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課程來源:MIT
     
翻譯:段江 劉洪貴 堯珊珊
編輯:陳盈 劉夏泱
 
Interpolation of the gradient peak of E.
標有最陡上升方向和梯度E’峰值插值曲線的圖域。(圖片承蒙麻省理工開放式課程提供。)
Pixel field overlaid with direction of steepest ascent, and interpolation of its gradient (E') peak. (Image courtesy of MIT OCW.)

課程重點

本課程有一系列 課堂講稿。同時包含許多由授課教師所編寫的相關閱讀材料。課程議題緊密相應於課程教科書的內容。

This course features a set of lecture notes. Related readings, many authored by the instructor, are included also. The topics follow closely the instructor's textbook.

課程描述

機器視覺課程,對於由一個圖像所產生之環境的符號性描述過程,進行了密集的介紹。課程敍述了圖像格式、運動視覺以及由陰影恢復其形貌的物理學原理。二值化 圖像的處理和濾波技術將作為圖像預處理步驟被介紹。進一步的課題則涵蓋了照相測量學、物體表現平面圖、類比超大型積體電路(VLSI)以及計算視覺技術。 此外,機器視覺在機器人和智慧設備交互方面的應用,也將在本課程中被進一步討論。

Machine Vision provides an intensive introduction to the process of generating a symbolic description of an environment from an image. Lectures describe the physics of image formation, motion vision, and recovering shapes from shading. Binary image processing and filtering are presented as preprocessing steps. Further topics include photogrammetry, object representation alignment, analog VLSI and computational vision. Applications to robotics and intelligent machine interaction are discussed.
師資
講師:
Berthold Horn 教授
上課時數
教師授課:
每週2節
每節1.5小時
程度
大學部 / 研究所
回應
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聲明
麻省理工學院開放式課程認可 開放式課程計畫(OOPS)的翻譯計畫,開放式課程計畫(OOPS)乃是運用其獨立團隊、獨立資源、獨立流程進行翻譯計畫之團隊。

所有麻省理工學院開放式課程之材料皆以麻省理工學院開放式課程創作共享授權發佈,所有之翻譯資料皆由開放式課程計畫(OOPS)所提供,並由其負翻譯品質之責任。

此 處麻省理工學院開放式課程之資料乃由 開放式課程計畫(OOPS) 譯為正體中文。麻省理工學院開放式課程在此聲明,不論是否遭遇或發現相關議題,麻省理工學院開放式課程、麻省理工學院教師、麻省理工學院校方並不對翻譯正 確度及完整性作保證。上述單位並對翻譯後之資料不作明示或默許對任一特定目的之適合性之保證、非侵權之保證、或永不出錯之保證。麻省理工學院校方、麻省理 工學院開放式課程對翻譯上之不正確不負任何責任。由翻譯所引發任何關於此等資料之不正確或其他瑕疵,皆由開放式課程計畫(OOPS)負全責,而非麻省理工 學院開放式課程之責。

原文聲明

教材

Horn, Berthold K. P. 《機器人視覺》。Cambridge, MA: MIT Press/McGraw-Hill,1986年3月,ISBN:0262081598。

本學期的內容:

本課程內容覆蓋了由Berthold K.P. Horn(MIT Press/McGraw-Hill)撰寫的《機器人視覺》一書,並做了下列修改。

包括以下內容:

圖像格式
運動視覺
由陰影恢復其形貌
二值化圖像處理
照相測量學/立體
物體表現平面圖
模擬超大型積體電路
計算視覺

不包括以下內容:

傅立葉變換
卷積
線搜索
模式識別

學期論文/專題

修習本課程研究生班(6.866)的學生,將撰寫一篇與本課程所涉及之內容相關的學期論文。

家庭作業/測驗

本課程沒有期終考試。

有兩個類似問題集的攜回測驗,但內容較長、佔分更多。

評分辦法

研究生(6.866)

活動 比例
家庭作業 33%
測驗 33%
專題 33%


大學部(6.801)

活動 比例
家庭作業 50%
測驗 50%
專題

Textbook

Horn, Berthold K. P. Robot Vision. Cambridge, MA: MIT Press/McGraw-Hill, March 1986. ISBN: 0262081598.

