书名：机器学习：基于OpenCV和Python的智能图像处理pdf/doc/txt格式电子书下载

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作者：高敬鹏,江志烨,赵娜

出版社：机械工业出版社

出版时间：2020-05-01

书籍编号：30616470

ISBN：9787111654360

正文语种：中文

字数：132478

版次：1

所属分类：计算机-图形图像/多媒体

机器学习：基于OpenCV和Python的智能图像处理

高敬鹏　江志烨　赵娜　编著

ISBN：978-7-111-65436-0

。

版权所有，侵权必究

前言

图像处理又称为数字图像处理，是指对图像进行分析、加工和处理，使其满足视觉方面需求的一种技术，它也是信号处理在图像领域的一种重要应用。随着计算机技术、人工智能和思维科学研究的迅速发展，图像处理向更高、更深的层次发展，目前已经涌现出多种智能化图像处理技术，如图像识别、图像分割等，图像处理的智能化、自动化已逐渐成为未来发展的方向。

本书利用Windows系统下的Anaconda搭建环境，并基于OpenCV框架和Python语言，详细阐述了智能化图像处理的实现方法。本书共12章，主要内容包括智能图像处理入门、Python基础、图像处理基础、图像几何变换、图像直方图处理、图像平滑滤波处理、图像阈值处理、图像形态学处理、图像分割处理、图像梯度及边缘检测、图像轮廓检测与拟合、人脸识别实现等，最后结合具体案例，使用Python语言和OpenCV库函数阐述图像处理技术。

循序渐进，易学易懂：本书按照由浅入深、循序渐进的原则编写，并与大量实例相结合，使读者可以边学边练，从而提高学习的兴趣与效率。

实例丰富，涉及面广：本书提供了丰富的OpenCV设计实例，内容涉及智能图像处理的多个领域。

兼顾原理，注重实用：本书侧重于实际应用，精简理论，从理论与实践相结合的角度叙述智能图像处理技术，兼顾理论知识的同时，更注重具体实例的实现与应用。

以上特点可帮助初学者快速入门，提高他们对图像处理技术的兴趣，并使他们在短时间内掌握智能图像处理技术的要点。本书具有以下特点：

书中程序的调试工作由哈尔滨工程大学的王甫同学完成，为本书编著工作提供帮助的还有武超群、宋一兵、王献红、管殿柱等。

感谢你选择本书，希望我们的努力对你的工作和学习有所帮助，也希望你把对本书的意见和建议告诉我们。

编者

2020年3月

第1章　智能图像处理入门

1.1　智能图像处理概述

图像处理技术一般指数字图像处理，它是将图像信号转换成数字信号并利用计算机进行处理的过程。早期数字图像处理的目标是改善图像质量，以人为对象，以改善视觉效果为目的。随着计算机技术、人工智能和思维科学研究的迅速发展，数字图像处理逐渐向更高、更深的层次发展。目前已经涌现出多种智能化图像处理的技术，如图像识别、图像分割等，利用计算机系统实现图像处理的智能化、自动化已逐渐成为未来发展的方向。

在20世纪50年代，人们开始利用计算机来处理图形和图像信息，而数字图像处理作为一门学科大约形成于20世纪60年代初期。1964年，美国喷气推进实验室（JPL）对航天探测器徘徊者7号发回的几千张月球照片使用了图像处理技术，比如几何校正、灰度变换、去除噪声等，用计算机成功地绘制出月球表面地图。随后又对探测飞船发回的近十万张照片进行更为复杂的图像处理，获得了月球的地形图、彩色图及全景镶嵌图，取得了非凡的成果。

