计算机系统结构详解(3/e)

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具体描述

计算机视觉中的几何基础与应用 作者: [此处填写作者姓名,例如:李明 教授] 出版社: [此处填写出版社名称,例如:清华大学出版社] 出版日期: [此处填写出版年份,例如:2023年] --- 内容简介 《计算机视觉中的几何基础与应用》 是一本全面深入探讨现代计算机视觉领域所依赖的核心数学与几何原理的权威性著作。本书旨在为计算机科学、电子工程、机器人学以及相关领域的学生、研究人员和专业工程师提供坚实的理论基础和丰富的实践指导。它不仅仅是一本技术手册,更是一部引导读者理解图像如何被“看见”并转化为几何信息的思维导图。 本书的结构设计精妙,从基础的投影几何和多视图几何出发,逐步深入到复杂的非刚性重建和动态场景分析。我们深刻认识到,计算机视觉的本质是解决“如何从二维图像中恢复三维世界”这一逆向工程问题。因此,全书的叙事线索紧密围绕几何约束、代数表示和优化求解展开。 第一部分:基础与表示 本书伊始,我们详细回顾了相机成像模型,这是理解一切视觉问题的基石。我们不仅介绍了经典的针孔模型,还详尽阐述了透视投影的数学表达,包括齐次坐标系的使用及其在图形学和视觉中的重要性。对内部参数(焦距、主点)和外部参数(旋转、平移)的精确标定,是后续一切定量测量的先决条件,因此我们用大量的篇幅介绍了相机标定的经典方法,如张氏标定法,并探讨了实际应用中存在的误差来源及鲁棒性提升策略。 紧接着,我们将视角转向二维图像中的几何关系。对极几何是多视图视觉的核心。我们用严谨的数学推导,揭示了两个或多个相机拍摄图像之间固有的、由世界点投影关系决定的约束——基本矩阵 (Fundamental Matrix) 和 本质矩阵 (Essential Matrix)。书中详细分析了如何通过匹配点对的代数约束(八点法、五点法)来估计这些矩阵,并重点讨论了如何从本质矩阵中恢复相机的相对位姿,这是三维重建的第一步。 第二部分:三维重建与重建 在掌握了多视图几何关系后,本书将重点转向三维重建。我们首先介绍了三角测量 (Triangulation) 技术,即如何利用已知的相机参数和图像中的观测点,确定其在世界坐标系下的精确三维坐标。 随后,本书深入探讨了运动恢复结构 (Structure from Motion, SfM) 这一核心问题。SfM 过程涉及联合估计相机位姿和稀疏场景结构。我们详尽地描述了迭代优化方法,特别是将所有观测误差最小化的Bundle Adjustment (BA) 过程。书中不仅仅停留在理论描述,更结合了实际的优化算法(如高斯-牛顿法、Levenberg-Marquardt 算法)的实现细节,帮助读者理解其收敛性和鲁棒性。 为了获得密集的深度信息,本书专门开辟章节讲解立体视觉 (Stereo Vision)。除了经典的基于视差匹配的算法(如块匹配、全局优化),我们还引入了立体校正、视差计算以及深度图生成的全流程。对于基于主动光源或结构光的方法,我们也进行了原理性的介绍。 第三部分:从稀疏到稠密与语义理解的桥梁 现代视觉系统对场景细节的把握要求越来越高,因此本书接下来探讨了稠密重建。我们系统地分析了光流法 (Optical Flow) 在连续运动估计中的应用,并详细阐述了其变体,如 Lucas-Kanade 方法和 Horn-Schunck 方法,并讨论了如何利用能量函数框架来求解这些问题。 随着深度学习的兴起,几何方法与学习方法的融合成为必然趋势。本书特设章节讨论了学习驱动的几何估计。这包括如何利用卷积神经网络 (CNN) 来直接预测视差、估计相机姿态,或者利用可微分的渲染器(Differentiable Renderer)来指导几何模型的学习,从而克服传统方法在纹理稀疏或遮挡严重场景下的局限性。 此外,我们还涵盖了非刚性结构与运动 (Non-Rigid Structure from Motion, NRSfM),这对于处理人体运动、表情变化等动态场景至关重要。我们讨论了如何通过基追踪 (Basis Tracking) 和低秩表示来分离和估计场景的形变。 第四部分:传感器融合与大规模应用 在实际工程中,视觉信息往往需要与其他传感器(如惯性测量单元 IMU、激光雷达 LiDAR)进行融合。本书最后一部分探讨了同步定位与地图构建 (SLAM)。我们详细比较了基于滤波(如扩展卡尔曼滤波 EKF、无迹卡尔曼滤波 UKF)和基于优化的(如因子图优化)的 SLAM 框架。对于基于优化的 SLAM,如 ORB-SLAM 系列,书中深入分析了回环检测、位姿图优化等关键模块的设计思路。 本书的特点在于其强大的数学严谨性和工程实践的紧密结合。每章后的习题设计旨在巩固读者的理论理解,并鼓励他们动手实现关键算法。通过本书的学习,读者将能够: 1. 熟练掌握相机成像模型、对极几何的核心代数和几何原理。 2. 独立设计和实现 SfM、立体视觉和基本 SLAM 系统的关键模块。 3. 理解当前主流视觉技术(如深度学习辅助的几何估计)背后的数学逻辑。 4. 具备对复杂三维场景进行定量测量和重建的能力。 本书是希望在三维感知、自动驾驶、增强现实 (AR) 或机器人导航领域深耕的专业人士不可或缺的参考资料。 --- (总字数预估:约1500字)

