Компьютерное зрение. Практика

ВВЕДЕНИЕ 8 1. ОСНОВЫ КОМПЬЮТЕРНОГО ЗРЕНИЯ 10 1.1. История развития компьютерного зрения 10 1.2. Аппаратные ресурсы 12 1.3. Библиотеки для работы с изображениями. OpenCV 20 ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ 24 2. ИНТЕРАКТИВНОЕ УПРАВЛЕНИЕ В КОМПЬЮТЕРНОМ ЗРЕНИИ 25 2.1. Общие сведения об интерактивном управлении 25 2.2. Интерактивные окна и виджеты 26 2.3. Слайдеры 28 2.4. События мыши 29 ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ 31 3. ОСНОВЫ ИЗОБРАЖЕНИЙ И ВИДЕО 32 3.1. Представление изображений в OpenCV 32 3.2. Загрузка, отображение и сохранение изображений 33 3.3. Захват видео с камеры и из файла 35 3.4. Основные операции с изображениями 37 3.4.1. Изменение размера изображения 37 3.4.2. Обрезка изображения 40 3.4.3. Вращение изображения 42 3.4.4. Отражение изображения 44 ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ 45 4. ЦВЕТОВЫЕ ПРОСТРАНСТВА И ФИЛЬТРАЦИЯ 47 4.1. Цвет и свет 47 4.2. Пиксели и их представление 49 4.3. Цветовые пространства 53 4.4. Операции над пикселями 57 4.5. Преобразование между цветовыми пространствами 61 4.6. Цветовая коррекция 64 4.7. Фильтрация цветов и цветовая сегментация 66 ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ 70 5. МЕТОДЫ ОБРАБОТКИ ИЗОБРАЖЕНИЙ 72 5.1. Инверсия изображения 72 5.2. Линейное объединение двух изображений 74 5.3. Вычисления абсолютной разницы изображений 77 5.4. Преобразование изображения с использованием абсолютных значений и масштабирования 79 5.5. Бинаризация и пороговая обработка 81 5.6. Фильтрация 84 5.6.1. Принцип цифровой фильтрации 84 5.6.2. Ядро фильтра 90 5.6.3. Фильтрация и сглаживание изображений 92 5.6.4. Фильтрация Гаусса 95 5.6.5. Билатеральный фильтр 98 5.6.6. Фильтры расширения и сужения 100 5.6.7. Медианный фильтр 103 5.6.8. Фильтр Лапласа 104 5.6.9. Фильтр Собеля 107 5.7. Выделение контуров и краев на изображениях 110 5.7.1. Обнаружения границ 110 5.7.2. Обнаружения контуров 112 5.8. Сегментация изображений 115 5.9. Гомография изображений 117 ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ 122 6. ГРАФИЧЕСКИЕ ОТРИСОВКИ В КОМПЬЮТЕРНОМ ЗРЕНИИ 124 6.1. Графические отрисовки 124 6.2. Отрисовка геометрических фигур 125 6.2.1. Отрисовка линий 126 6.2.2. Отрисовка прямоугольника 128 6.2.3. Отрисовка кругов и эллипсов 129 6.2.4. Отрисовка полигональных фигур 131 6.2.5. Создание холста 133 6.3. Перемещение геометрических фигур 136 6.4. Динамическая отрисовка прямоугольной области 138 6.5. Добавление текста к изображению 141 6.6. Вычисление гистограммы изображения 142 ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ 146 7. ОБРАБОТКА ДВИЖУЩИХСЯ ОБЪЕКТОВ 148 7.1. Основы обработки движущихся объектов 148 7.2. Предварительная обработка изображений 149 7.3. Выбор области интереса 152 7.4. Отслеживание движущихся объектов 160 7.5. Анализ траекторий движущихся объектов 167 ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ 171 8. ГЛУБОКОЕ ОБУЧЕНИЕ И НЕЙРОННЫЕ СЕТИ 174 8.1. Введение в глубокое обучение 174 8.2. Сверточная нейронная сеть 177 8.3. Рекуррентная нейронная сеть 187 8.4. Распознавание объектов с использованием алгоритма каскадов Хаара 188 8.5. Обнаружение объектов в реальном времени 194 8.5.1. Алгоритмы YOLO 194 8.5.2. Эволюция модели YOLO 196 8.5.2. Практическое применение YOLO 202 ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ 204 9. КОМПЬЮТЕРНОЕ ЗРЕНИЕ НА МИКРОКОМПЬЮТЕРАХ 205 9.1. Выбор микрокомпьютера 205 9.2. Установка и настройка окружения 210 9.3. Работа с камерой 212 9.4. Программно-аппаратная архитектура CUDA 219 9.5. Настройка CUDA на микрокомпьютере Jetson Nano 221 ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ 225 ЗАКЛЮЧЕНИЕ 226 СЛОВАРЬ ТЕРМИНОВ 227 СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТРУРЫ 233 ПРИЛОЖЕНИЕ 234 cv2.absdiff() 234 cv2.addWeighted() 234 cv2.bilateralFilter() 235 cv2.bitwise_and() 235 cv2.bitwise_not() 236 cv2.boxFilter() 236 cv2.boxPoints() 236 cv2.calcHist() 237 cv2.Canny() 237 cv2.CascadeClassifier() 238 cv2.circle() 238 cv2.convertScaleAbs() 239 cv2.createTrackbar() 239 cv2.cvtColor() 240 cv2.destroyAllWindows() 241 cv2.detectMultiScale() 241 cv2.dilate() 242 cv2.drawContours() 242 cv2.ellipse() 243 cv2.erode() 244 cv2.filter2D() 244 cv2.findContours() 245 cv2.flip() 246 cv2.GaussianBlur() 246 cv2.getRectSubPix() 246 cv2.getRotationMatrix2D() 247 cv2.getTrackbarPos() 247 cv2.imread() 248 cv2.imshow() 248 cv2. imwrite() 248 cv2.inRange() 249 cv2.Laplacian() 249 cv2.line() 250 cv2.magnitude() 250 cv2.medianBlur() 251 cv2.merge() 251 cv2.minAreaRect() 251 cv2.moveWindow() 252 cv2.MultiTracker() 252 cv2.namedWindow() 252 cv2.polylines() 253 cv2.putText() 253 cv2.rectangle() 254 cv2.resize() 255 cv2.selectROI() 255 cv2.setMouseCallback() 256 cv2.setWindowProperty() 257 cv2.Sobel() 257 cv2.split() 258 cv2.threshold 258 cv2.TrackerCSRT() 259 cv2.TrackerKCF() 259 cv2.TrackerMedianFlow() 259 cv2.TrackerMIL() 260 cv2.TrackerMOSSE() 260 cv2.VideoCapture() 260 cv2.VideoWriter() 260 cv2.VideoWriter_fourcc() 261 cv2.waitKey() 261 cv2.warpAffine() 262 numpy.array() 262 numpy.arange() 263 numpy.empty() 263 numpy.flip() 264 numpy.full() 264 numpy.hstack() 265 numpy.mean() 265 numpy.ones() 265 numpy.reshape() 266 numpy.std() 266 numpy.vstack() 267 numpy.zeros() 267 tracker.init() 268 tracker.update() 268 tracker.get() 269 tracker.release() 269