数字图像处理在医学上也获得了巨大成就。1972年，英国EMI公司工程师Housfield发明了用于头颅诊断的X射线计算机断层摄影装置，就是现代医学检查常用的CT。1975年，EMI公司又成功研制出全身用的CT装置，可获得人体各个部位鲜明清晰的断层图像。1979年，这项无损伤诊断技术获得了诺贝尔奖。同一时期，图像处理技术在许多应用领域，如航空航天、生物医学工程、工业检测、机器人视觉等受到广泛关注并取得了重大成就，正在逐渐成为一门前景光明的新型学科。从20世纪70年代中期开始，随着计算机技术和人工智能的迅速发展，数字图像处理向更远、更深层次发展。人们已经开始研究如何使用计算机系统解释图像，以实现通过类似人类视觉系统的计算机系统理解外部世界，这被称为图像理解或计算机视觉，进而推动了图像处理的智能化和自动化发展。

OpenCV于1999年由Intel建立，如今由Willow Garage提供支持。OpenCV是一个基于BSD许可发行的跨平台计算机视觉库，可以运行在Linux、Windows、MacOS操作系统上。它简洁而且高效，由一系列C函数和少量C++类构成，同时提供了Python、Ruby、MATLAB等语言的接口，实现了图像处理和计算机视觉方面的很多通用算法，广泛应用于图像识别、运动跟踪、机器视觉等领域。

1.2　环境搭建

数字图像可以使用多种语言进行处理，本书以Python语言为基础，以OpenCV为框架，对图像处理的一些基本技术进行介绍，实现计算机图像和视频的编辑。

1.2.1　安装Python

Python是一种流行的解释性编程语言，它具有语法简单、优雅的特点。Python在1989年由“龟叔”开发，随后将其面向全世界开源，这也导致Python的发展十分迅速。如今，Python已经成为一门应用广泛的开发语言。安装Python有多种方式，本书采用Windows系统下的Anaconda安装。这种安装方式比较简单，十分适合刚接触Python的读者进行学习。

Anaconda是Python的一个开源发行版本，包含conda、python等180多个科学包及其依赖项。本节将介绍如何安装Anaconda、如何在Anaconda的虚拟环境下搭建OpenCV，以及一些常用库的安装。

首先，从官网上下载Anaconda安装包。如图1-1所示，根据计算机系统的不同，Anaconda官网提供了不同的安装包，本书使用的是Anaconda 3.7版本。下载地址为https://www.anaconda.com/download/。

其次，安装包下载完成后，在相应文件夹中找到下载完成的.exe文件，双击该文件出现如图1-2所示的Anaconda安装界面。

单击Next按钮，出现如图1-3所示的许可协议界面。

单击I Agree按钮，出现如图1-4所示的选择安装类型界面。

在该界面中，如果计算机用户较多，则选择All Users（requires admin privileges）；如果只是自己使用，则选择Just Me（recommended）。之后，单击Next按钮，出现如图1-5所示的选择安装地址界面，安装地址默认为C盘的用户目录，也可以自行选择，单击Next按钮，出现如图1-6所示的高级安装选项界面。

勾选Add Anaconda to my PATH environment variable复选框，即可将Anaconda添加到我的路径环境变量，这一选项默认直接添加用户变量，后续不用再添加。勾选Register Anaconda as my default Python 3.7复选框，即将Anaconda注册为默认的Python 3.7。最后单击Install按钮进行安装，出现如图1-7所示的安装界面。

图1-1　Anaconda官网下载

图1-2　Anaconda安装界面

图1-3　许可协议界面

图1-4　选择安装类型界面

图1-5　选择安装地址界面

图1-6　高级安装选项界面

图1-7　安装界面

不同的计算机配置会等待不同的时间，安装完成后的界面如图1-8所示。

图1-8　安装完成界面

安装完成后，单击Next按钮，出现如图1-9所示的Anaconda32019.07（64-bit）Setup界面。

图1-9　Anaconda32019.07（64-bit）Setup界面

单击Next按钮，出现如图1-10所示的安装结束界面。

图1-10　安装结束界面

在图1-10中，可以取消勾选两个复选框，最后单击Finish按钮完成安装。

1.2.2　安装PyCharm

Anaconda安装完成后，可进一步安装Python编辑器PyCharm。它是一种十分简易且有效的Python编辑器，下面介绍其安装过程。

首先，从官网上下载PyCharm的安装包，如图1-11所示。根据计算机系统的不同，PyCharm官网也提供了不同的安装包，本书使用的是PyCharm Community版本，它是开源版本。下载地址为https://www.jetbrains.com/pycharm/download/#section=windows。

