机器视觉原理及应用教程
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作者宋丽梅 朱新军 李云鹏 等编著
出版社机械工业出版社
ISBN9787111733300
出版时间2023-09
装帧平装
开本16开
定价79元
货号1203091603
上书时间2024-09-05
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目录
前言
第1章绪论
1.1机器视觉
1.1.1机器视觉的发展
1.1.2机器视觉与其他领域的关系
1.2机器视觉研究的任务、基本内容、应用领域与困难
1.2.1任务
1.2.2基本内容
1.2.3应用领域
1.2.4困难
1.2.5机器视觉与人的视觉关系
1.3马尔视觉理论
1.3.1视觉信息加工过程
1.3.2视觉系统研究的三个层次
1.3.3视觉系统处理的三个阶段
1.4机器视觉与计算成像
1.4.1单光子成像
1.4.2单像素成像
1.4.3偏振成像
1.4.4光场成像
1.4.5事件相机
【本章小结】
【课后习题】
第2章相机成像与标定
2.1射影几何与几何变换
2.1.1空间几何变换
2.1.2三维到二维投影
2.2相机标定基础
2.2.1线性模型
2.2.2非线性模型
2.2.3空间坐标系及变换
2.3相机标定方法
2.3.1Tsai相机标定
2.3.2DLT标定
2.3.3张正友标定
2.3.4PNP标定
2.4相机标定的MATLAB与OpenCV实现
2.4.1MATLAB棋盘格标定
2.4.2OpenCV棋盘格标定
2.5圆形板标定方法
2.5.1单目相机标定
2.5.2双目相机标定
2.6单相机与光源系统标定
2.6.1背景
2.6.2原理与方法
2.7案例-机器人手眼标定
2.7.1机械臂坐标系
2.7.2手眼标定
【本章小结】
【课后习题】
第3章双目立体视觉
3.1双目立体视觉原理
3.1.1双目立体视觉测深原理
3.1.2极线约束
3.2双目立体视觉系统
3.2.1双目立体视觉系统分析
3.2.2平行光轴的系统结构
3.2.3非平行光轴的系统结构
3.2.4双目立体视觉的精度分析
3.3图像特征点
3.3.1SIFT特征点
3.3.2SURF特征点
3.3.3ORB特征点
3.3.4基于深度学习的特征点
3.4立体匹配
3.4.1稀疏匹配
3.4.2稠密匹配
3.5案例-双目立体视觉实现深度测量
3.5.1相机标定
3.5.2实验图片采集和矫正
3.5.3圆心坐标提取
3.5.4视差和深度计算
3.5.5计算三维坐标并三维输出空间位置
3.6双目立体成像
3.6.1立体摄相机原理
3.6.2立体摄相机拍摄技术
3.7案例-双目立体视觉三维测量
3.7.1相机标定
3.7.2立体匹配
3.7.3三维重建
3.8案例-基于深度网络的自由双目三维重建
3.8.1实验系统
3.8.2立体匹配实验
3.8.3点云拼接
【本章小结】
【课后习题】
第4章面结构光三维视觉
4.1单幅相位提取方法
4.1.1窗傅里叶变换法
4.1.2窗傅里叶脊法
4.1.3二维连续小波变换法
4.1.4BEMD法
4.1.5VMD法
4.1.6变分图像分解法
4.2多幅相位提取方法
4.3相位展开方法
4.3.1格雷码
4.3.2外差多频
4.3.3三频相位展开方法
4.3.4双互补相位编码
4.4案例-基于条纹投影结构光三维扫描仪的牙模扫描
4.5案例-鞋底打磨
【本章小结】
【课后习题】
第5章线结构光三维测量
5.1线结构光提取
5.1.1线结构光特点
5.1.2线结构光中心线提取方法研究
5.2单目线结构光测量原理
5.2.1激光三角法简介
5.2.2单目线结构光的光平面标定方法
5.2.3系统设计与搭建
5.2.4结果与分析
5.3双目线结构光测量原理
5.3.1外极线约束原理
5.3.2系统设计与搭建
5.4三维人体扫描
5.4.1激光三角法应用于三维人体扫描仪
5.4.2三维人体扫描仪的系统构成
5.4.3系统设计与搭建
5.5结构光引导的大型压力容器内部焊接系统
5.5.1系统总体方案
5.5.2结构光视觉传感系统设计
5.5.3系统软件设计与搭建
5.5.4结果与分析
【本章小结】
【课后习题】
第6章深度相机三维测量
6.1飞行时间测量方法
6.1.1深度相机基本原理
6.1.2相位解调技术
6.2散斑结构光测量方法
6.2.1双目测量方法
6.2.2单目测量方法
6.3激光雷达测量方法
6.3.1激光雷达测距原理
6.3.2激光雷达三维形貌测量原理
6.3.3车载激光雷达
6.3.4激光雷达生成点云
6.4视觉SLAM
6.4.1经典视觉SLAM
6.4.2视觉SLAM方法
6.5案例-RGB-D视觉SLAM地图重建
6.5.1前端算法设计
6.5.2后端算法设计
