Learning-Based Robot Vision: Principles and Applications (平装)

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出版者:1 edition (2001年6月1日)
作者:Josef Pauli
出品人:
页数:288
译者:
出版时间:2001-6
价格:110.0
装帧:平装
isbn号码:9783540421085
丛书系列:
图书标签:
  • 机器人视觉
  • 机器学习
  • 计算机视觉
  • 机器人学
  • 图像处理
  • 深度学习
  • 感知
  • 人工智能
  • 算法
  • 应用
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This book provides the background and introduces a practical methodology for developing autonomous camera-equipped robot systems which solve deliberate tasks in open environments based on their competences acquired from training, interaction, and learning in the real task-relevant world; visual demonstration and neural learning for the backbone for acquiring the situated competences. The author verifies the practicability of the proposed methodology by presenting a structured case study including high-level sub-tasks such as localizing, approaching, grasping, and carrying objects.

《智能机器人视觉:原理与实践》 在日新月异的机器人技术浪潮中,赋予机器人“看”的能力,并使其能够理解所见,是实现其自主性和智能化的关键。本书《智能机器人视觉:原理与实践》正是围绕这一核心目标,深入探讨了驱动现代机器人视觉系统发展的 fundamental principles 和 cutting-edge applications。 本书并非一篇简单的技术手册,而是旨在构建一个系统性的知识框架,帮助读者从根本上理解机器人如何感知、理解并与视觉世界互动。它详细阐述了从最基础的图像获取、处理,到复杂的场景理解、目标识别,以及最终应用于机器人导航、抓取、交互等一系列核心技术。 核心内容概述: 第一部分:机器人视觉基础 图像的形成与表示: 本部分将从相机模型、投影几何原理出发,讲解图像如何从三维世界映射到二维平面。读者将深入理解相机标定(内参、外参)的原理和方法,以及不同图像表示(如灰度图、彩色图、深度图)的特点和适用场景。 图像预处理技术: 为了提取有用的信息,原始图像往往需要经过一系列预处理。本书将详细介绍噪声去除(高斯滤波、中值滤波)、对比度增强(直方图均衡化)、边缘检测(Sobel、Canny算子)等经典算法,并探讨它们在机器人视觉任务中的重要作用。 特征提取与描述: 机器人需要在图像中找到关键的“点”,以便进行匹配和跟踪。我们将介绍SIFT、SURF、ORB等局部特征点提取和描述符,以及它们在物体识别、图像配准等任务中的应用。 图像分割与目标检测: 区分图像中的不同物体是理解场景的前提。本书将涵盖阈值分割、区域生长、图割等传统分割方法,并深入探讨基于机器学习的物体检测框架,如HOG+SVM、R-CNN系列、YOLO、SSD等,解析它们的工作机制和发展历程。 第二部分:深度学习驱动的机器人视觉 卷积神经网络(CNN)的原理: 随着深度学习的兴起,CNN已成为机器人视觉领域的基石。本书将从基础的感知机、多层感知机入手,逐步讲解卷积层、池化层、激活函数、全连接层等CNN的核心组成部分,以及反向传播算法的原理。 主流CNN模型详解: 我们将详细解析AlexNet、VGG、GoogLeNet、ResNet等经典CNN架构,理解它们如何通过堆叠更深的层、引入残差连接等方式提升性能。同时,也会介绍Transformer在视觉领域的应用,如Vision Transformer。 目标检测与实例分割的深度学习方法: 针对目标检测,本书将深入分析R-CNN家族、YOLO系列、SSD等单阶段和双阶段检测器的优化策略和最新进展。对于更精细的实例分割,将介绍Mask R-CNN等方法。 语义分割与全景分割: 理解图像中每个像素的类别是场景理解的关键。我们将讲解FCN、U-Net、DeepLab等语义分割模型,以及将实例分割和语义分割结合的全景分割概念。 第三部分:机器人视觉的实际应用 SLAM(同步定位与地图构建): 这是机器人自主导航的核心技术。本书将详细介绍视觉SLAM(vSLAM)的原理,包括特征点法(ORB-SLAM)、直接法(LSD-SLAM, DSO)以及半直接法。读者将了解如何通过相机数据实时构建环境地图并确定机器人的自身位置。 物体识别与跟踪: 机器人在复杂环境中需要识别和跟踪特定的物体,例如用于抓取任务的物体,或避障的目标。本书将讲解基于深度学习的物体识别模型如何应用于机器人,以及多目标跟踪算法(如Deep SORT)的实现。 三维重建与场景理解: 从二维图像重构三维场景,是机器人进行空间交互和规划的基础。我们将探讨立体视觉、多视角立体(MVS)、以及基于深度学习的点云生成技术。同时,也会介绍如何利用场景图、关系图等方式进行更深层次的场景理解。 人机交互中的视觉技术: 机器人需要理解人类的姿态、手势、表情等信息以实现更自然的交互。本书将介绍人体姿态估计、手势识别、面部识别等技术,并探讨它们在机器人助手、服务机器人等领域的应用。 机器人抓取与操作: 视觉在机器人抓取任务中至关重要。我们将讲解如何利用视觉信息进行物体重定位、姿态估计,并介绍基于深度学习的抓取点预测和抓取策略规划。 本书的特点: 理论与实践并重: 本书不仅深入剖析了各项技术的理论基础,更提供了丰富的实践指导,帮助读者将所学知识转化为实际应用。 前沿技术覆盖: 紧跟机器人视觉领域的最新发展,详细介绍了深度学习在这一领域的革命性影响。 系统性知识体系: 从基础概念到高级应用,本书构建了一个全面而系统的知识体系,适合不同层次的读者。 清晰的逻辑结构: 各章节之间逻辑严谨,循序渐进,易于读者理解和掌握。 无论您是机器人领域的初学者,还是希望深入了解智能机器人视觉技术的工程师、研究人员,抑或是对未来机器人发展充满好奇的爱好者,《智能机器人视觉:原理与实践》都将是您不可或缺的学习伙伴,带领您探索机器人“看见”的奥秘,并开启智能机器人发展的新篇章。

