画像処理と画像認識―AI時代の画像処理入門 [単行本]

画像処理と画像認識―AI時代の画像処理入門 [単行本] の 商品概要

• 目次

  1.　序論
  1.1　人間の視覚機能
  1.2　画像と画像処理
  1.3　ビジョンシステム
  1.4　AIと画像処理
  演習問題
  2.　画像の表現
  2.1　アナログ画像とディジタル画像
  2.2　画像のA―D変換
  　2.2.1　標本化
  　2.2.2　量子化
  2.3　A―D変換と画質との関係
  2.4　カラー画像の表現
  　2.4.1　人間の視覚とカラー画像
  　2.4.2　色の表現法
  　2.4.3　カラー画像のディジタル化
  2.5　画像データの表現
  　2.5.1　画像データの表現方式
  　2.5.2　インデックス方式による画像表現
  　2.5.3　画像のファイル形式
  演習問題
  3.　画像処理システム
  3.1　画像処理システムの構成例
  　3.1.1　コンピュータを用いた画像処理システム
  　3.1.2　画像処理プログラムにおける高速化のための留意点
  　3.1.3　専用ハードウェアによる画像処理装置
  3.2　画像の入出力装置
  　3.2.1　画像の入力装置
  　3.2.2　画像の出力装置
  演習問題
  4.　画像情報処理
  4.1　画像のフーリエ変換
  　4.1.1　空間周波数
  　4.1.2　複素正弦波
  　4.1.3　フーリエ変換
  　4.1.4　離散フーリエ変換
  　4.1.5　高速フーリエ変換
  　4.1.6　直交変換
  コラム1：直交変換と直交基底
  コラム2：直交変換とDFT
  　4.1.7　その他の直交変換
  4.2　標本化定理
  4.3　フィルタ処理
  　4.3.1　周波数領域でのフィルタ処理
  コラム3：FIRフィルタとIIRフィルタ
  　4.3.2　空間領域でのフィルタ処理
  コラム4：畳み込みの意味と線形時不変フィルタ
  　4.3.3　フィルタの設計
  　4.3.4　オペレータによるフィルタ処理
  コラム5：局所処理と大局処理
  4.4　画像データの圧縮
  　4.4.1　可逆符号化
  　4.4.2　不可逆符号化
  　4.4.3　動画像の符号化
  　4.4.4　標準化された符号化技術
  コラム6：JPEG非可逆圧縮の特徴
  演習問題
  5.　濃淡画像処理
  5.1　濃度変換
  　5.1.1　コントラスト変換関数を用いた濃度変換
  コラム7：ガンマ補正による濃度変換
  　5.1.2　ヒストグラム変換
  　5.1.3　隣接する画素との濃度差の強調
  5.2　平滑化
  　5.2.1　線形フィルタによる平滑化
  　5.2.2　エッジを保存した平滑化
  5.3　鮮鋭化
  コラム8：画像超解像
  5.4　エッジ・線の検出
  　5.4.1　差分型によるエッジ検出
  　5.4.2　零交差法によるエッジ検出
  　5.4.3　レンジフィルタ
  　5.4.4　Cannyエッジ検出器
  5.5　画像表示のための処理
  　5.5.1　限定色表示
  　5.5.2　疑似濃淡表示
  5.6　幾何学的変換
  　5.6.1　アフィン変換
  　5.6.2　疑似アフィン変換
  　5.6.3　画像の再配列と補間
  　5.6.4　圧縮された画像データからの拡大・縮小
  演習問題
  6.　2値画像処理
  6.1　2値化処理
  6.2　連結性と幾何学的性質
  　6.2.1　連結と近傍
  　6.2.2　幾何学的性質
  6.3　2値画像に対する処理
  　6.3.1　ラベリング
  　6.3.2　膨張・収縮処理
  　6.3.3　線・点図形化処理
  6.4　図形の形状特徴
  演習問題
  7.　コンピュータグラフィックス
  7.12　次元グラフィックス
  　7.1.1　線図形の描画
  　7.1.2　面の生成と処理
  　7.1.3　アンチエリアシング
  7.2　3次元グラフィックス
  　7.2.1　3次元図形の幾何学的変換
  　7.2.2　モデリング
  　7.2.3　レンダリング
  コラム9：CGと画像処理技術の融合
  演習問題
  8.　領域分割
  8.1　原画像中のエッジを用いる方法
  8.2　領域拡張法
  8.3　特徴空間におけるクラスタリングを用いた方法
  8.4　テクスチャ解析
  8.5　グラフカット法
  8.6　深層学習を用いた領域分割
  演習問題
  9.　特徴・パターンの検出
  9.1　テンプレートマッチング
  9.2　局所特徴
  　9.2.1　Harrisのコーナの検出
  　9.2.2　FASTによるコーナ検出
  　9.2.3　ブロブの検出
  　9.2.4　SIFT
  　9.2.5　HOG
  コラム10：さまざまな記述子
  　9.2.6　bag-of-visual words
  演習問題
  10.　画像認識
  10.1　画像認識のタスクとプロセス
  10.2　ルールベースに基づく画像認識
  10.3　統計的パターン認識
  　10.3.1　特徴空間
  　10.3.2　パターンの識別
  コラム11：訓練データの前処理
  　10.3.3　クラスタリング
  コラム12：遺伝的アルゴリズム
  演習問題
  11.　ニューラルネットワークと深層学習
  11.1　ニューラルネットワーク
  11.2　深層学習
  　11.2.1　活性化関数の改良
  　11.2.2　ドロップアウト
  　11.2.3　訓練データと学習手順
  コラム13：訓練データの作成
  　11.2.4　転移学習とファインチューニング
  11.3　畳み込みニューラルネットワーク
  　11.3.1　畳み込み層
  　11.3.2　プーリング層
  　11.3.3　出力層
  　11.3.4　CNNの応用
  コラム14：CNNのネットワークモデル
  11.4　オートエンコーダ
  11.5　敵対的生成ネットワーク
  演習問題
  12.　3次元画像処理
  12.1　3次元空間の計測と認識
  12.2　1枚の画像を用いた3次元認識
  　12.2.1　テクスチャによる方法
  　12.2.2　陰影による方法
  　12.2.3　その他の方法
  12.3　複数の画像を用いた3次元認識
  　12.3.1　カメラモデルとキャリブレーション
  　12.3.2　ステレオ画像処理
  12.4　レンジファインダ
  コラム15：3次元データ処理を行うソフトウェア
  12.5　3次元形状の復元
  演習問題
  13.　動画像処理
  13.1　オプティカルフローの抽出
  　13.1.1　照合法
  　13.1.2　時空間勾配法
  13.2　差分画像を利用する方法
  13.3　動画像を用いた行動認識
  　13.3.1　従来の機械学習を用いた方法
  　13.3.2　深層学習を用いた方法
  　13.3.3　RNNとLSTM
  13.4　動画像を用いた3次元復元
  演習問題
  14.　画像処理の応用
  14.1　産業応用
  　14.1.1　組立工程
  　14.1.2　検査工程
  コラム16：従来の機械学習と深層学習
  14.2　医療用画像処理
  　14.2.1　CT
  　14.2.2　細胞診の自動化
  　14.2.3　深層学習による画像診断支援
  コラム17：説明可能なAIとネットワークの可視化
  14.3　文字認識
  　14.3.1　印刷文字認識
  　14.3.2　手書き文字認識
  　14.3.3　深層学習を用いた文字認識
  14.4　顔の認証
  コラム18：オープンソースの活用
  演習問題
  引用・参考文献
  演習問題の解答
  索引