6.5.3实验设计与结果分析
6.6案例-大场景三维重建
6.6.1三维激光扫描技术原理
6.6.2法如三维激光扫描仪使用基本流程
6.6.3测量试验与结果
6.7案例-基于平面约束的三维重建
6.7.1技术原理
6.7.2准备工作
6.7.3实验结果
【本章小结】
【课后习题】
第7章三维形状恢复方法
7.1光度立体
7.1.1典型算法介绍
7.1.2典型算法实现
7.1.3算法实例
7.2从明暗恢复形状
7.2.1SFS问题的起源
7.2.2SFS问题的解决方案
7.2.3最小值方法
7.2.4演化方法
7.2.5局部分析法
7.2.6线性化方法
7.3从运动恢复形状
7.3.1光流与运动场
7.3.2多视图恢复形状
7.4NeRF技术
7.4.1神经辐射场简介
7.4.2体素渲染
7.4.3位置编码
7.4.4网络结构
7.4.5对比效果
7.5案例-从阴影恢复形状
7.5.1三维缺陷自动检测
7.5.2气泡大小的自动检测
7.5.3对生活物品的三维恢复
【本章小结】
【课后习题】
第8章机器视觉案例应用
8.1Open3D应用案例
8.2智能车道线检测
8.3三维机器视觉引导机器人打磨抛光
8.3.1双目视觉导引机器人自主打磨系统
8.3.2系统标定实验
8.3.3机器人自主打磨实验
8.3.4视觉引导机器人自主打磨性能评价
8.4三维机器视觉引导机器人自主焊接
8.4.1系统组成部分
8.4.2系统标定
8.4.3焊接点位提取和姿态解算
8.5机器视觉引导机器人垃圾识别与分拣
8.5.1智能垃圾分拣系统设计方案
8.5.2垃圾分拣系统的标定
8.5.3垃圾分类中的定位与目标检测
8.5.4垃圾姿态检测算法
8.5.5智能垃圾分拣系统测试
8.6车轴检测
8.6.1图像分析法
8.6.2全站仪
8.6.3加权LM算法
8.6.4车轴测量系统实验
8.7云台视觉跟踪
8.7.1云台视觉跟踪设计方法原理
8.7.2实验与分析
8.7.3云台跟踪系统测试
【本章小结】
参考文献
内容摘要
本书内容共8章。第1章为绪论，主要包括机器视觉、机器视觉研究的任务、基本内容、应用领域与困难、马尔视觉理论和机器视觉与计算成像。第2章为相机成像与标定，包括射影几何与几何变换、相机标定基础、相机标定方法、相机标定的MATLAB与OpenCV实现、圆形板标定方法和单相机与光源系统标定等。第3章为双目立体视觉，包括双目立体视觉原理及系统、图像特征点、立体匹配等内容。第4章为面结构光三维视觉，包括单幅相位提取方法和多幅相位提取方法等内容。第5章为线结构光三维测量，主要包括线结构光提取、单目与双目线结构光测量原理和三维人体扫描等内容。第6章为深度相机三维测量，主要包括飞行时间测量方法、散斑结构光测量方法、激光雷达测量方法和视觉SLAM等内容。第7章为三维形状恢复方法，主要包括光度立体、从明暗恢复形状等。第8章为机器视觉案例应用，主要包括Open3D应用案例、智能车道线检测、三维机器视觉引导机器人打磨抛光等内容。本书基础理论知识覆盖面较全，讲解过程深入浅出，可以促进学生对机器视觉知识的理解和学习；本书大部分章节都配有应用案例，包括案例的分析过程，实验设置、实验数据或程序代码及运行结果，引导读者进行机器视觉技术实际工程能力的锻炼及开拓创新意识的培养；提供完整源代码电子资源，对从事机器视觉领域项目开发的读者具有很好的参考价值；融入了科技创新、文化自信、爱国主义等思政元素，全方位培养学生的家国情怀。本书总结了机器视觉领域中优选的理论和算法，对工程应用系统的综合分析很有借鉴意义。可作为人工智能、控制科学与工程、计算机科学与技术、通信与信息工程、电子科学与技术、生物医学工程等相关专业本科生和研究生的教材，也可供从事计算机视觉、模式识别等相关领域的科技工作者和工程技术人员参考。本书是新形态教材，读者可通过扫描书中二维码观看相关知识点和授课视频。
主编推荐
本书作者将多年的工程项目开发案例写入教材，引导读者进行机器视觉技术实际工程能力的锻炼，本书在讲解机器视觉工程技术知识的同时，也弘扬了社会主义核心价值观，坚定文化自信，推进工程技术的改革创新。本书的内容的编写除了保证内容的优选性，还需要考虑讲解内容的经典性，使读者容易理解讲解内容的原理、理论知识。成像模型和透视投影模型中借鉴《Robot Vision》的思路和方法。使学生掌握摄像机标定、空间坐标系、相机坐标系等基础知识和内容。在案列的程序设计方面，采用Matlab和OpenCV (C++)语言同时实现，加强学生对程序的编写、算法实现的能力，从而增强其在机器视觉方面的软件开发能力。此外，本书还增加了微软Kinect，以及Intel Real Sense产品在机器学习方面的具体应用实例
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