前言

随着计算机技术、光电子技术、信号处理理论与技术、人工智能理论与技术的发展，机器视觉得到了飞速的发展和广泛的应用，在科研和实际生产中发挥了重要的作用。机器视觉作为人工智能的重要分支，很大程度上代表了人工智能的发展水平，在人工智能领域的地位不言而喻。当前我国社会对从事机器视觉、人工智能领域的人才需求量日益增加。

机器视觉课程是国内外高校本科生和研究生的重要专业课，涉及信号处理、数字图像处理、模式识别、人工智能和光电子学等领域，是一门交叉性很强的课程。本书作者将多年的工程项目开发案例写入教材，引导读者进行机器视觉技术实际工程能力的锻炼，培养学生探索未知、追求真理、勇攀科学高峰的责任感和使命感以及精益求精的大国工匠精神。

党的二十大报告指出，“开辟发展新领域新赛道，不断塑造发展新动能新优势。”本书在讲解机器视觉工程技术知识的同时，也弘扬了社会主义核心价值观，坚定文化自信，推进工程技术的改革创新。本书共8章。第1章为绪论。第2章为相机成像与标定，包括射影几何与几何变换、相机标定基础、相机标定方法、相机标定的MATLAB与OpenCV实现、圆形板标定方法、单相机与光源系统标定及机器人手眼标定。第3章为双目立体视觉，包括双目立体视觉原理、图像特征点、立体匹配等内容。第4章为面结构光三维视觉，包括单幅相位提取方法、多幅相位提取方法和相位展开方法等内容。第5章为线结构光三维测量，主要包括线结构光提取、单目与双目线结构光测量原理、三维人体扫描等内容。第6章为深度相机三维测量，主要包括飞行时间测量方法、散斑结构光测量方法、激光雷达测量方法等内容。第7章为三维形状恢复方法，主要包括光度立体、从明暗恢复形状、从运动恢复形状、NeRF技术等。第8章为机器视觉案例应用。除第1章外，本书大部分章节都配有应用案例，包括案例的分析过程，实验数据或程序代码及运行结果。

本书积累了作者多年来在机器视觉和人工智能领域的科研和教学成果，是一本面向工程专业的本科生与研究生的教材。书中包含经典和最新的机器视觉案例。通过讲解案例背景与原理、设计思路、实验步骤、开发环境与工具以及实验结果，学生能够根据案例理解相关理论知识和内容，同时也为教学提供了丰富可靠的工程应用经验，有利于加强工程实际应用的理论和知识的学习。本教材对从事机器视觉的科研人员和工程师也具有一定的参考作用。

本书由天津工业大学宋丽梅、朱新军、李云鹏等编著，天津工业大学路士坤、赵于霄龙、徐宝林、王洪立、于海渤、马坤、陈一凡、夏志磊、张佳磊、兰天阳、佟宇、张宗阳、刘梦雅、王烁鹏、韩志强等参与了编写工作。第1章由朱新军编写，第2章由李云鹏、路士坤等编写，第3章由宋丽梅、赵于霄龙、徐宝林等编写，第4章由宋丽梅、马坤、陈一凡等编写，第5章由李云鹏、王洪立、于海渤等编写，第6章由朱新军、夏志磊、张宗阳等编写，第7章由朱新军、张佳磊、兰天阳等编写，第8章由宋丽梅、佟宇等编写。深圳奥比中光科技有限公司为本书的撰写也提供了帮助。另外，本书还附有相应的程序代码（电子资源）和二维码资源，读者可以扫码观看演示过程和效果。

本书的出版得到了天津市教育科学规划课题重点课题（BIE210025）的资助，是天津市重大科技成果科普化示范项目（22KPXMRC00090）的支撑教材。此外，本书也得到了天津市高等学校创新团队培养计划（TD13-5036）和中国学位与研究生教育学会研究课题（2020MS1019）的资助。

由于作者水平有限，书中难免存在不妥之处，敬请读者批评指正。

编者