Atitit 图像处理和计算机视觉的分类三部分图像处理图像分析计算机视觉

我们所说的图像处理实际上就是数字图像处理，是把真实世界中的连续三维随机信号投影到传感器的二维平面上，采样并量化后得到二维矩阵。数字图像处理就是二维矩阵的处理，而从二维图像中恢复出三维场景就是计算机视觉的主要任务之一。这里面就涉及到了图像处理所涉及到的三个重要属性：连续性，二维矩阵，随机性。所对应的数学知识是高等数学（微积分），线性代数（矩阵论），概率论和随机过程。这三门课也是考研数学的三个组成部分，构成了图像处理和计算机视觉最基础的数学基础。如果想要更进一步，就要到网上搜搜林达华推荐的数学书目了。

1.2.2. 2. 信号处理

图像处理其实就是二维和三维信号处理，而处理的信号又有一定的随机性，因此经典信号处理和随机信号处理都是图像处理和计算机视觉中必备的理论基础。

1.2.2.1. 2.1经典信号处理

1.2.2.2. 2.2随机信号处理

1.2.2.3. 2.3 小波变换

1.2.2.4. 2.4 信息论

1.3. 四、图像处理与分析

本章主要讨论图像处理与分析。虽然后面计算机视觉部分的有些内容比如特征提取等也可以归结到图像分析中来，但鉴于它们与计算机视觉的紧密联系，以及它们的出处，没有把它们纳入到图像处理与分析中来。同样，这里面也有一些也可以划归到计算机视觉中去。这都不重要，只要知道有这么个方法，能为自己所用，或者从中得到灵感，这就够了。

1.3.1. 1. Bilateral Filter

Bilateral Filter俗称双边滤波器是一种简单实用的具有保持边缘作用的平缓滤波器，由Tomasi等在1998年提出。它现在已经发挥着重大作用，尤其是在HDR领域。

[1998 ICCV] Bilateral Filtering for Gray and Color Images

[2008 TIP] Adaptive Bilateral Filter for Sharpness Enhancement and Noise Removal

1.3.2. 2. Color

如果对颜色的形成有一定的了解，能比较深刻的理解一些算法。这方面推荐冈萨雷斯的数字图像处理中的相关章节以及Sharma在Digital Color Imaging Handbook中的第一章“Color fundamentals for digital imaging”。跟颜色相关的知识包括Gamma，颜色空间转换，颜色索引以及肤色模型等，这其中也包括著名的EMD。

1.3.3. 3. Compression and Encoding

个人以为图像压缩编码并不是当前很热的一个话题，原因前面已经提到过。这里可以看看一篇对编码方面的展望文章

[2005 IEEE] Trends and perspectives in image and video coding

1.3.4. 4. Contrast Enhancement

对比度增强一直是图像处理中的一个恒久话题，一般来说都是基于直方图的，比如直方图均衡化。冈萨雷斯的书里面对这个话题讲的比较透彻。这里推荐几篇个人认为不错的文章。

1.3.5. 5. Deblur (Restoration)

图像恢复或者图像去模糊一直是一个非常难的问题，尤其是盲图像恢复。港中文的jiaya jia老师在这方面做的不错，他在主页也给出了可执行文件。这方面的内容也建议看冈萨雷斯的书。这里列出了几篇口碑比较好的文献，包括古老的Richardson-Lucy方法，几篇盲图像恢复的综述以及最近的几篇文章，尤以Fergus和Jiaya Jia的为经典。

1.3.6. 6. Dehazing and Defog

严格来说去雾化也算是图像对比度增强的一种。这方面最近比较好的工作就是He kaiming等提出的Dark Channel方法。这篇论文也获得了2009的CVPR 最佳论文奖。2这位003年的广东高考状元已经于2011年从港中文博士毕业加入MSRA（估计当时也就二十五六岁吧），相当了不起。

1.3.7. 7. Denoising

图像去噪也是图像处理中的一个经典问题，在数码摄影中尤其重要。主要的方法有基于小波的方法和基于偏微分方程的方法。

1.3.8. 8. Edge Detection

边缘检测也是图像处理中的一个基本任务。传统的边缘检测方法有基于梯度算子，尤其是Sobel算子，以及经典的Canny边缘检测。到现在，Canny边缘检测及其思想仍在广泛使用。关于Canny算法的具体细节可以在Sonka的书以及canny自己的论文中找到，网上也可以搜到。最快最直接的方法就是看OpenCV的源代码，非常好懂。在边缘检测方面，Berkeley的大牛J Malik和他的学生在2004年的PAMI提出的方法效果非常好，当然也比较复杂。在复杂度要求不高的情况下，还是值得一试的。MIT的Bill Freeman早期的代表作Steerable Filter在边缘检测方面效果也非常好，并且便于实现。这里给出了几篇比较好的文献，包括一篇最新的综述。边缘检测是图像处理和计算机视觉中任何方向都无法逃避的一个问题，这方面研究多深都不为过。

1.3.9. 9. Graph Cut

基于图割的图像分割算法。在这方面没有研究，仅仅列出几篇引用比较高的文献。这里又见J Malik，当然还有华人杰出学者Jianbo Shi，他的主页非常搞笑，在醒目的位置标注Do not fly China Eastern Airlines ... 看来是被坑过，而且坑的比较厉害。这个领域，俄罗斯人比较厉害。

1.3.10. 10. Hough Transform

虽然霍夫变换可以扩展到广义霍夫变换，但最常用的还是检测圆和直线。这方面同样推荐看OpenCV的源代码，一目了然。Matas在2000年提出的PPHT已经集成到OpenCV中去了。

