学方法(以数字计算机图像处理为主线)和光学方法(以光波通过光学介质的衍射现象为主线)两个方面,较详细地阐述了各自的原理和特点,并侧重光学-电子学方法的综合应用。全书共分9章,内容主要包括图像处理的数学、光学和视觉基础,光电图像处理元件,图像的形成和预处理、区域分割、目标识别,神经网络图像处理等。各章附有相应的思考题。附录给出了用C语言编写的图像显示和边缘检测程序。

《光电图像处理》力图反映当前科学研究的新动向、新成果,在介绍光学-电子学混合图像处理时,采用了较多的科研新资料。

《光电图像处理》图书简介(独立于图书内容) 《光电图像处理》是一本旨在深入探讨光学与电子技术如何协同作用,以捕捉、分析和增强图像信息的权威著作。本书并非简单罗列技术名词,而是力求构建一个系统性的知识框架,帮助读者理解光电成像的原理、发展脉络以及在各个领域的应用。 一、 光电成像的基石:光学成像原理的溯源与发展 本书首先将读者带回光电图像处理的起点——光学成像。我们将从几何光学的基础出发,深入解析透镜、反射镜等光学元件如何聚焦光线,形成清晰的图像。这部分内容将涵盖: 几何光学基础: 光的直线传播、反射、折射定律,成像原理,像差的形成与校正(球差、彗差、像散、场曲、畸变)。我们将通过生动详实的图示和数学推导,让读者直观理解这些基本概念。 波动光学与成像: 衍射、干涉等波动光学现象如何影响成像质量,以及它们在某些特殊成像技术中的应用。我们将解释夫琅禾费衍射、菲涅尔衍射等,并探讨其与光学分辨率的内在联系。 相机与显微镜的成像系统: 从最简单的相机模型到复杂的显微镜系统,我们将分析不同成像系统的设计原理、关键技术参数(如焦距、光圈、放大倍率、数值孔径等)以及它们各自的优缺点。 新型光学元件与技术: 介绍现代光学在成像领域的创新,例如衍射光学元件(DOE)、超表面(Metasurface)、光束整形技术等,以及它们如何为提升成像质量和实现新功能提供可能。 二、 电子成像的演进:传感器技术与信号采集 光学系统捕捉到的光信息需要通过电子传感器转化为数字信号。本书将详尽阐述这一关键环节: 光电转换原理: 深入剖析不同类型光电传感器的基本工作原理,包括: CCD(Charge-Coupled Device): 详细介绍其电荷耦合机制、像素结构、读出过程以及其在低噪声、高量子效率方面的优势。 CMOS(Complementary Metal-Oxide-Semiconductor): 阐述其像素内集成放大器、快速读出速度、低功耗等特点,并对比其与CCD的优劣。 其他先进传感器: 探讨如APD(雪崩光电二极管)、SPAD(单光子雪崩二极管)、EMCCD(电子增益CCD)等在特定应用场景下的优势。 图像传感器的关键参数: 讲解影响图像质量的关键参数,如像素尺寸、量子效率(QE)、信噪比(SNR)、动态范围(DR)、满阱容量(Full Well Capacity)、读出噪声(Readout Noise)等,以及它们如何影响最终的成像效果。 信号采集与数字化: 介绍模数转换(ADC)在图像采集中的作用,以及采样率、量化深度等对图像精度的影响。 新型传感器技术: 展望如量子点传感器、多光谱/高光谱传感器、事件驱动相机(Event-based Camera)等前沿技术在光电成像领域的潜力。 三、 数字图像的构建与初步处理 电子信号经过数字化后,便成为我们可以进行后续处理的数字图像。本书将在此基础上,介绍数字图像的表示方式以及一些基础的处理技术: 数字图像的表示: 讲解图像的像素化表示,灰度图像、彩色图像(RGB、HSV、Lab等颜色空间)的构成方式,以及图像数据的存储格式(如BMP、JPEG、TIFF等)。 