Digital and Image Geometry

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出版者:Springer
作者:Gilles Bertrand
出品人:
页数:453
译者:
出版时间:2002-03-05
价格:USD 79.95
装帧:Paperback
isbn号码:9783540430797
丛书系列:
图书标签:
  • 数字几何
  • 图像几何
  • 计算机图形学
  • 图像处理
  • 几何算法
  • 计算机视觉
  • 数学基础
  • 几何建模
  • 图形学
  • 图像分析
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Images or discrete objects, to be analyzed based on digital image data, need to be represented, analyzed, transformed, recovered etc. These problems have stimulated many interesting developments in theoretical foundations of image processing.

This coherent anthology presents 27 state-of-the-art surveys and research papers on digital image geometry and topology. It is based on a winter school held at Dagstuhl Castle, Germany in December 2000 and offers topical sections on topology, representation, geometry, multigrid convergence, and shape similarity and simplification.

length: (cm)23.3                 width:(cm)15.4

《数字与图像几何》 本书是一部深入探讨数字几何与图像几何交叉领域的学术专著。全书以清晰的逻辑结构,系统地阐述了该领域的核心理论、关键算法及其在实际应用中的重要价值。 第一部分:数字几何基础 本部分首先回顾了计算机图形学与几何处理领域的基础知识,为后续内容的展开奠定坚实基础。主要涵盖: 离散化与表示: 探讨了如何将连续的几何对象(如曲面、曲线)转化为离散的数字表示,包括点云、体素、网格等基本数据结构。详细介绍了各种表示方法的优缺点、适用场景及其在存储、计算效率上的考量。 拓扑与几何属性: 深入研究了离散几何对象的拓扑结构,如连通性、边界、孔洞等,并讨论了如何从离散数据中提取和计算几何属性,例如曲率、法向量、体积、面积等。 几何变换与操作: 介绍了在数字几何空间中进行的各种变换,如平移、旋转、缩放、仿射变换、投影变换等,以及常见的几何操作,如布尔运算、布线、细分、简化等。 第二部分:图像几何理论 本部分聚焦于图像中的几何信息提取与分析,将其视为一种特殊的几何数据源。核心内容包括: 像素几何与坐标系: 讲解了图像的像素网格结构、像素中心的定义,以及不同坐标系(如图像坐标系、世界坐标系、相机坐标系)之间的转换。 几何特征提取: 详细阐述了从图像中检测和描述几何特征的方法,包括边缘检测、角点检测、区域分割、形状描述符等。分析了这些特征在图像理解和识别中的作用。 几何变换在图像处理中的应用: 探讨了仿射变换、透视变换等几何变换在图像校正、图像配准、立体视觉、全景拼接等任务中的关键作用。 第三部分:数字几何与图像几何的融合 本部分是本书的核心,旨在揭示数字几何与图像几何之间的深刻联系,以及如何利用这些联系解决复杂问题。 从图像到数字几何: 探讨了如何从图像数据重构三维数字几何模型。这包括: 单目三维重建: 基于单张图像,利用深度学习、纹理分析、阴影推断等技术估计场景深度信息,并生成点云或网格模型。 多目三维重建: 利用立体视觉原理,通过匹配多张不同视角的图像,计算像素的视差,从而恢复场景的三维结构。详细介绍了对应原理、相机标定、不匹配点去除等关键技术。 结构光与深度相机: 介绍利用主动光学方法(如结构光投影、飞行时间(ToF)传感器)直接获取深度图像,并将其转化为点云或网格模型。 数字几何模型在图像生成与处理中的应用: 基于模型的图像合成: 利用已有的三维数字模型,通过渲染技术生成逼真的二维图像。探讨了光照模型、材质属性、渲染管线等。 图像增强与修复: 利用场景的三维几何信息,对图像进行超分辨率、去噪、去模糊、图像修复等操作。 虚拟现实与增强现实: 介绍如何将数字几何模型与真实图像融合,创建沉浸式的虚拟或增强现实体验。 图像引导的几何处理: 阐述了如何利用图像信息来指导数字几何模型的处理。例如,利用图像的纹理信息进行网格的纹理映射,利用图像的分割结果指导几何模型的分割,利用用户绘制的草图或标记引导模型的编辑。 第四部分:高级主题与前沿研究 本部分进一步拓展了本书的讨论范围,涵盖了一些更具挑战性和前瞻性的研究方向。 机器学习与几何: 探讨了深度学习在几何分析、形状识别、模型生成、点云分割等任务中的最新进展。介绍了卷积神经网络(CNN)、图神经网络(GNN)等模型在处理几何数据方面的优势。 几何表示学习: 关注如何学习几何数据的低维嵌入表示,以便于更高效的几何推理和分析。 实时几何处理: 针对实时应用需求,如游戏、交互式模拟等,介绍了高效的几何算法和数据结构。 医学图像几何分析: 重点关注数字几何和图像几何在医学影像(如CT、MRI)分析中的应用,包括器官分割、病灶检测、手术导航等。 物理仿真中的几何: 探讨了在物理仿真(如流体动力学、刚体动力学)中,几何模型如何影响仿真精度和效率,以及离散化对物理过程的影响。 结论 《数字与图像几何》系统地梳理了数字几何和图像几何两个密切相关领域的理论与方法。本书不仅为该领域的初学者提供了坚实的基础知识,也为该领域的研究人员提供了深入的理论探讨和前沿的解决方案。本书的编写力求严谨、全面,并兼顾了理论深度与实践应用,旨在促进该领域的研究与发展。