• 出版社からのコメント

  画像処理で扱われる幅広い領域のトピックを入門的に扱いながら，バランスよく配分し，基礎事項を体系的に学べるように構成した。

• 内容紹介

  【書籍の特徴】
  本書では，幅広いトピックを入門的に扱いながら，信号処理技術，画像処理手法，画像計測やグラフィックス，さらに機械学習や深層学習を中心に広範な領域となっている画像認識などの分野をバランス良く配分させ，基礎事項を体系的に学べるように，以下の構成とした。また，OpenCVなどのフリーのライブラリや深層学習のフレームワークを用いて画像処理や認識を行う方々にとって必要な「理論的基礎知識」も本書により得られる。
  
  【本書の構成】
  1章：「序論」では，人間の視覚機能と画像処理工学の関係について述べ，画像処理技術がわれわれの生活にどのように役立っているかについて述べる。
  2章：「画像の表現」では，ディジタル画像の特徴とその表現方法について述べる。
  3章：「画像処理システム」では，コンピュータによる画像処理システムや専用ハードウェアの構成および，画像入出力のための機器について述べる。
  4章：「画像情報処理」では，画像情報の処理で特に重要となるフーリエ変換等の直交変換についての基礎的事項を取り上げる。また，これらを応用したフィルタ処理や画像データの圧縮についても述べる。
  5章：「濃淡画像処理」では，濃淡画像に対してよく用いられるコントラストの改善，ノイズの除去，特徴の抽出，画像の幾何学的形状の変換などの画像処理手法について述べる。
  6章：「2値画像処理」では，2値画像を用いる目的と2値化処理の手法について述べる。
  7章：「コンピュータグラフィックス」では，2次元および3次元CGにおける基本的なCGの手法について概説する。
  8章：「領域分割」では，物体認識や画像合成などに用いられる重要な処理の一つである領域分割の代表的な手法について述べる。
  9章：「特徴・パターンの検出」では，まずテンプレートマッチングについて説明した後，パターン認識でよく用いられる図形の形状特徴である局所特徴とその求め方について述べる。
  10章：「画像認識」では，概要およびパターンの識別手法について述べる。
  11章：「ニューラルネットワークと深層学習」では，まずはニューラルネットワークについて説明し，画像認識が著しい性能向上を果たした大きな要因である深層学習や，畳み込みニューラルネットワークの原理と応用について詳しく述べる。
  12章：「3次元画像処理」では，1枚あるいは複数の画像から3次元情報を復元したり，3次元環境の計測や認識を行う方法について述べる。
  13章：「動画像処理」では，オプティカルフローの抽出，差分画像を利用する方法などの代表的な手法について述べる
  14章：「画像処理の応用」では，画像処理の応用事例について触れ，これまでに述べた画像処理技術が実際にどのように利用されているかについて述べる。
  
  図書館選書
  画像処理で扱われる信号処理，画像処理手法，画像計測，グラフィックスに加えて，画像認識，機械学習，深層学習といった幅広い領域のトピックを入門的に扱いながら，バランスよく配分し，基礎事項を体系的に学べるように構成。

• 著者紹介（「BOOK著者紹介情報」より）（本データはこの書籍が刊行された当時に掲載されていたものです）

  山田 宏尚(ヤマダ ヒロナオ)
  １９８６年名古屋大学工学部機械工学科卒業。２００７年岐阜大学教授
  
  末松 良一(スエマツ ヨシカズ)
  １９６６年名古屋大学工学部機械学科卒業。２０１１年愛知工業大学総合技術研究所客員教授

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