图像增强基础: 介绍旨在改善图像视觉效果的基础处理方法,包括: 灰度变换: 对比度拉伸、直方图均衡化、幂律变换等,以及它们如何改变图像的灰度分布。 空间域滤波: 线性滤波(均值滤波、高斯滤波)、非线性滤波(中值滤波、双边滤波),以及它们在去噪、边缘平滑方面的作用。 频率域处理初步: 介绍傅里叶变换在图像处理中的应用,如低通滤波、高通滤波,及其在平滑和锐化方面的效果。 四、 图像的分析与理解:特征提取与分割 数字图像不仅仅是像素的集合,更蕴含着丰富的信息。本书将重点阐述如何从图像中提取有用的信息,实现图像的分析与理解: 边缘检测: 介绍经典的边缘检测算子(Sobel、Prewitt、Laplacian、Canny等),分析其原理和对不同类型边缘的响应特点。 角点检测: 讲解Harris角点检测、Shi-Tomasi角点检测等算法,以及角点在图像匹配、目标跟踪中的重要性。 纹理分析: 探讨灰度共生矩阵(GLCM)、局部二值模式(LBP)等方法,用于描述和量化图像的纹理特征。 图像分割: 阈值分割: OTSU法、迭代阈值法等,实现基于灰度阈值的区域划分。 区域生长法: 基于种子点和相似性准则的区域扩展。 基于边缘的分割: 利用边缘信息构建闭合轮廓。 图割(Graph Cut)方法: 介绍其在分割问题中的应用。 深度学习在分割中的应用概述: 简要提及FCN、U-Net等在语义分割、实例分割中的突破。 五、 图像的重建与复原:去除噪声与提高质量 在实际应用中,采集到的图像往往会受到噪声、模糊等影响。本书将深入探讨图像重建与复原的技术: 图像去噪: 统计模型去噪: 均值滤波、中值滤波、维纳滤波等。 非局部均值(NL-Means)去噪: 介绍其通过搜索相似图像块来提高去噪效果的原理。 小波去噪: 利用小波变换的多尺度特性进行去噪。 深度学习去噪: 简要介绍基于神经网络的去噪方法。 图像复原: 盲去卷积: 当退化核未知时,如何估计退化核并复原图像。 运动模糊复原: 针对运动模糊的特定复原算法。 散焦模糊复原: 针对镜头散焦造成的模糊的复原。 超分辨率重建: 从低分辨率图像生成高分辨率图像的技术。 六、 光电成像的应用场景与前沿技术 本书的最后部分,将目光聚焦于光电图像处理在各行各业的广泛应用,并展望其未来发展趋势: 工业检测与自动化: 机器视觉在产品质量检测、自动化装配中的应用。 医学成像: X射线、CT、MRI、超声成像、病理图像分析等。 遥感与地理信息系统: 卫星图像、航空影像的分析与应用。 安防监控与智能交通: 人脸识别、车牌识别、行为分析等。 消费电子: 智能手机摄影、VR/AR设备等。 科学研究: 天文学、生物学、材料科学等领域的成像与分析。 前沿发展趋势: 深度学习在图像处理中的深化应用: 从特征提取到端到端解决方案。 计算成像(Computational Imaging): 通过巧妙的设计和算法,突破传统成像的限制,实现更丰富的功能。 光场(Light Field)成像: 捕捉空间和方向信息,实现焦点、视角的后处理。 3D成像与点云处理: 激光雷达、结构光等技术在三维重建中的应用。 AI赋能的光电系统: 智能传感器、自适应成像等。 通过系统性的梳理和深入的讲解,《光电图像处理》将为读者构建一个坚实的理论基础,并提供丰富的实践指导,使其能够深刻理解光电图像处理的奥秘,并将其应用于实际问题之中。本书的目标是启发读者对这一充满活力的领域进行更深入的探索,并为未来的技术创新贡献力量。

