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出版者:东北大学出版社

作者:曾红

出品人:

页数:242

译者:

出版时间:2001-12

价格:27.00

装帧:平装

isbn号码:9787810546935

丛书系列:

图书标签:

• 单片机
• 嵌入式系统
• C语言
• 电子工程
• 微控制器
• Arduino
• AVR
• STM32
• 51单片机
• 硬件开发

图书简介：深入探索数字图像处理的奥秘 书名：数字图像处理与分析：理论、算法与实践 内容概述： 本书旨在为读者提供一个全面、深入且与时俱进的数字图像处理和分析领域的知识体系。我们摒弃了传统的、侧重于基础理论而缺乏实践指导的叙述方式，转而采用一种以问题驱动、紧密结合实际应用需求的结构进行内容组织。全书内容涵盖了从基本的图像采集与表示，到高级的图像分割、特征提取、模式识别，直至前沿的深度学习在视觉任务中的应用。 第一部分：图像基础与预处理——构建坚实的理论基石 本部分首先详细阐述了数字图像的数学本质和物理获取过程。我们不仅介绍了图像在不同色彩空间（如RGB、HSV、YUV）中的表示方法，更深入探讨了人眼视觉系统（HVS）的特性，并解释了这些特性如何指导我们进行有效的图像量化和编码。 图像采样的理论极限与实践： 详细讨论了奈奎斯特-香农采样定理在二维信号处理中的具体应用，并针对实际采集过程中存在的混叠（Aliasing）问题，提出了基于傅里叶变换域的抗锯齿技术。 噪声模型与抑制技术： 图像采集过程中的随机噪声是无法避免的。本书系统地分类了常见噪声类型（如高斯白噪声、椒盐噪声、散斑噪声等），并深入分析了它们在空间域和频率域的数学模型。针对性地，我们不仅介绍了线性滤波器（如均值、高斯滤波），更侧重于非线性空间滤波器，如双边滤波（Bilateral Filter）和中值滤波（Median Filter）的原理和参数优化，强调了在平滑噪声的同时如何最大限度地保留图像边缘信息。 图像增强： 图像增强的目标是提高人眼对图像细节的感知能力。本章内容超越了传统的直方图均衡化，重点讲解了自适应直方图均衡化（AHE）及其限制对比度区域的改进版——限制对比度自适应直方图均衡化（CLAHE）的算法实现细节。此外，还探讨了基于小波变换的图像增强方法，利用多分辨率分析来分离不同尺度的细节信息。 第二部分：图像变换与特征提取——从像素到信息的桥梁 本部分聚焦于如何将原始图像数据转化为可供机器理解和分析的结构化特征。 频率域分析： 傅里叶变换是理解图像全局结构的关键工具。本书详细解析了二维离散傅里叶变换（2D-DFT）的计算效率（FFT），并展示了如何在频率域进行滤波操作，包括如何设计和应用理想滤波器、Butterworth滤波器和切比雪夫滤波器，以实现低通、高通和带阻滤波。 正交变换的应用： 除了傅里叶变换，我们还深入探讨了离散余弦变换（DCT）和小波变换（Wavelet Transform）。重点阐述了小波变换的多分辨率特性，它如何实现在不同尺度上同时捕获图像的局部和全局信息，这是压缩和去噪的关键技术。 边缘与角点检测： 边缘是图像结构和形状的基本要素。本书详尽比较了经典算子（如Sobel, Prewitt）和最优梯度算子Canny边缘检测算法的数学推导过程，强调了其多阶段优化流程。对于角点，我们深入分析了Harris角点检测器的原理，以及如何通过尺度空间理论引入SIFT（尺度不变特征变换）和SURF算法，实现对尺度和旋转变化的鲁棒性。 图像分割的核心技术： 分割是将图像划分为有意义区域的过程。本章系统地介绍了基于阈值的技术（Otsu's法），区域生长法，以及基于能量函数的主动轮廓模型（Active Contour Models，Snake）。更重要的是，我们详细解析了分水岭算法（Watershed Algorithm）在复杂场景下处理粘连目标的分离策略，并讨论了如何利用形态学操作来优化分割结果。 第三部分：图像分析、几何变换与三维重建 本部分将视角从二维平面扩展到应用领域，关注图像信息的解释和三维世界的重构。 形态学处理的深入应用： 形态学处理远不止于膨胀和腐蚀。本书重点讲解了开运算、闭运算在消除噪声和连接断裂线方面的实际效果，并详细介绍了击中与未击中变换（Hit-or-Miss Transform）在特定形状识别中的应用。 图像配准与几何变换： 在多源图像融合或时间序列分析中，图像配准至关重要。我们详细介绍了仿射变换、透视变换的参数估计，以及如何利用RANSAC（随机抽样一致性）算法从包含大量离群值的特征点集中鲁棒地估计出几何模型。 三维视觉基础： 简要引入了相机标定、单应性矩阵（Homography）和基本矩阵（Fundamental Matrix）的概念，为读者理解立体视觉和运动恢复结构（SfM）打下基础。 第四部分：面向实践的深度学习：现代视觉计算的核心 鉴于深度学习在当代图像处理领域的统治地位，本书专门辟出较大篇幅介绍其原理和应用，但视角仍然聚焦于算法理解而非单纯的工具使用。 卷积神经网络（CNN）的核心架构： 系统梳理了从LeNet到AlexNet，再到ResNet、DenseNet等经典网络结构的演进脉络。重点剖析了卷积层、池化层、激活函数和归一化层（如Batch Normalization）在提取空间层级特征中的作用机制。 经典视觉任务的深度学习实现： 详细介绍如何利用现代网络架构解决关键视觉问题： 图像分类： 使用迁移学习和微调策略。 目标检测： 深入比较两阶段检测器（如Faster R-CNN）与单阶段检测器（如YOLO系列、SSD）的性能权衡与实时性差异。 语义分割与实例分割： 讲解全卷积网络（FCN）、U-Net结构及其在精确像素级分类中的优势。 生成模型简介： 简要介绍生成对抗网络（GANs）和变分自编码器（VAEs）在图像超分辨率和图像合成领域的潜力，帮助读者了解前沿研究方向。 本书特色： 本书的每一个理论章节后都配有详尽的算法伪代码，并提供了基于主流科学计算库（如Python/OpenCV/PyTorch）的可运行代码示例。我们强调“理解数学推导 → 掌握算法流程 → 调试实际代码”的学习路径，确保读者不仅能“使用”工具，更能“设计”和“优化”算法。本书适合于计算机科学、电子工程、自动化、生物医学工程等专业的本科高年级学生、研究生以及希望系统提升自身视觉处理能力的工程师和研究人员。

