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譯 者 序

人類在認知和理解周圍環境的過程中， 70%以上的信息都是通過眼睛獲取的。這樣， 視覺信息在計算機視覺和模式識別等領域體現為對圖像(包括視頻)的分析和理解。例如， 目標檢測與跟蹤、 異常行為識別與分析等計算機視覺領域的典型應用， 它們的基礎內容和關鍵步驟都是特征提取和圖像處理。

本書是由英國南安普敦大學的Mark Nixon教授和Sportradar公司的Alberto S. Aguado在前版的基礎上推出的改版之作(第三版)。該書自2006年4月出版及時版起， 就受到了讀者的廣泛好評， 并于2008年6月出版第二版。2010年， 受電子工業出版社委托， 我們組織翻譯了本書第二版。中文版同樣受到了讀者的廣泛好評， 短短兩年的印量已突破1萬冊。

相對于第二版， 本書的主要變化包括： 將高級特征提取劃分為固定形狀匹配與可變形形狀分析兩部分， 并且增加了新一章內容(第9章)： 運動對象檢測與描述。此外， 其他的章節或者增加了少量新內容， 或者修正了英文原著中的個別錯誤。因此， 第三版的質量更高?？傮w上看， 本書具有以下幾個特色。

首先， 本書的內容、 重點突出。在簡要介紹計算機視覺的基礎概念和基本的圖像處理運算后， 重點討論了低級和高級的特征提取， 包括邊緣檢測、 固定形狀匹配和可變形形狀分析。此外， 對目標描述， 紋理描述、 分割及分類， 以及運動對象檢測等都進行了深入的闡述。它突出了計算機視覺的主要問題——特征提取， 以清晰、 簡潔的語言， 闡述了圖像處理和計算機視覺的基礎理論與技術。

其次， 本書的適用面廣。它適合于電子工程、 計算機科學、 計算機工程等專業的本科生作為教材使用， 也適合于從事圖像及視頻信號處理、 模式識別和計算機視覺等研究方向的博士、 研究生閱讀， 也可以作為相關專業的科研工作者參考用書。

再次， 本書提供了部分有參考價值的代碼和偽代碼。特別是， 書中提供的一些C語言或MATLAB語言的源代碼， 可以方便工程應用時參考使用， 尤其適合于高校的博士、 碩士研究生進行算法學習與研究時參考使用。

當然， 特征提取是圖像模式識別和計算機視覺領域的研究熱點， 各種新算法和技術層出不窮。本書只提供了迄今為止本領域技術水平的諸多基礎內容。盡管如此， 譯者仍然認為， 本書是一本不可多得的好教材。

全書由湖南大學楊高波和李實英分工翻譯。其中， 本書的第1章至第4章和第6章至第8章由李實英翻譯， 前言、 第5章和第9章由楊高波翻譯， 全部附錄(第10—13章)由夏明、 陳日超、 蔣琴、 陳寧、 吳瀟和向仁華共同完成初稿翻譯， 楊高波進行潤色。全書由李仁發教授審校。

把一種語言表達轉換成另一種語言是一件困難的事情?？此坪苤卑椎囊粋€詞雖然不難理解其詞義， 但是轉換語言進行表達時往往需要煞費苦心。本書作者語言詼諧， 行文有較多的口語化表達， 理解起來較為困難。此外， 還有大量過長的句子。在翻譯過程中， 譯者力求忠實地傳達書中所介紹的技術內容， 并保持作者的行文風格， 在此基礎上盡可能通俗易懂。但是， 我們出于教材的篇幅和嚴謹性考慮， 在翻譯中進行了少量的簡化， 感興趣的讀者可以對照閱讀本書的英文版(已由電子工業出版社出版， ISBN： 9787121195273)。

值得說明的是， 雖然我們盡量吸收了讀者對于本書第二版中文翻譯的一些意見和建議， 并對全文的翻譯重新進行了潤飾， 但是由于時間倉促及譯者水平和經驗的不足， 本書離"信、 達、 雅"的翻譯原則仍有較大差距， 甚至仍然難免存在一些不當之處， 懇請讀者提出寶貴的意見， 特別是對于一些專業術語翻譯的建議。譯者的聯系郵箱為yang.gaobo@hnu.edu.cn， 我們將認真做好記錄， 并盡可能在重印或再版時進行修訂。

廣大讀者對于中文版的厚愛和電子工業出版社的肯定， 是我們再次翻譯第三版的較大動力。本書在翻譯過程中， 得到了許多人士的幫助。電子工業出版社馬嵐編輯策劃了本書的出版， 并對翻譯過程的一些細節進行了指導。在中文及時版翻譯過程中， 趙鵬玉、 肖志鵬、 牛志國、 尚學智、 米超、 張然、 趙林詳、 陳日超、 蔣琴、 陳寧、 吳瀟和向仁華等參與了部分工作。對此， 譯者一并深表感謝。

譯 者

2013年9月于長沙岳麓山

前 言

第3版的"新"是什么

圖像處理與計算機視覺已經受到， 并且將持續受到許多研究與開發的影響。新的研究成果已整理成書， 因此本書也需要更新改版。我們一直提到， 書中包含了一些在其他正規的教材中尚未出現的圖像處理與計算機視覺技術(確實如此， 也許一些內容已經出現在某些專著中， 但是這些專著很少包括一些基礎性知識)。對于本書以前的版本， 這是正確的， 可以確定本版仍將如此。

