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出版者:Prentice Hall

作者:Linda G. Shapiro

出品人:

页数:608

译者:

出版时间:2001-2-2

价格:USD 164.00

装帧:Paperback

isbn号码:9780130307965

丛书系列:

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探寻未知：一部关于人类想象力、探索精神与宇宙奥秘的史诗 这是一部史诗般的旅程，它并非聚焦于数据、算法或冰冷的计算，而是深入人类最古老、最璀璨的特质——我们的想象力，以及它如何驱动我们不断超越已知边界，去探索那些最深邃、最神秘的领域。本书将带领读者穿越时空的洪流，从史前人类在洞穴壁画上描绘星辰的刹那，到伽利略通过简陋望远镜窥探月球的脉动，再到现代科学家借助先进技术触摸黑洞边缘的壮举。 第一章：初生之光——从心智的火花到符号的诞生 我们的故事始于人类心智初具雏形之时。当第一个个体仰望星空，好奇的种子便已种下。这并非是基于量化分析的观察，而是源于一种难以言喻的冲动，一种想要理解自己与浩瀚宇宙之间关系的渴望。本书将追溯人类早期艺术的起源，那些刻在岩石上的符号，那些描绘着神祇与自然元素的图像。这些并非是简单的记录，而是对未知世界的初步揣测，是想象力最早的具象化表达。我们将探讨那些古老的宇宙神话，它们如何试图解释昼夜交替、四季轮回，以及人类在其中扮演的角色。这些神话，尽管充满了神秘色彩，却折射出人类对秩序和意义的天然追求，是理性思考萌芽之前的独特心智活动。 第二章：理性之翼——几何的严谨与哲学的沉思 随着文明的曙光，人类开始尝试用更系统、更严谨的方式去理解世界。古希腊哲学家们对宇宙的理性思考，对数理规律的探索，为后世奠定了基础。本书将深入探讨毕达哥拉斯学派对数字和谐的迷恋，柏拉图对“理念世界”的构想，以及亚里士多德对自然世界的系统观察。我们将审视古人如何借助几何学这门抽象的语言，去勾勒出宇宙的形态，测量大地的广袤。这其中蕴含的并非是计算的技巧，而是对隐藏在表象之下的秩序和规律的深切洞察。同时，我们也将触及古老哲学中关于“存在”与“本质”的辩论，这些抽象的思辨，恰恰是人类智力不断向上攀登的证明，是对“为何如此”而非“如何实现”的深刻追问。 第三章：透镜的魔力——观测的革命与世界的重塑 文艺复兴时期，科学革命的浪潮席卷而来，其中最为关键的突破之一便是光学仪器的出现。本书将详细描绘望远镜的发明如何彻底改变了人类对宇宙的认知。伽利略对月球表面的观察，对木星卫星的发现，颠覆了自古希腊以来稳固的天体模型，将宇宙从一个精致而有限的“钟表”转化为一个浩瀚而充满未知的天体舞台。反过来，显微镜的出现则打开了微观世界的大门，让我们得以窥探生命运作的奥秘。我们将探寻这些观测工具背后的设计理念，以及它们如何帮助人类跨越肉眼所见的局限，从而重塑了我们对自身在宇宙中位置的理解。这不仅仅是科学技术的进步，更是人类突破感官束缚，拓展认知边界的壮举。 第四章：炼金术的余晖与化学的黎明 在现代化学诞生之前，炼金术曾经是人类对物质世界进行探索的另一种形式。本书将审视炼金术士们那些充满神秘主义色彩的实验，他们对元素转化的执着追求。虽然他们的理论充满谬误，但他们的实验精神、对物质细致的观察以及对各种物质性质的探索，却为后来的化学研究留下了宝贵的经验和线索。我们将探讨那些流传至今的炼金术符号和寓言，它们并非是科学公式，而是早期人类对物质变化过程的一种哲学性、象征性理解。