计算机科学中的数学之：图像处理与计算机视觉

作者：禅与计算机程序设计艺术

1.背景介绍

在前人工作基础上，计算机视觉领域已经取得了极大的成果，主要应用于诸如自动驾驶、智能机器人、增强现实等领域。随着摄像头的普及，各种图像处理方法越来越多，图像处理技术也逐渐成为一个新兴研究热点。而本文将介绍图像处理与计算机视觉相关的基础知识、理论、方法、应用及其在工程应用上的实际意义。

1.1 图像处理与计算机视觉的定义

图像处理(Image Processing)是指对传感器捕获到的信息进行分析、提取、整合后制作成可用于计算机显示或其他应用的形式的一系列操作。简言之，就是从原来模糊到清晰、从二维图形到三维空间，对图像进行各种变化处理，产生新的图像作为输出。它的目的是为了更好地获取、存储和处理数字图像、视频、声音等信息，从而实现图像识别、机器视觉、图像分割等领域的关键技术。 计算机视觉(Computer Vision)，也称视觉(Vision)，是指通过算法和计算机视觉硬件系统识别、理解和处理图像、视频、音频、三维、甚至运动物体的能力。它包括图像识别、计算机视觉与人工智能(AI)结合、物体跟踪与测量、精确建模、虚拟现实、AR/VR等领域。

1.2 相关领域概述

图像处理与计算机视觉是两大类技术的集合，它们之间存在密切的联系。图像处理技术涉及图像采集、预处理、降噪、去燥、超分辨率、转换、重构、编辑等内容，主要用于提高图像质量和降低计算负担。图像处理还