Material We Cover This Term

This class covers the material of "Robot Vision" by Berthold K. P. Horn (MIT Press/McGraw-Hill) with the following modifications:

Material which will be included

Image Formation
Motion Vision
Shape from Shading
Binary Image Processing
Photogrammetry/Stereo
Object Representation Alignment
Analog VLSI
Computational Vision

Material which will be excluded

Fourier Transform
Convolution
Line Finding
Pattern Recognition

Term Paper / Project

Students in the graduate version (6.866) will write a term paper on a subject related to the material in the course.

Homeworks / Quizzes

There is no final exam.

There will be two take-home quizzes, which are just like problem sets, only longer, and worth more points.

Grading Policy

Graduate (6.866)

ACTIVITIES PERCENTAGES
Homeworks 33%
Exams 33%
Projects 33%


Undergraduate (6.801)

ACTIVITIES PERCENTAGES
Homeworks 50%
Exams 50%
Projects NA

 
課 課程單元 重要日期
1 概論
General Introduction

估算圖像運動域
Estimating Image Motion Field

針孔照相機模型
Pinhole Camera Model
指派作業1
Assignment 1 out
2 概論(續前次內容)
General Introduction (cont.)

Lambertian面
Lambertian Surfaces

二維圖像運動
Image Motion in 2D
 
3 二維圖像運動(續前次內容)
Image Motion in 2D (cont.)

恒亮度方程
Constant Brightness Equation
繳交作業1
Assignment 1 due
4 恒亮度方程(續前次內容)
Constant Brightness Equation (cont.)


雙目立體
Binocular Stereo

反射係數表:圖像格式、表面反射係數、表面方向
Reflectance map: Image Formation, Surface Reflectance, Surface Orientation
 
5 光度立體
Photometric Stereo


亮度分佈函數(BRDF)
Brightness Distribution Function (BRDF)
指派作業2
Assignment 2 out
6 從陰影恢復形貌
Shape from Shading
 
7 從陰影恢復形貌(續前次內容)
Shape from Shading (cont.)

由梯度重構形貌
Shape from Gradient
 
8 由梯度重構形貌(續前次內容)
Shape from Gradient (cont.)
繳交作業2
Assignment 2 due
9 二值化圖像處理
Binary Image Processing

方法及應用
Methods and Applications
指派作業3
10 二值化圖像處理(續前次內容)
Binary Image Processing (cont.)
 
11 二值化圖像處理(續前次內容)
Binary Image Processing (cont.)
Assignment 3 due 繳交作業3
Assignment 3 due
12 二值化圖像處理(續前次內容)
Binary Image Processing (cont.)
 
13 二值化圖像處理(續前次內容)
Binary Image Processing (cont.)
指派測驗1
Quiz 1 out
14 歐拉方程及其應用
The Euler Equations and their Applications
 
15 光流
Optical Flow
繳交測驗1
Quiz 1 due
16 光流(續前次內容)
Optical Flow (cont.)


運動視覺
Motion Vision
 
17 光流(續前次內容)
Optical Flow (cont.)


運動域
Motion Field
指派作業4
Assignment 4 out
18 光流(續前次內容)
Optical Flow (cont.)


直接運動視覺
Direct Motion Vision
繳交作業4
Assignment 4 due
19 光流(續前次內容)
Optical Flow (cont.)
 
20 廣義高斯圖像
Extended Gaussian Images


幾何學
Geometry
指派作業5
Assignment 5 out
21 廣義高斯圖像(續前次內容)
Extended Gaussian Images (cont.)


鑲嵌
Tessellation

柏拉圖立體
Platonic solids
繳交作業5
Assignment 5 due
22 廣義高斯圖像(續前次內容)
Extended Gaussian Images (cont.)


四元數
Quaternions

EGIs操作
Operations on EGIs
 
23 照相測量學
Photogrammetry


絕對定向
Absolute Orientation

外部定向
Exterior Orientation

內部定向
Interior Orientation
指派測驗2
Quiz 2 out
24 照相測量學(續前次內容)
Photogrammetry (cont.)