而当化学的曙光真正降临，从拉瓦锡对氧化反应的定量研究，到门捷列夫元素周期表的构建，人类开始以一种更加系统、更加精准的方式揭示物质的构成与转化规律。这种从经验主义到科学理论的跨越，同样是对未知世界不断探索与求解的过程。 第五章：能量的律动——从蒸汽机的轰鸣到电磁的脉冲 工业革命是人类利用自然力量的又一次伟大飞跃。本书将聚焦于蒸汽机的发明及其对社会产生的深远影响。这并非是对工程学的细节分析，而是探讨人类如何通过对热能转化为机械能的理解，从而极大地拓展了生产力，改变了人类的生活方式。随后，我们将目光投向电磁学的发现，从法拉第的电磁感应实验，到麦克斯韦方程组的统一，人类揭示了电与磁之间深刻的联系，以及它们在宇宙中的普遍存在。这使得电灯、电报、电话等一系列革命性的发明得以实现，极大地缩短了时空的距离，连接了世界的各个角落。这种对能量本质的理解与驾驭，再次证明了人类非凡的创造力与改造世界的能力。 第六章：时间的织锦——相对论的哲学与量子世界的奇诡 进入二十世纪，物理学迎来了颠覆性的变革。本书将以一种哲学性的视角，探讨爱因斯坦的相对论如何彻底颠覆了我们对时间、空间和引力的传统认知。我们并非深入复杂的数学推导，而是强调相对论所带来的思维方式的转变——从绝对的时空观到相对的时空观，从经典力学的确定性到对宇宙更深层结构的理解。紧接着，我们将踏入更加奇诡的量子世界。本书将以一种生动而富有想象力的方式，描绘量子力学中那些令人匪夷所思的现象，如波粒二象性、量子叠加与量子纠缠。我们将探讨这些现象所带来的哲学思考，关于现实的本质、观察者的作用，以及我们对宇宙运作机制的理解将受到怎样的挑战。这部分将展现人类智力在面对极致微观世界时所爆发出的惊人洞察力。 第七章：生命的密码——基因的探索与意识的奥秘 本书将进一步拓展到生命科学的领域。我们将追溯人类对生命起源的思考，以及对生命本质的探索。从早期对解剖学的研究，到DNA双螺旋结构的发现，人类逐渐揭开了生命的密码。本书将描绘科学家们如何通过对基因的解读，理解生命的遗传与变异，以及如何利用这些知识去对抗疾病，甚至探索生命的延长。更重要的是，我们将深入探讨意识的奥秘。什么是意识？它是如何产生的？它与物质世界又有着怎样的联系？本书将审视科学家们在神经科学、心理学等领域的探索，以及哲学家们对意识问题的深层思考。这部分将展现人类对自身存在最为根本的追问，以及这种追问所激发出的无尽求索。 第八章：星辰大海的征途——宇宙的深处与未来的憧憬 我们的旅程最终将引向对宇宙更广阔、更遥远领域的探索。本书将描绘人类如何一步步摆脱地球的束缚，迈向星辰大海。从第一颗人造卫星的升空，到登陆月球的壮举，再到探测器深入太阳系，甚至穿越星际空间，人类从未停止对外太空的向往。我们将探讨科学家们如何利用射电望远镜聆听宇宙的低语，如何通过太空望远镜捕捉遥远星系的微光，以及如何寻找地外生命的迹象。本书将以一种宏大的视角，描绘宇宙的浩瀚与神秘，以及人类在其中渺小而又璀璨的存在。我们将展望未来的探索，对火星的殖民，对黑洞边缘的窥探，甚至对宇宙的终极命运的猜想。这并非是对工程技术的堆砌，而是对人类永不满足的好奇心与探索精神的礼赞。 结语：永恒的求索 《探寻未知》并非一部关于答案的书，而是一部关于提问的书。它描绘的是人类永恒的求索，是对未知世界无畏的探索，是对自身极限的不断挑战。从远古先民的仰望星空，到当今科学家对宇宙最深层奥秘的追问，人类的足迹遍布知识的每一个角落。本书将激励读者，去拥抱未知，去点燃心中的好奇之火，去加入这场永无止境的探索之旅，去感受人类心智所能达到的最耀眼的光芒。它告诉我们，真正的力量，并非来自于掌握已知的知识，而是来自于对未知不懈的追寻。