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这本书的讲解风格非常注重“理解”而非“记忆”。作者不会强迫你去死记硬背那些枯燥的定义和公式，而是通过生动形象的比喻和深入浅出的分析，让你真正理解每一个概念的含义和作用。我尤其喜欢书中关于“抽象”和“封装”的讲解，它让我明白，为什么要将复杂的功能隐藏起来，只暴露简单的接口，这样能够极大地提高代码的可读性和可维护性。书中还提供了一些非常实用的代码优化技巧，比如如何利用硬件特性来提高程序运行效率，如何避免常见的性能陷阱等等。我记得我曾经为了解决一个内存泄漏的问题，花了几个通宵，后来我回想起书中关于“内存管理”的讲解，很快就找到了问题的根源。而且，书中还提到了很多关于“单元测试”和“集成测试”的理念，这些都为我构建高质量的软件提供了重要的指导。它让我看到，学习技术，更重要的是培养一种严谨的科学态度和精益求精的精神。

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坦白说，我一开始对学习单片机并没有太大的信心，总觉得这门技术离我太遥远。但这本书的出现，彻底改变了我的看法。作者用一种非常接地气的方式，将复杂的概念拆解成一个个小模块，然后逐步引导读者去理解和掌握。我特别喜欢书中对于“如何调试”这一部分的讲解，它不是简单地列出一些常用的调试命令，而是深入剖析了调试的思路和方法，让我知道在遇到bug时，应该从哪里着手去分析问题。书中还提供了一些非常实用的学习资源链接，比如官方文档、技术论坛等等，这些都为我提供了进一步学习的途径。我记得我曾经为了解决一个LED闪烁的问题，花了好几个小时，但书中关于定时器和延时函数的讲解，让我很快就找到了问题的症结所在。而且，这本书并没有急于求成，而是非常注重基础知识的巩固，确保读者在掌握了基础之后，再去学习更高级的内容。这种循序渐进的学习方式，让我觉得非常有安全感，也让我能够更扎实地打好基础。书中关于嵌入式系统设计的原则和最佳实践的讨论，也让我受益匪浅，让我知道在进行项目开发时，应该如何考虑系统的可扩展性、可维护性以及性能。

