本书系统介绍了机器视觉及应用的基本知识、核心理论算法和实际应用案例，主要内容包括：机器视觉中的数理知识、图像预处理与视觉信息提取、视觉传感器的标定、双目立体视觉系统、其他视觉系统、运动视觉检测与分析，书中还讲述了大量空天信领域中的实际应用案例和主要的机器视觉算法评估平台。本书在内容安排上循序渐进，由浅入深，以方便具有不同机器视觉基础知识的人员阅读。
本书可作为高等学校电子信息、机器人、自动化、人工智能和计算机等专业的高年级本科生和研究生的教材，也可以作为相关专业和机器视觉研究工作技术人员的参考书。

第1章 绪论
1.1 人类视觉系统与机器视觉系统
1.1.1 图像
1.1.2 人类视觉系统
1.1.3 机器视觉系统
1.2 机器视觉的发展
1.3 Marr视觉理论框架
1.3.1 视觉系统研究的三个层次
1.3.2 视觉信息处理的三个阶段
1.3.3 Marr视觉理论框架的不足及其改进
1.4 机器视觉的应用领域及其应用案例
1.5 机器视觉应用面临的问题
思考与练习题
第2章 机器视觉中的数理基础
2.1 视觉传感器
2.1.1 常用视觉传感器
2.1.2 相机成像技术
2.1.3 镜头及相关参数
2.2 颜色空间与颜色模型
2.2.1 颜色（或色彩）三要素
2.2.2 颜色空间与色域
2.2.3 颜色空间和颜色模型分类
2.2.4 常用颜色空间及其颜色模型变换
2.2.5 光源与光线
2.3 数字图像的表示方法与类型
2.3.1 图像的数字化过程
2.3.2 采样点数和量化级数
2.3.3 数字图像的表示与像素间的关系
2.3.4 数字图像的类型
2.3.5 常用的图像文件格式
2.4 射影几何基础
2.4.1 射影空间
2.4.2 齐次坐标
2.4.3 射影几何的性质
2.4.4 射影不变量
2.4.5 射影变换
2.4.6 极线几何基本概念与极线约束
2.5 空间几何变换
2.5.1 欧氏变换
2.5.2 相似变换
2.5.3 仿射变换
2.5.4 射影变换
2.6 机器视觉系统常用坐标系与成像模型
2.6.1 空间坐标系统
2.6.2 角定向元素与旋转矩阵
2.6.3 内方位元素与外方位元素
2.6.4 摄像机的成像模型与共线方程
2.6.5 成像畸变与畸变模型
2.7 李群与李代数
2.7.1 李群
2.7.2 李代数
2.7.3 李群与李代数间的对应关系
2.7.4 李代数求导与扰动模型
思考与练习题
第3章 图像预处理与视觉信息提取
3.1 图像的几何变换
3.1.1 图像的位置变换
3.1.2 图像的形状变换
3.1.3 图像的仿射变换
3.2 图像增强
3.2.1 灰度变换
3.2.2 直方图校正
3.2.3 图像平滑
3.2.4 图像锐化
3.2.5 频率域滤波
3.3 视觉图像特征信息提取
3.3.1 边缘特征信息提取
3.3.2 点特征信息提取
3.3.3 形态学图像处理
3.4 实际工程案例
3.4.1 精确制导武器末制导段定位
3.4.2 视频图像自动拼接
小结
思考与练习题
第4章 视觉传感器的标定
4.1 基于3D标定场/物的摄像机标定
4.1.1 直接线性变换算法
4.1.2 非线性模型摄像机标定
4.1.3 非线性模型相机标定实例
4.2 基于2D标定靶的摄像机标定
4.2.1 张正友标定方法
4.2.2 张正友方法相机标定实例
4.3 基于灭点的摄像机标定
4.3.1 灭点和灭线的性质
4.3.2 内参数计算
4.3.3 外参数计算
4.3.4 畸变系数计算
4.3.5 基于灭点的摄像机标定实例1
4.3.6 基于灭点的摄像机标定实例2
4.4 双目立体视觉系统标定方法
4.4.1 双目立体视觉相机标定方法
4.4.2 基于极线几何理论的双目立体视觉相机标定法
4.4.3 双目摄像机标定实例
4.5 手眼标定方法
4.5.1 IMU/摄像机组合视觉系统标定实例
4.5.2 IMU/激光雷达组合视觉系统标定实例
小结
思考与练习题
第5章 双目立体视觉系统
5.1 双目立体视觉系统特点和原理
5.1.1 平行光轴立体视觉系统原理
5.1.2 双目纵向立体视觉系统原理
5.1.3 双目横向汇聚立体视觉系统原理
5.1.4 双目立体视觉系统深度计算精度分析
5.2 双目立体视觉匹配原理
5.2.1 基于相关运算的区域匹配法
5.2.2 基于特征的特征匹配法
5.2.3 基于动态规划的立体匹配法
5.2.4 立体匹配约束
5.3 立体视觉图像校正
5.3.1 平面校正法
5.3.2 极约束校正法
5.4 立体匹配算法性能评估
5.4.1 Middlebury评估平台
5.4.2 KITTI立体视觉评估平台
5.5 实际工程案例
5.5.1 玉兔号月球车自主航行
5.5.2 祝融号火星车自主航行
5.5.3 有人机/无人机视觉导航
小结
思考与练习题
第6章 其他机器视觉系统
6.1 结构光视觉系统
6.1.1 结构光和结构光测距
6.1.2 结构光视觉系统测距原理
6.2 雷达测距测角系统
6.3 多视几何系统
6.3.1 三焦点张量的几何基础
6.3.2 三焦点张量的性质
6.3.3 极线、基本矩阵和投影矩阵计算
6.4 实际应用案例
6.4.1 实际案例1
6.4.2 实际案例2
小结
思考与练习题
第7章 运动视觉检测与分析
7.1 运动视觉检测
7.1.1 运动视觉特征提取与目标检测
7.1.2 常用的背景建模方法
7.1.3 智能视频监控应用测试案例
7.2 运动视觉分析
7.2.1 运动场与光流场
7.2.2 光流约束方程