DRAFT Outline-CV-detailed
2025-08-08
当然可以!以下是计算机视觉 基础知识部分的一个结构化学习大纲,分为知识模块、关键内容、推荐工具/方法,并附带一些建议材料:
📘 计算机视觉基础知识学习大纲(必备)
一、图像基础
1.1 数字图像的表示
- 图像的像素表示方式(二维矩阵、多通道)
- 图像格式(灰度图、RGB、RGBA、BGR)
- 图像数据类型(uint8, float32 等)
- OpenCV 与 PIL 读图的默认格式差异(BGR vs RGB)
📌 实践建议:
- 使用 OpenCV 加载和显示不同格式图像
- 图像转灰度、通道拆分与合并
1.2 图像坐标系与几何变换
图像坐标定义(原点、行列 vs x,y)
常见几何变换:
- 平移(Translation)
- 缩放(Scaling)
- 旋转(Rotation)
- 仿射变换(Affine)
- 投影变换/透视变换(Homography)
变换矩阵的构建与使用(
cv2.getAffineTransform
、cv2.warpAffine
)
📌 实践建议:
- 手动构建仿射变换矩阵
- 实现图像旋转、裁剪、变形效果
1.3 常见图像处理操作
滤波:
- 均值滤波、Gaussian 滤波、Median 滤波
边缘检测:
- Sobel, Prewitt, Laplacian, Canny
直方图操作:
- 直方图计算(
cv2.calcHist
) - 直方图均衡(
cv2.equalizeHist
) - 自适应直方图均衡(CLAHE)
- 直方图计算(
📌 实践建议:
- 对不同图像应用边缘检测、模糊处理、直方图均衡
- 对比图像增强前后效果
二、传统图像处理与特征提取
2.1 OpenCV 基本使用
- 图像读取与保存(
cv2.imread
/cv2.imwrite
) - 图像显示与绘图(
cv2.imshow
,cv2.rectangle
,cv2.circle
) - 图像变换(缩放、旋转、翻转)
- 色彩空间转换(RGB ↔ HSV、Lab、Gray)
📌 实践建议:
- 编写一个基础图像查看与处理脚本
2.2 特征提取(局部描述子)
- SIFT(尺度不变特征变换)
- SURF(加速稳健特征)(注意版权问题)
- ORB(Oriented FAST and Rotated BRIEF):轻量免费版本
- HOG(方向梯度直方图)
📌 关键理解:
- 关键点检测(Keypoint Detection)
- 描述子(Descriptor)生成
- 特征的不变性(旋转、缩放、光照)
📌 实践建议:
- 用 SIFT/ORB 检测图像关键点并可视化
2.3 特征匹配与几何估计
特征匹配方法:
- 暴力匹配(Brute Force Matcher)
- FLANN(快速近似最近邻)
匹配优化:
- Lowe's Ratio Test
- RANSAC 去除错误匹配
几何变换估计:
- 单应性矩阵(Homography)
- 仿射矩阵(Affine Transform)
📌 实践建议:
- 实现两张图片的配准(图像拼接第一步)
- 可视化匹配结果
2.4 图像分割与边缘检测
边缘检测:
- Canny 边缘检测器
图像分割方法:
- 基于阈值(全局/自适应)
- GrabCut(基于图割)
- 分水岭算法(Watershed)
📌 实践建议:
- 对人像图像使用 GrabCut 分割前景
- 对复杂图像使用分水岭实现语义区域划分
📦 附录:推荐工具与学习资源
🛠 工具:
- Python + OpenCV
- matplotlib / PIL(可选)
- Jupyter Notebook(便于交互演示)
📚 推荐学习资料:
- 《Digital Image Processing》 – Gonzalez
- OpenCV 官方教程:https://docs.opencv.org/
- Coursera: Computer Vision Basics – University at Buffalo
- 实战书籍:《OpenCV-Python 图像处理编程》
如果你需要,我可以为这个大纲配套生成:
- 每个模块的习题清单
- 每部分的动手实战项目
- 笔记模板 或 Jupyter 示例
你是否希望我为你生成这些?还是从某一模块的详细讲解开始?