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关于这本书的参考价值和引用系统,我必须给予高度评价。作为一本涉及基础理论的专著,其参考文献的广度和时效性是衡量其学术地位的重要标尺。《Digital and Image Geometry》在这方面表现得极其出色。我发现它不仅收录了早期奠基性的经典著作,如Minkowski的几何学思想,还对近十年内发表在顶级会议和期刊上的最新成果给予了恰当的引用和讨论。这使得这本书立刻从一本单纯的教材,升级成了一份极具生命力的研究参考工具。特别是在讨论离散微分几何的章节中,作者引用的几篇论文,正是解决我目前工作中一个关键瓶颈所在的方向。我甚至根据书中的线索,去追踪了其中一位引用作者的近期工作,发现其研究思路正是这本书所铺设的理论路径的自然延伸。对于一个希望将前沿研究与坚实理论基础结合起来的读者来说,这本书提供了一张清晰的、通往知识前沿的路线图,避免了在浩瀚的文献海洋中迷失方向。

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这本书的章节逻辑编排简直是一次精妙的数学旅行。它并不是那种按部就班、线性推进的教材,而更像是一部精心设计的探险地图。我注意到,作者非常擅长使用“承上启下”的例子来连接看似毫不相关的两个领域。比如,在前面对欧几里得空间中连续函数的讨论之后,紧接着就引入了格点上的最优近似问题,并巧妙地将线性代数中的投影概念无缝对接进来。这种跨学科的联结能力,让原本晦涩的纯几何概念立刻在图像处理的语境下找到了实在的落脚点。更让我欣赏的是,每当引入一个新的核心定理时,作者总会附带几个来自不同应用场景的“案例剖析”,这些剖析不是简单的应用展示,而是深入到该应用中几何约束条件的具体体现。这使得理论不再是悬浮在空中的,而是紧密地扎根于我们日常能接触到的视觉数据处理之中,极大地提升了阅读的趣味性和代入感,让我感觉自己不再是在单纯地学习一门学科,而是在掌握一种看世界的全新思维框架。

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我第一次拿起这本《Digital and Image Geometry》时,立刻被它对基础概念的阐述深度所震撼。我背景偏向应用侧,之前对许多图像处理中的“黑箱”操作,缺乏对其底层几何基础的透彻理解。市面上很多入门书籍只是简单地罗列公式,但这本书却仿佛带你回到了起点,从最基本的离散点集和拓扑结构开始,像搭积木一样,层层递进地构建起现代数字几何的宏伟殿堂。特别是关于采样定理和量化误差的讨论部分,作者没有急于跳到复杂的傅里叶分析,而是花费了大量篇幅来探讨像素化过程本身带来的信息丢失与重构的可能性。这种“慢工出细活”的教学方式,极大地增强了我对后续高级章节——比如曲面重建和形态学操作——的理解韧性。对我而言,知识的深度比广度更为重要,而这本书恰恰满足了这种对“为什么”而非仅仅“怎么做”的探究欲。它迫使你停下来思考,去质疑那些被视为理所当然的几何假设,这种思维上的碰撞,远比记住一堆定理来得更有价值。

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阅读《Digital and Image Geometry》是一场对思维耐力的挑战,但回报是丰厚的。我必须坦诚,这本书的难度不低,尤其是在处理高维空间投影和非线性优化模型时,需要读者具备扎实的数学功底。它没有为了迎合初学者而刻意降低门槛,很多推导过程需要读者自己补全中间步骤,这对于习惯于“填鸭式”教育的读者来说,可能会感到吃力。然而,正是这种对读者智力的尊重和适度的“困难设置”,才造就了这本书的深度。我特别喜欢它在每一章末尾设置的“深化思考题”,这些问题往往不是简单的公式套用,而是需要读者结合不同章节的知识点进行综合分析和论证。我花了近一个月的时间,才消化完前三分之一的内容,但每当攻克一个难点时,那种豁然开朗的感觉是无与伦比的。它更像是一位严厉但公正的导师,逼着你独立思考,直到你真正内化了这些几何学的精髓,而不是仅仅停留在表面。这本书绝对是为那些追求卓越、不惧怕深度钻研的专业人士准备的。

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这本书的装帧设计实在让人眼前一亮,封面那种深沉的墨蓝配上烫金的字体,散发出一种沉静而又内敛的学术气息。我一直对手头的技术书籍有着比较高的审美要求,很多专业著作往往流于枯燥,但《Digital and Image Geometry》在视觉上做到了极佳的平衡。我是在一次偶然的机会中,在一家老牌大学的图书馆里翻到它的。当时的阅读体验,光是翻开扉页,那种纸张的质感和油墨的清香,就让人感觉这不是一本普通的教科书,而更像是一件精心打磨的艺术品。尽管我主要关注的是算法实现而非纯理论,但这种对细节的考究,让我对作者的严谨态度有了一个初步的、非常正面的印象。我尤其欣赏它在章节排版上采用的留白艺术,使得即使是面对复杂公式和密集图表时,视觉疲劳感也得到了极大的缓解。它不只是冷冰冰的知识载体,更像是邀请你进入一个有条理、有美感的几何世界进行探索的向导。这本书的厚度适中,拿在手上沉甸甸的,给人一种内容充实、值得信赖的感觉,让人忍不住想立刻坐下来,沉浸其中,去揭开它所蕴含的那些深奥的数学真谛。

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