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读后感

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用户评价

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整体而言,我感觉这本书的作者不仅仅是一位理论家,更像是一位经验丰富的老工程师,他非常懂得如何将复杂的知识体系“拆解”成易于消化和吸收的单元。最后一章关于机器学习在图像处理中应用的综述,虽然篇幅相对有限,但其前瞻性却令人印象深刻。作者没有盲目追捧最新的深度学习热潮,而是先回顾了传统分类器(如SVM、Adaboost)在特征工程(比如HOG, SIFT特征)基础上的应用,然后才引入卷积神经网络(CNN)作为特征提取和分类的统一框架。这种“先打好地基,再建高楼”的教学思路,保证了即便是初学者也能理解CNN的强大之处,而不是仅仅停留在调包的层面。最让我感到欣慰的是,书中对计算效率的关注。它不止一次地提醒读者,在追求高精度的同时,不能忽略实时性要求。例如,在对比不同边缘检测算法(Sobel, Canny, LoG)时,作者不仅仅关注了检测效果,还加入了对算法复杂度(大O表示法)的简要分析,这使得这本书不仅是一本知识的传授者,更是一位指导读者进行工程决策的“智囊团”。

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这本书的结构设计,简直是一部层层递进的迷宫探险指南,引导着读者从基础的像素操作,逐步深入到复杂的特征提取和模式识别领域。尤其让我眼前一亮的是其对色彩空间转换的详尽讲解。它不仅涵盖了RGB到HSV、Lab等经典空间的转换,还深入探讨了在特定工业检测场景下,如金属表面缺陷识别,如何利用这些色彩空间的特性,将原本难以区分的纹理变化,转化为易于量化的亮度或色度差异。作者巧妙地引入了人眼视觉模型的概念,解释了为什么某些颜色变换对机器视觉系统比对人眼更加有效,这种跨学科的视角极大地拓宽了我的思路。此外,书中关于形态学处理的章节也处理得非常精妙。它没有止步于传统的膨胀和腐蚀,而是详细讲解了开运算、闭运算的组合应用,以及更高级的骨架提取算法在目标形状分析中的实际价值。通过几个高质量的插图对比,读者可以清晰地看到,仅仅通过精妙的形态学操作,就能在不依赖复杂神经网络的情况下,完成对特定形状目标的快速计数或边界定位,这对于资源受限的嵌入式系统开发而言,无疑是一本实用的“内功心法”。

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这本书的实战指导性,远远超出了我对一本理论著作的预期。特别是关于图像增强和恢复那一块的内容,简直可以作为一本独立的操作手册来使用。它清晰地划分了线性增强(如灰度拉伸、直方图均衡化)和非线性增强方法(如伽马校正、对比度拉伸)的适用场景。我特别关注了盲解卷积部分,这是处理运动模糊或失焦模糊图像的关键技术。书中详细对比了维纳滤波和Richardson-Lucy算法的优劣,并给出了在不同信噪比(SNR)条件下,哪种算法更具鲁棒性的判断依据。这些都不是简单的概念介绍,而是直接指向了优化目标函数和迭代收敛条件的具体讨论。这种深入到“如何选择最佳参数组合”的探讨,极大地提升了这本书的工具属性。对于那些正在开发工业检测系统或进行遥感图像分析的人员来说,书中所提供的关于图像配准(Image Registration)的章节,也是一个巨大的宝藏,它系统地总结了基于灰度、基于特征点的配准方法,并对它们在处理大尺度形变和光照不均时的表现进行了量化分析,非常实用。

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说实话,我最佩服作者的是其在描述算法时的那种严谨又不失灵活性的文字功底。以傅里叶变换在图像处理中的应用为例,许多书籍只是简单地展示了频域的幅度谱和相位谱,然后就略过了。但《光电图像处理》却花了整整一个部分,深入剖析了如何通过分析相位信息来重建图像的细节,以及如何利用卷积定理巧妙地实现空间域的卷积操作。作者没有采用那种冰冷的公式堆砌方式,而是通过生动的类比,将二维的傅里叶变换想象成一个“透视镜”,能够从根本上揭示图像的周期性结构和空间频率分布。更重要的是,它还触及了这些理论在实际应用中遇到的挑战,比如有限采样带来的栅格效应,以及如何通过零填充(Zero Padding)技术进行有效的插值和谱分析。这种既讲清理论的“美感”,又直面工程实践的“缺陷”的处理方式,让读者在学习时始终保持着一种清醒的认识:理论是完美的,但工程实现永远是在妥协中寻求最优解的过程。这种务实的态度,让我对这本专业的书籍产生了一种强烈的信赖感。

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初翻开这本《光电图像处理》时,我原本以为会是一本晦涩难懂的教科书,毕竟“光电”和“图像处理”这两个词汇本身就带着一股高深的科技感。然而,实际的阅读体验却出乎我的意料,它更像是一场精心策划的、从基础原理到前沿应用的视觉与逻辑之旅。作者在开篇部分,并没有急于抛出复杂的数学公式,而是先用生动的比喻,将光在介质中的传播特性,以及数字传感器如何捕捉和量化这些信息的过程,描绘得淋漓尽致。我特别欣赏它对“噪声”处理那一章节的深度挖掘。很多同类书籍仅仅将噪声视为需要消除的干扰项,但这本书却花了大量篇幅去探讨不同来源的噪声(比如散粒噪声、周期性噪声)的物理成因,并细致地对比了空域滤波和频域滤波在抑制特定噪声时的优缺点,甚至还加入了一些实际案例,比如在医疗影像增强中如何权衡去噪能力与细节保留之间的矛盾。这种对底层机理的尊重和深入探讨,让读者不仅知道“怎么做”,更明白了“为什么这么做”,极大地提升了知识的扎实度。阅读过程中,我时不时地会停下来,对照着自己工作中的一些模糊图像,尝试代入书中的理论模型进行分析,那种豁然开朗的感觉,是单纯看代码或操作手册无法给予的。

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