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深入阅读到关于图像表示和基础几何的章节后，我感觉这本书的深度开始显现出来。它对线性代数和概率论在视觉计算中的应用进行了详尽的阐述，但巧妙地将这些数学工具“情境化”了。比如，在讲解齐次坐标和透视变换时，作者不仅仅给出了矩阵公式，而是花了很大篇幅去解释为什么我们需要这些工具来模拟人眼和相机的光学特性，以及在三维重建任务中，这些变换如何确保场景的几何一致性。书中对多视图几何的讲解尤其扎实，对基本矩阵（Fundamental Matrix）和本质矩阵（Essential Matrix）的推导过程清晰而严谨，每一步的逻辑衔接都考虑到了读者的接受程度，即便是需要反复对照图示才能理解的步骤，作者也提供了足够的视觉辅助。我特别欣赏它对“鲁棒性”的强调，书中指出，真实世界的数据总是充满噪声和遮挡，因此如何设计算法来抵抗这些不完美性，比单纯追求在完美数据集上的高准确率更为重要。这种务实的工程思维贯穿始终，让这本书不仅仅停留在理论高度，更具备了指导实际项目开发的潜力。

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关于深度学习在视觉领域的应用部分，这本书的处理方式堪称教科书级别的典范。作者并未盲目追逐最新的网络架构，而是建立了一个坚实的基础，从卷积神经网络（CNN）的基本结构单元——卷积层、池化层——开始，层层递进，解释了这些组件如何有效地捕捉空间层次特征。书中对不同类型卷积（如空洞卷积、分组卷积）的优缺点分析得非常透彻，并且通过对比不同里程碑式的网络模型（如AlexNet, VGG, ResNet等）的结构演变，清晰地展示了研究人员是如何一步步优化网络深度、宽度和连接方式来解决梯度消失、过拟合等核心问题的。最让我印象深刻的是它关于“特征图可视化”的介绍，通过展示不同层级输出的特征图，直观地揭示了网络内部正在学习的“概念”，从边缘到纹理再到高层语义信息，这种可视化分析极大地增强了对黑箱模型的理解。此外，书中对迁移学习和微调策略的讨论也十分到位，为读者在资源有限的情况下利用预训练模型提供了非常实用的指导方针。

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对目标检测与分割主题的阐述，这本书展现了极高的时效性和系统性。作者没有将目标检测简单地归为一类方法，而是巧妙地将其划分为两阶段和一阶段检测器两大流派进行对比分析。对于像R-CNN系列那样精巧的两阶段方法，它详细剖析了区域提议网络（RPN）的作用及其对检测精度的提升机制；而对于YOLO和SSD这类追求实时性的单阶段方法，则侧重于讲解它们如何通过牺牲部分定位精度来换取速度上的飞跃，以及作者们为优化边界框回归损失函数所做的种种努力。在语义分割和实例分割方面，书中对FCN、U-Net以及Mask R-CNN的讲解，清晰地解释了它们在像素级别分类任务中的独特贡献。特别是对“感受野”概念的反复强调，帮助我理解了为什么深层网络在理解大目标时更具优势，而在处理小目标时会遇到困难，以及如何通过上采样或多尺度融合来解决这一问题。整体来看，这部分内容结构严谨，覆盖面广，确保读者能全面掌握当前主流视觉任务的解决方案。

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这本书在收尾部分关于3D重建、SLAM（即时定位与地图构建）以及视觉伦理的探讨，为整部作品增添了厚重的现实意义。它对SfM（运动恢复结构）和SLAM的基础理论进行了深入浅出的介绍，特别是对于BA（束调整）这一优化环节的描述，展现了系统如何通过迭代优化来收敛到一个全局最优的三维模型。这部分内容难度较高，但作者通过大量工程实践中的权衡取舍案例，使得抽象的优化问题变得可以理解和操作。更值得称赞的是，作者并未回避技术背后的社会影响。关于隐私保护、数据偏见和AI决策的不可解释性等章节，提出了许多发人深省的观点。它提醒读者，作为计算机视觉的从业者，我们肩负的不仅仅是技术实现，更要关注技术被应用到真实世界后可能带来的伦理挑战。这种将技术细节与人文关怀相结合的写作方式，让《计算机视觉》这本书超越了一本纯粹的技术手册，更像是一本指导未来视觉科学家和工程师成长的路线图。

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这本《计算机视觉》的导论部分读起来真是令人眼前一亮，作者没有直接跳入复杂的数学公式和晦涩的算法细节，而是用了一种非常贴近实际应用场景的叙事方式。开篇就探讨了视觉技术如何从科幻小说的概念一步步走入我们日常生活的方方面面，比如自动驾驶汽车如何“看”世界，医疗影像分析如何辅助诊断，甚至是增强现实（AR）应用中虚拟物体如何与真实环境无缝融合。这种宏大的视角立刻抓住了我的注意力，让人忍不住想深入了解支撑这些奇迹背后的原理。书中对早期图像处理方法的历史回顾也相当精彩，它清晰地勾勒出了从基于规则的传统方法到如今深度学习主导范式的演进脉络，使得即便是初次接触这个领域的读者，也能建立起一个稳固的知识框架，理解为什么现在的主流技术会是现在的样子，而不是简单地接受“现在的技术就是最好的”这种观点。尤其是对“特征提取”这一核心概念的阐述，它没有仅仅停留在技术定义上，而是通过生动的例子解释了机器如何从原始像素数据中抽象出有意义的“信息”，这种对底层思想的挖掘，比单纯罗列算法名称要有价值得多。整段阅读体验，更像是在听一位资深专家娓娓道来一个波澜壮阔的科学发展史，而非枯燥的教科书翻阅。

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