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读后感

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用户评价

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作为一名跨界研究者,我一直努力寻找一本能够系统性梳理“学习范式”如何融入传统机器人视觉领域的著作。这本书恰好填补了我的空白。它并没有盲目追捧最新的深度学习热潮,而是批判性地考察了传统几何视觉方法的局限性,以及深度学习技术如何精准地弥补了这些不足。作者对“可解释性”的坚持尤其打动我。在介绍基于神经网络的特征提取和目标检测时,他没有回避深度模型“黑箱”的争议,而是花笔墨探讨了如何利用注意力机制、可微分渲染等技术,增强模型的可解释性和可信赖度,这对于开发安全关键型的自主系统至关重要。书中对合成数据和Sim-to-Real迁移的章节,更是站在了未来机器人训练的前沿。他详细论述了如何构建高质量的仿真环境,并确保从仿真中学到的知识能够有效地泛化到真实物理世界,这绝对是当前该领域最热门也最具挑战性的研究方向之一。这本书的视野广阔而深入,绝对是引领未来研究方向的指南针。

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我花了整整一个周末的时间来消化第一部分的内容,坦白说,这本书的阅读体验是极具挑战性却又无比充实的。它没有丝毫敷衍,对每一个核心算法的理论基础都进行了深入的挖掘和详尽的推导,绝非市面上那些浮于表面的“速成读物”。例如,在讨论SLAM(即时定位与地图构建)时,作者并没有停留在介绍主流框架,而是追溯了其背后的概率论和优化理论根源,这迫使我不得不重新翻出尘封已久的高等数学教材进行温习。这种“刨根问底”的写作风格,虽然提高了阅读门槛,但一旦跨越,你对该领域的理解深度将是质的飞跃。我尤其欣赏作者在引入新概念时所采用的类比手法,它们往往来源于工程实践中最直观的场景,极大地降低了抽象概念的理解难度。这本书的强大之处在于,它能同时满足初学者建立坚实地基的需求,以及资深工程师寻找前沿技术突破口的目标。读完后,我感觉自己对机器人的“眼睛”有了更深刻、更本质的认识,不再是停留在调用库函数的层面,而是真正理解了“为什么”和“如何做”。

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这本书的实战价值远超我的预期。我原以为它会是一本偏重理论的学术专著,但随后的章节开始展示如何将那些复杂的数学模型转化为可执行的代码逻辑,这才是真正的精华所在。作者在每个关键算法讲解之后,都提供了一系列富有启发性的编程练习或项目思路,这些不仅仅是简单的代码片段,更是对整个系统架构的宏观指导。比如,关于三维重建的部分,作者详细列出了从稀疏到稠密重建的迭代路径,并针对常见的数据噪声问题给出了稳健的解决方案。最让我惊喜的是,书中对计算效率的讨论达到了工业级标准。在嵌入式系统和实时处理日益重要的今天,如何平衡精度与速度,是所有机器人开发者面临的难题。这本书非常坦诚地讨论了GPU加速、并行计算在视觉任务中的应用,并提供了优化建议,这表明作者对当前工程界的痛点有着非常敏锐的洞察力。这本书真正做到了理论与工程的完美交融,是名副其实的“从实验室到工厂”的桥梁。

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坦率地说,这本书的价值不是用金钱可以衡量的,它代表了一种严谨的学术精神和对工程实践的深刻敬畏。它不是那种读完就能立刻炫耀新名词的书,而是需要你投入时间和精力的“硬核”读物。我发现自己常常需要对照着书本上的图示,在白板上反复演算那些公式,才能真正消化其内涵。这种沉浸式的学习过程,极大地锻炼了我的问题分解和系统设计能力。而且,这本书的参考文献列表本身就是一个高质量的知识库,它清晰地指向了该领域最具影响力的经典论文和最新的突破,为读者提供了进一步深入研究的清晰路径。我向所有严肃对待机器人视觉领域的工程师、研究生和研究人员强烈推荐这本书。它会像一位经验丰富、一丝不苟的导师,在你探索自主系统复杂世界的旅程中,提供最坚实、最可靠的理论支撑和实践指导。这本书的阅读体验,就是一场与行业顶尖智慧的深度对话。

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这本书的封面设计简直是艺术品,那种深邃的蓝色调配上简洁的几何图形,让人一眼就能感受到内容的专业性和前瞻性。我拿起它的时候,就觉得像捧着一块沉甸甸的知识宝藏。光是翻阅目录,就能感受到作者在构建知识体系上的用心良苦,从最基础的图像处理算法到复杂的深度学习模型在机器人视觉中的应用,逻辑衔接得非常流畅,丝毫没有跳跃感。它不仅仅是一本教材,更像是一本指导手册,细致地勾勒出了如何将理论知识转化为实际机器人感知系统的蓝图。阅读过程中,我经常会停下来,回味作者对一些关键概念的精妙阐述,那些晦涩难懂的数学推导,在他的笔下仿佛变得生动起来,让人茅塞顿开。特别是关于传感器融合那一章节,作者深入浅出地探讨了不同视觉模态数据如何协同工作以增强机器人的鲁棒性,这对于任何想在机器人领域深耕的人来说,都是无价的洞察。这本书的排版也极其友好,注释和图表的质量非常高,使得长时间阅读也不会感到疲劳。可以说,它的装帧和内页设计,完美地衬托了其内容的深刻与广博。

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