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阅读这本书的过程，就像是在玩一场精彩绝伦的“解谜游戏”。作者层层递进地抛出问题，然后引导读者一步步去寻找答案，在这个过程中，我不仅学到了知识，更体验到了发现和解决问题的乐趣。书中关于算法和数据结构的讲解，也让我对如何写出更高效的代码有了更深的理解。我记得我曾经为了优化一个数据处理的函数，花了很长时间，后来我回想起书中关于“时间复杂度”和“空间复杂度”的分析，很快就找到了性能瓶颈，并进行了有效的优化。而且，书中还鼓励读者去阅读优秀的开源项目，去学习别人的代码，这让我看到了更广阔的技术视野。书中关于嵌入式系统安全性的探讨，也让我意识到，在追求功能的同时，安全性同样不容忽视。它让我从一个被动的学习者，变成了一个主动的探索者，让我对技术充满了好奇心和求知欲。

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这本书给我最大的感受就是“实用性”。作者并没有过多地堆砌理论，而是将大量的篇幅放在了如何将理论知识应用到实际项目中。我尤其欣赏书中提供的那些完整而可执行的例程，它们不仅能够帮助我理解抽象的概念，更重要的是，我可以通过运行和修改这些例程，来加深对知识的理解。书中还提供了一些非常具有挑战性的思考题和课后练习，这些题目往往能够引导我去主动思考，去探索更深层次的知识。我记得我曾经花费了很多时间去尝试书中一个关于数据采集的挑战题，虽然过程有些艰辛，但最终成功解决的时候，那种成就感是无与伦比的。而且，这本书的例子非常贴近生活，比如控制家里的灯光、制作一个简单的电子钟等等，这些都让我觉得单片机技术并非遥不可及，而是可以融入到我们的日常生活中。书中关于嵌入式软件工程的规范和流程的介绍，也让我对整个开发过程有了更清晰的认识。它让我知道，写出能够工作的代码只是第一步，更重要的是写出高质量、易于维护的代码。

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我必须说，这本书的排版和插图设计是我见过最用心的技术类书籍之一。每一页都充满了视觉上的吸引力，让人在阅读时不会感到疲惫。我特别欣赏的是那些精心绘制的电路图和流程图，它们清晰地展示了硬件连接和程序执行的逻辑，比纯文字的描述要直观得多。有时候，即使我花了很多时间去理解一段文字描述，但看到与之匹配的图表，一切都变得异常清晰。书中还穿插了一些“知识点拓展”和“常见问题解答”的小栏目，这些内容虽然不是核心教程的一部分，但却非常实用，能够帮助我们提前规避一些可能会遇到的坑。我记得书中提到过关于代码移植的一个小技巧，当时我正好在处理类似的问题，这个技巧就帮我省了不少力气。而且，作者在讲解过程中，时不时会穿插一些自己的开发经验和心得，这些“过来人”的经验之谈，往往比教科书式的讲解更能打动人，也更能引发共鸣。它让我意识到，技术学习不仅仅是理论知识的堆砌，更是实践经验的积累。书中对于不同单片机型号的比较和选择建议，也为我提供了宝贵的参考，让我知道在不同的应用场景下，应该如何权衡选择最合适的硬件平台。我个人对书中关于嵌入式系统开发的伦理和安全方面的讨论也印象深刻，这让我意识到，作为一名开发者，除了技术能力，更需要有责任感。

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这是一本让我对单片机产生了前所未有的浓厚兴趣的书。我一直觉得单片机听起来挺高深的，像是只有专业人士才能掌握的技术。但这本书的语言风格却非常亲切，就像一位经验丰富的老师在耐心地手把手教你一样。它不是那种枯燥的技术手册，而是充满了生活化的例子和深入浅出的讲解。我记得有一次，我还在纠结于某个寄存器的作用时，书中就巧妙地将其比作家里开关的原理，一下子就豁然开朗。这种将抽象概念具象化的能力，真的让人觉得学习过程充满乐趣，而不是一种负担。而且，书中提到的项目也让我跃跃欲试，比如那个用单片机控制的智能小风扇，光是想想在炎炎夏日里，能自己动手做出一个根据温度自动调节的风扇，就觉得非常有成就感。它没有直接给我代码，而是先引导我去思考，去理解核心的逻辑，然后再逐步给出实现方案，这让我学到的不仅仅是“怎么做”，更是“为什么这么做”。书中对一些常见的硬件模块，比如传感器、显示屏的介绍也相当到位，不仅说明了它们的功能，还详细讲解了如何将它们与单片机连接，如何读取数据，如何驱动它们，这些细节对于新手来说至关重要，让我觉得不再被那些复杂的硬件参数吓倒。即使遇到一些自己一时难以理解的地方，书中也提供了很多思路和建议，鼓励我去查阅更多的资料，去动手实践，而不是仅仅被动接受。总而言之，这本书就像是一把钥匙，为我打开了通往单片机世界的大门，让我看到了无限的可能性，也点燃了我深入探索的热情。