1.3.11. 11. Image Interpolation

图像插值，偶尔也用得上。一般来说，双三次也就够了

[2000 TMI] Interpolation revisited

1.3.12. 12. Image Matting

也就是最近，我才知道这个词翻译成中文是抠图，比较难听，不知道是谁开始这么翻译的。没有研究，请看文章以及Richard Szeliski的相关章节。以色列美女Levin在这方面有两篇PAMI。

1.3.13. 13. Image Modeling

图像的统计模型。这方面有一本专门的著作Natural Image Statistics

1.3.14. 14. Image Quality Assessment

在图像质量评价方面，Bovik是首屈一指的。这位老师也很有意思，作为编辑出版了很多书。他也是IEEE的Fellow

1.3.15. 15. Image Registration

图像配准最早的应用在医学图像上，在图像融合之前需要对图像进行配准。在现在的计算机视觉中，配准也是一个需要理解的概念，比如跟踪，拼接等。在KLT中，也会涉及到配准。这里主要是综述文献。

1.3.16. 16. Image Retrieval

图像检索曾经很热，在2000年之后似乎消停了一段时间。最近各种图像的不变性特征提出来之后，再加上互联网搜索的商业需求，这个方向似乎又要火起来了，尤其是在商业界，比如淘淘搜。这仍然是一个非常值得关注的方面。而且图像检索与目标识别具有相通之处，比如特征提取和特征降维。这方面的文章值得一读。在最后给出了两篇Book chapter，其中一篇还是中文的。

1.3.17. 17. Image Segmentation

图像分割，非常基本但又非常难的一个问题。建议看Sonka和冈萨雷斯的书。这里给出几篇比较好的文章，再次看到了J Malik。他们给出了源代码和测试集，有兴趣的话可以试试。

1.3.18. 18. Level Set

大名鼎鼎的水平集，解决了Snake固有的缺点。Level set的两位提出者Sethian和Osher最后反目，实在让人遗憾。个人以为，这种方法除了迭代比较费时，在真实场景中的表现让人生疑。不过，2008年ECCV上的PWP方法在结果上很吸引人。在重初始化方面，Chunming Li给出了比较好的解决方案

1.3.19. 19. Pyramid

其实小波变换就是一种金字塔分解算法，而且具有无失真重构和非冗余的优点。Adelson在1983年提出的Pyramid优点是比较简单，实现起来比较方便。

1.3.20. 20. Radon Transform

Radon变换也是一种很重要的变换，它构成了图像重建的基础。关于图像重建和radon变换，可以参考章毓晋老师的书，讲的比较清楚。

1.3.21. 21. Scale Space

尺度空间滤波在现代不变特征中是一个非常重要的概念，有人说SIFT的提出者Lowe是不变特征之父，而Linderburg是不变特征之母。虽然尺度空间滤波是Witkin最早提出的，但其理论体系的完善和应用还是Linderburg的功劳。其在1998年IJCV上的两篇文章值得一读，不管是特征提取方面还是边缘检测方面。

1.3.22. 22. Snake

活动轮廓模型，改变了传统的图像分割的方法，用能量收缩的方法得到一个统计意义上的能量最小（最大）的边缘。

1.3.23. 23. Super Resolution

超分辨率分析。对这个方向没有研究，简单列几篇文章。其中Yang Jianchao的那篇在IEEE上的下载率一直居高不下。

1.3.24. 24. Thresholding

阈值分割是一种简单有效的图像分割算法。这个topic在冈萨雷斯的书里面讲的比较多。这里列出OTSU的原始文章以及一篇不错的综述。

1.3.25. 25. Watershed

分水岭算法是一种非常有效的图像分割算法，它克服了传统的阈值分割方法的缺点，尤其是Marker-Controlled Watershed，值得关注。Watershed在冈萨雷斯的书里面讲的比较详细。

1.4. 参考资料

图像处理与计算机视觉的经典书籍 - JUST DO IT - 博客频道 - CSDN.NET.html

作者:: 绰号:老哇的爪子claw of Eagle 偶像破坏者Iconoclast image-smasher

捕鸟王"Bird Catcher 王中之王King of Kings 虔诚者Pious 宗教信仰捍卫者 Defender Of the Faith. 卡拉卡拉红斗篷 Caracalla red cloak

简称：： Emir Attilax Akbar 埃米尔阿提拉克斯阿克巴

全名：：Emir Attilax Akbar bin Mahmud bin attila bin Solomon bin adam Al Rapanui 埃米尔阿提拉克斯阿克巴本马哈茂德本阿提拉本所罗门本亚当阿尔拉帕努伊

常用名：艾提拉（艾龙）， EMAIL:1466519819@qq.com

头衔：uke总部o2o负责人，全球网格化项目创始人，

uke宗教与文化融合事务部部长， uke宗教改革委员会副主席

，Uke部落首席大酋长，

uke制度与重大会议委员会委员长，uke保安部首席大队长,uke制度检查委员会副会长，

奶牛科技cto ，uke 首席cto 技术总监研发总监研发主管部门总监

uke波利尼西亚区大区连锁负责人汤加王国区域负责人。

uke克尔格伦群岛区连锁负责人，莱恩群岛区连锁负责人，

uke布维岛和南乔治亚和南桑威奇群岛大区连锁负责人

Uke软件标准化协会理事长理事长 Uke 数据库与存储标准化协会副会长

uke出版社编辑总编

uke终身教育学校副校长 Uke医院与医学院方面的创始人度假村首席大村长

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