相對定向
Relative Orientation
 
25 (並行網路)
Parallel Networks


如何高效的處理圖像
How to Process Images Efficiently
繳交測驗2
Quiz 2 due

 

教材
Textbook

Horn, Berthold K. P. 《機器人視覺》, Cambridge, MA: MIT Press(出版)/McGraw-Hill, 1986年3月. ISBN: 0262081598。
Horn, Berthold K. P. Robot Vision. Cambridge, MA: MIT Press/McGraw-Hill, March 1986. ISBN: 0262081598.

從陰影恢復形貌
Shape From Shading

Horn, Berthold K. P., Richard S. Szeliski, and Alan L. Yuille.〈不可能的陰影圖案〉,《IEEE會報-圖像分析和機器智慧》 15, no. 2 (1993年2月): 第166-170頁。ISSN: 01628828。
Horn, Berthold K. P., Richard S. Szeliski, and Alan L. Yuille. "Impossible Shaded Images." IEEE Transactions on Pattern Analysis and Machine Intelligence 15, no. 2 (February 1993): 166-170. ISSN: 01628828.

照相測量學
Photogrammetry

Horn, Berthold K. P.〈利用單位四元數進行絕對定向的閉合形解決方案〉(PDF)《美國光學協會期刊》4, no. 4 (April 1987): 第629-642頁。
Horn, Berthold K. P. "Closed-Form Solution of Absolute Orientation Using Unit Quaternions (PDF)." Journal of the Optical Society of America A 4, no. 4 (April 1987): 629-642.

Horn, Berthold K. P.〈再論相對定向〉,《美國光學協會雜誌》8 (October 1991): 第1630–1638頁。
Horn, Berthold K. P. "Relative Orientation Revisited." Journal of the Optical Society of America A 8 (October 1991): 1630–1638.

相機標定
Camera Calibration

關於單位四元數和旋轉的一些提示 (PDF)
Some Notes on Unit Quaternions and Rotation (PDF)

Tsai的相機標定方法回顧(PDF)
Tsai's Camera Calibration Method Revisited (PDF)

從基本矩陣重建基線和方向(PDF)
Recovering Baseline and Orientation from Essential Matrix (PDF)

機器視覺中的類比超大型積體電路
Analog VLSI for Machine Vision

Horn, Berthold K. P.〈機器視覺中的並行類比超大型積體電路〉,《麻省理工人工智慧:開拓領域》,Patrick H. Winston and Sarah A. Shellard編輯,第2策. Cambridge, MA: MIT Press, 1990年, 第437–471頁。
Horn, Berthold K. P. "Parallel Analog Networks for Machine Vision." In Artificial Intelligence at MIT: Expanding Frontiers. Edited by Patrick H. Winston and Sarah A. Shellard. Vol. 2. Cambridge, MA: MIT Press, 1990, pp. 437–471.

(碰撞預警晶片時刻)(PDF)
Time to Collision Warning Chip (PDF)

其他
Others

被認為有損的投影幾何學(PDF)
Projective Geometry Considered Harmful (PDF)

連續運動鏈的新符號 (PDF)
New Notation for Serial Kinematic Chains (PDF)

課 課程單元 課堂講稿
1 概論
General Introduction

估算圖像運動域
Estimating Image Motion Field

針孔照相機模型
Pinhole Camera Model
(PDF)
2 概論(續前次內容)
General Introduction (cont.)

Lambertian面
Lambertian Surfaces

二維圖像運動
Image Motion in 2D
(PDF)
3 二維圖像運動(續前次內容)
Image Motion in 2D (cont.)

恒亮度方程
Constant Brightness Equation
 
4 恒亮度方程(續前次內容)
Constant Brightness Equation (cont.)


雙目立體
Binocular Stereo

反射係數表:圖像格式、表面反射係數、表面方向
Reflectance map: Image Formation, Surface Reflectance, Surface Orientation
(PDF)
5 光度立體
Photometric Stereo


亮度分佈函數(BRDF)
Brightness Distribution Function (BRDF)
(PDF)
6 從陰影恢復形貌
Shape from Shading
(PDF)
7 從陰影恢復形貌(續前次內容)
Shape from Shading (cont.)