在本版中， 全新的內容是低級與高級特征提取與描述的新方法， 以及運動目標檢測、跟蹤與描述。我們還擴展了本書， 通過更先進的技術進行目標提取與描述， 特別是強調了小波與尺度空間。當然， 我們修正了以前版本的一些出版錯誤， 并且在合適的地方引入了一些基礎性的材料， 更新了參考文獻， 特別是包含了更新的綜述與性能比較的資料。因此， 本書仍然是更新的、面向計算機視覺的特征提取與圖像處理教材。

為什么寫這本書

我們總是期望被問到， "究竟為什么寫一本關于計算機視覺的新書？"， 我們也確實是這樣被問的。一個普遍性的問題是："既然在書店中已有很多關于計算機視覺的好書， 正如后面即將引用的那些， 為何還要再寫一本呢？"這個問題的部分答案是任何教材都是此前已有資料的快照。計算機視覺， 作為一門利用計算機處理圖像的藝術， 已經有眾多高水平的研究人員在此領域進行了相當多的研究， 并且近年來仍在增長。這意味著， 已經發展了許多新的技術， 并且許多新的技術有待于遷移到教材中。但是， 它并不只是新研究：計算機視覺領域技術的部分快速進展， 仍然遺留了一些缺乏細節的領域。從研究的本質看， 一個人不可能出版那些看上去只是填補歷史缺陷， 而不推動知識進步的技術資料。這就是為什么一本新的教材仍然能夠對計算機視覺的深化有所貢獻的原因。

， 技術本身繼續進步。這意味著， 有新的硬件、新的編程語言、新的編程環境出現。特別是對于計算機視覺， 技術的進步意味著計算能力、內存等現在變得相對便宜。可以肯定， 比起計算機視覺剛成為一個研究領域時， 它們現在更為便宜。作者之一在這里注意到， 用來寫作本書的筆記本電腦比他讀大學整個階段所使用的臺式機都具有更多的內存， 更快的速度， 更大的磁盤空間和更好的圖形能力。然而， 作者本人并不太老。近年來， 由于技術進步所帶來的一個更有利的變化是數學編程系統的發展。這些進步允許我們關注于數學本身， 而不是實現的細節。有幾個更"尖端"的工具軟件， 例如本書所選用的MATLAB就是流行的。我們已經在教學和科學研究中廣泛地使用， 而且我們認為它在那里起了相當重要的作用。在研究工作中， 它們幫助我們更快地發展新的技術， 并且評價它的最終實現， 對于教學工作， 現代便攜式計算機和數學系統在教學中聯合展示給學生， 不僅包括這些技術是如何實現的， 而且包括如何以及為什么它們與傳統的教學資料一起， 以明確的關系共同起作用。

基于上述原因， 我們編寫了本書。有大量的資料本來可以包括進來， 但我們選擇了忽略。用于展示學科的分類與結構， 是我們自己構造的。如果那些我們選擇忽略的技術是你們的工作或者你們所喜歡的工作， 對此我們很抱歉。由于計算機視覺領域涉及面相當廣， 本書僅限于計算機視覺領域的圖像處理與特征提取。原因在于， 圖像處理與特征提取不僅是我們研究工作的重點， 也是其他的一些已經出版的同類教材所關注的。當然， 也有例外， 但是相當少。然而， 它是計算機視覺應用的主要目標之一。我們旨在澄清它的一些起源和發展， 同時揭示使用數學系統的實現。正因如此， 我們心里懷揣著最初的目標重新編寫了本書， 并且在后續的版本仍然保留這樣的想法。

本書與支持

本書的每一章都提供了圖像處理與計算機視覺的特征提取所涉及的特定信息包。每個信息包都是在原稿的基礎上， 通過參考更新的資料完成的。自然地， 在討論具體的實現之前， 通常需要關注理論上的發展。我們提供了我們所描述的絕大多數技術的實現， 并應用到選定的圖像集的處理。盡管我們工作的重點更多地放在醫學圖像的分析或者生物信息學(一門通過人的行為或心理特征識別人的科學， 類似于人臉識別)， 這些技術都是通用性的， 可以移植到其他的應用領域。

讀者可以在本書的支持網站(www.ecs.soton.ac.uk/~msn/book/)找到大量的進一步支持信息。首先， 可以得到與本書配套的工作表單(支持本教材的MATLAB和Mathcad實現)， 以便讀者可以學習本書所描述的技術。那里， 還有演示網站。該網站將會盡可能地保持持續更新， 因為它還包括了一些其他資料的鏈接， 如關于技術、應用以及可得到的軟件、在線文獻的資料。， 在網站公布全部的勘誤信息?？闭`表的存在， 是我們的遺憾和責任。如果你找到了我們所不知道的錯誤(不是指拼寫、語法和排版等錯誤)， 請直接使用網站上的mailto給我們發郵件， 我們將非常感謝。

本書包含了一定數量的數學內容， 它的目標讀者群是電氣及電子工程， 軟件工程， 計算機科學， 以及數學或物理專業的高年級本科生和碩士研究生。計算機視覺可以被認為是應用數學的一個分支。實際上， 這里涉及的數學主要有微積分學和幾何學， 盡管它可能比傳統的課程講授更加詳細一些?？梢钥隙?， 這里所使用的資料并不是都可以在南安普敦的大學課程里全部覆蓋到的。

第1章從計算機視覺的硬件、軟件和已有資料的綜述開始， 并且參考了有待進一步發展的、更復雜的視覺系統：人類視覺系統。盡管關于處理本質的確切細節仍然有待深化， 它仍然包含了相當大范圍的硬件和軟件， 以便一個……