图1-11　PyCharm官网下载界面

其次，安装包下载完成后，在相应文件夹中找到下载完成的.exe文件，双击该文件出现如图1-12所示的PyCharm安装界面。

单击Next按钮，出现如图1-13所示的选择安装路径界面。

在图1-13中可以选择不同的安装路径，我们选择的是F盘。选择安装路径后，单击Next按钮，出现如图1-14所示的安装选择界面。

在图1-14中，通常是四个选项全选。单击Next按钮，出现如图1-15所示的准备安装界面。

单击Install按钮，出现如图1-16所示的正在安装界面。

不同的计算机配置会等待不同的时间，一般比较快。安装完成后的界面如图1-17所示。

单击Finish按钮即可完成安装。

图1-12　PyCharm安装界面

图1-13　选择安装路径界面

图1-14　安装选择界面

图1-15　准备安装界面

图1-16　正在安装界面

图1-17　安装完成界面

1.2.3　PyCharm的初始化

完成上面的PyCharm安装后，需要对PyCharm进行一些初始化配置。单击安装完成的PyCharm图标，出现如图1-18所示的界面。

图1-18　初始化界面

选中Do not import settings单选按钮后，单击OK按钮，出现如图1-19所示的协议界面。

图1-19　协议界面

单击Continue按钮，进入如图1-20所示的界面。

单击Create New Project，创建一个新的工程，出现如图1-21所示的创建工程完成界面。

如图1-22所示，右击工程名，依次选择NewPython File。

图1-20　创建工程开始界面

图1-21　创建工程完成界面

图1-22　创建文件界面

选择上述命令后，出现如图1-23所示的界面。

图1-23　生成文件界面

单击OK按钮，出现如图1-24所示的界面。文件创建完成后，单击右上方的按钮开始仿真，可以运行程序。完整的PyCharm初始化配置完成。

图1-24　文件创建完成界面

1.2.4　OpenCV及常用库的配置

在完成PyCharm的初始化配置后，接下来配置OpenCV及一些常用库。单击图1-24中左上角的File，之后单击Settings，出现如图1-25所示的配置界面。

图1-25　配置界面

单击Project Interpreter，出现如图1-26所示的界面。

图1-26　OpenCV配置界面

双击pip，出现如图1-27所示的界面。

图1-27　OpenCV库函数配置界面

单击图1-27中左下角的Install Package按钮，出现如图1-28所示的界面。

图1-28　安装成功界面

可以用同样的方法安装其他常用的库，如Numpy、matplotlib、OpenCV-contrib-python等图像处理常用库。

1.3　思考与练习

1.概念题

（1）简述Anaconda的安装过程。

（2）简述PyCharm的安装过程及环境的配置。

2.操作题

（1）上机安装Anaconda与PyCharm软件，熟悉其安装过程。

（2）熟悉OpenCV环境的配置。

（3）创建属于你的第一个工程文件。

第2章　Python基础

Python是一种面向对象的解释型高级程序设计语言，其语法简洁、清晰、优雅，能够使初学者尽快从语法规则中走出来，从而更加注重于解决问题方法的研究。Python语言具有大量优秀的第三方函数模块，能够满足绝大多数应用领域的开发需求。目前，基于Python的相关技术正在飞速发展，用户的数量也在急速增长。

2.1　数据类型

根据数据所描述的信息，可将数据分为不同的类型，即数据类型。对于高级程序设计语言来说，其数据类型都明显或隐含地规定了程序执行期间一个变量或一个表达式的取值范围和在这些值上所允许的操作。

Python语言提供了一些内置的数据类型，在程序中可以直接使用。Python的数据类型通常包括数值型、布尔型、字符串型等最基本的数据类型，这也是一般编程语言都有的一些数据类型。此外，Python还拥有列表、元组、字典和集合等特殊的

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