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这本书就像一位资深工程师的“经验分享会”，充满了作者在实际开发中的宝贵经验和教训。我尤其喜欢书中关于“踩坑指南”的章节，作者用非常幽默风趣的语言，讲述了自己在开发过程中遇到的各种奇葩问题，以及如何巧妙地解决它们。这些“血泪史”让我觉得非常亲切，也让我能够从中吸取经验，避免重蹈覆辙。书中还提供了一些关于项目管理的技巧和建议，让我知道在进行实际项目开发时，除了技术本身，还需要考虑哪些方面的因素。我记得书中曾经举过一个例子，关于一个看似简单的功能，因为没有做好前期需求分析，导致后期返工率极高，这个例子让我深刻体会到了“磨刀不误砍柴工”的重要性。而且，书中还提到了很多关于成本控制和项目周期管理的经验，这些都是我们在实际工作中非常需要的东西。它让我意识到，技术不仅仅是代码和硬件，更是一个完整的工程项目，需要考虑更多的商业和社会因素。

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这本书就像是一位经验丰富的“引路人”，在我迷茫的时候，为我指明了方向。它没有让我感到压力，而是用一种鼓励和引导的方式，让我逐渐爱上单片机这门技术。我特别欣赏书中关于“如何进行项目选题”的建议，它能够帮助我们从零开始，找到一个既有意义又有挑战性的项目，并且能够逐步实现它。书中还提供了一些非常实用的资源，比如各种型号单片机的开发板购买渠道、常用的开发工具下载链接等等，这些都为我提供了极大的便利。我记得我曾经为了找到合适的开发板，跑遍了多家电子市场，后来才发现书中提供的链接，一下子就解决了我的问题。而且，书中还鼓励读者去参加各种技术竞赛和创新活动，这让我有机会将所学知识应用到实际中，并且能够得到反馈和提升。它让我感受到，学习技术，不仅仅是为了掌握知识，更是为了实现自己的价值，去创造更多的可能。

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从这本书中，我学到的不仅仅是单片机的技术知识，更重要的是一种解决问题的思维方式。作者在讲解过程中，总是会引导我去思考“为什么”这样做，而不是仅仅告诉“怎么做”。这种追根溯源的学习方式，让我能够真正理解技术的本质，而不是成为一个只会套用代码的“搬运工”。书中关于设计模式和软件架构的讨论，也让我对如何构建更健壮、更可扩展的系统有了初步的认识。我记得我曾经在一个项目中遇到一个棘手的bug，经过反复调试都找不到原因，后来我回想起书中关于“模块化设计”的原则，将代码进行重构，很快就找到了问题所在。而且，书中还鼓励读者去参与开源社区，去与其他开发者交流学习，这让我感受到了一种技术社区的力量。书中关于不同开发板和开发环境的比较和选择建议，也为我提供了很多有价值的信息，让我知道如何根据自己的需求来选择最合适的工具。它让我意识到，学习技术是一个不断探索和发现的过程，而这本书，就是我探索过程中的一个重要的指引。

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这本书的深度和广度都让我感到惊喜。它不仅仅局限于最基础的单片机原理，而是将触角延伸到了更广泛的嵌入式系统开发领域。我尤其对书中关于实时操作系统（RTOS）的介绍部分印象深刻，虽然我目前还只是一个初学者，但作者通过生动形象的比喻，让我初步理解了RTOS在处理复杂任务和多任务并发时的强大能力。这让我看到了单片机技术的未来发展方向，也为我未来的学习规划指明了方向。书中还提及了一些高级的调试技巧和性能优化方法，虽然我目前还不能完全掌握，但了解这些概念，能够让我对整个开发流程有一个更全面的认识。作者在讲解过程中，始终保持着一种严谨而不失活泼的风格，让我在学习新知识的同时，也能感受到知识本身的魅力。我记得书中对于中断处理机制的讲解，非常详细地阐述了中断的优先级、嵌套以及如何编写高效的中断服务程序，这些对于提高程序的响应速度和稳定性至关重要。而且，书中还包含了一些非常实用的开发工具介绍，比如仿真器、逻辑分析仪等，让我知道在实际开发中，除了代码本身，还需要借助哪些外部工具来提升效率。

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