由梯度重構形貌
Shape from Gradient
(PDF)
8 由梯度重構形貌(續前次內容)
Shape from Gradient (cont.)
(PDF)
9 二值化圖像處理
Binary Image Processing

方法及應用
Methods and Applications
(PDF)
10 二值化圖像處理(續前次內容)
Binary Image Processing (cont.)
(PDF)
11 二值化圖像處理(續前次內容)
Binary Image Processing (cont.)
(PDF)
12 二值化圖像處理(續前次內容)
Binary Image Processing (cont.)
(PDF)
13 二值化圖像處理(續前次內容)
Binary Image Processing (cont.)
(PDF)
14 歐拉方程及其應用
The Euler Equations and their Applications
(PDF)
15 光流
Optical Flow
(PDF)
16 光流(續前次內容)
Optical Flow (cont.)


運動視覺
Motion Vision
(PDF)
17 光流(續前次內容)
Optical Flow (cont.)


運動域
Motion Field
(PDF)
18 光流(續前次內容)
Optical Flow (cont.)


直接運動視覺
Direct Motion Vision
(PDF)
19 光流(續前次內容)
Optical Flow (cont.)
(PDF)
20 廣義高斯圖像
Extended Gaussian Images


幾何學
Geometry
(PDF)
21 廣義高斯圖像(續前次內容)
Extended Gaussian Images (cont.)


鑲嵌
Tessellation

柏拉圖立體
Platonic solids
(PDF)
22 廣義高斯圖像(續前次內容)
Extended Gaussian Images (cont.)


四元數
Quaternions

EGIs操作
Operations on EGIs
(PDF)
23 照相測量學
Photogrammetry


絕對定向
Absolute Orientation

外部定向
Exterior Orientation

內部定向
Interior Orientation
(PDF)
24 照相測量學(續前次內容)
Photogrammetry (cont.)


相對定向
Relative Orientation

本學期將會指派五個作業。相關的日期都列在 教學時程當中。
There were five problem sets assigned this semester. Relevant dates are listed in the calendar.

作業 解答
作業1 (PDF) (PDF)
作業 2 (PDF) (PDF)
作業 3 (PDF) (PDF)
作業 4 (PDF) (PDF)
作業 5 (PDF) (PDF)

這個學期有兩個攜回測驗。相關的日期安排都列在教學時程當中。
There are two take-home exams for the semester. Relevant dates are listed in the calendar.

測驗 解答
測驗 1 (PDF) (PDF)
測驗 2 (PDF) (PDF)

對「課程6.801:機械視覺」這門課有興趣的教育家、學生和自學者們,歡迎來和其他應用這個教材學習或教課的人在這個討論群組上互動。

這個服務是由麻省理工學院開放式課程提供,由猶他州立大學教育科技系的「開放持續學習機會研究群」所管理。世界各地的獨立學員可以互相連繫、協同合作、組織學習小組,及就利用麻省理工「開放式課程網頁」教材資源於他們正規或非正規教育學習時得到支援。

「開放式學習支援網」(Open Learning Support, 簡稱OLS)是一個著眼著眼於建立「社群軟體」的研究計劃,讓非正規學習社群利用現存公開的教材而組織起來。OLS基本前提是完整的教育機會必須讓使用者 能夠與能解答其問題或提供支援的其他人建立起溝通管道。贊助者一般只能提供免費開放的網頁教材,但很難提供這樣的社群管道。社群支援必須由其他使用者提 供。因此,OLS是: 在麻省理工「開放式課程網頁」以外獨立運作的 需要使用者註冊並登入才能參與的 並不頒授任何學位或文憑的計劃 不提供與麻省理工或猶他州立大學教職人員直接連繫的管道


馬上來本課程《6.801 機械視覺》的討論群組看看吧。

「開放式學習支援網」是由The William and Flora Hewlett 基金會贊助提供。



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