著者信息

图书目录

图书序言

图书试读

用户评价

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要说《计算机系统结构详解(3/e)》这本书最让我印象深刻的地方,那一定是它对“权衡”这个概念的深刻理解和阐述。计算机系统结构的每一个设计决策,都伴随着各种权衡,这本书恰恰是这本书的核心魅力所在。在讲解存储器层次结构时,作者详细分析了容量、速度、成本之间的矛盾,以及如何通过缓存、虚拟内存等机制来达到最优的权衡。我记得书中有一个关于不同缓存替换策略的对比分析,非常生动地展示了不同策略在命中率和实现复杂度上的差异。这让我明白,没有绝对最优的设计,只有在特定场景下最合适的权衡。此外,这本书在讲解指令集架构(ISA)时,也充分体现了这种权衡思想。它详细分析了RISC和CISC指令集的历史演进,以及它们在设计上的不同权衡,比如指令集复杂度与指令执行速度之间的关系。这种深入的分析,让我对计算机体系结构的设计哲学有了更深刻的理解。这本书不仅仅是技术的堆砌,更是智慧的结晶,让我学会如何用更宏观的视角去审视技术问题。

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《计算机系统结构详解(3/e)》这本书,对我来说,是一次知识的“洗礼”。它不仅仅是关于计算机硬件的介绍,更是关于如何设计和优化高效计算系统的思想。我一直对计算机的并行处理能力感到着迷,而这本书在这方面的内容,简直是无与伦比。它深入浅出地讲解了各种并行处理技术,从指令级并行到线程级并行,再到处理器级并行。作者在讲解超标量处理器时,不仅仅是列举了各种执行单元,更是详细分析了指令调度、乱序执行等关键技术,以及它们如何协同工作来提高指令吞吐量。我尤其喜欢它在讲解多核处理器时,对不同核间通信和同步机制的深入剖析,这让我对现代处理器的内部运作有了更清晰的认识。这本书的讲解逻辑非常严谨,层次分明,让我在学习过程中始终能够抓住主线。而且,它还提供了大量的图示和表格,帮助我更直观地理解复杂的概念。我曾经尝试过其他一些相关的书籍,但很多都停留在表面,而这本书则能够触及到最核心的原理。它让我感觉,自己对计算机系统的理解,已经提升到了一个新的高度。

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老实说,阅读《计算机系统结构详解(3/e)》这本书,就像是在一场知识的盛宴中品尝一道道精心烹制的佳肴。作者的写作风格极其吸引人,他总能在晦涩的技术概念和读者之间找到一个完美的平衡点。这本书在阐述并行计算时,并没有直接抛出复杂的并行模型,而是从多核处理器带来的机遇和挑战入手,逐步讲解了共享内存模型、消息传递模型等不同的并行编程范式。它还深入探讨了线程同步、死锁等并行编程中常见的问题,并且提供了切实可行的解决方案。我尤其欣赏的是,作者在讲解并发控制时,会引用实际的编程案例,让我们看到这些理论是如何在真实场景中应用的。这对我来说,无疑是雪中送炭。此外,这本书在讲解 I/O 系统时,也做得非常出色。它不仅介绍了各种 I/O 设备的工作原理,还深入分析了 I/O 系统的设计原则,以及如何通过 DMA、中断等技术来提高 I/O 效率。我之前对 I/O 系统的理解一直比较肤浅,这本书让我对这个部分有了更深入的认识。总而言之,这本书的每一部分都像是精心雕琢的艺术品,充满了智慧的光芒,让我受益匪浅。

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《计算机系统结构详解(3/e)》这本书的魅力在于,它能够让你在享受阅读乐趣的同时,不知不觉地掌握复杂的计算机系统结构知识。我是一名软件工程师,一直以来,我都能写出运行在计算机上的程序,但对于程序是如何被执行的,我的认知是模糊的。这本书就像一位神奇的向导,带领我深入到计算机的内部世界。它在讲解指令集架构(ISA)时,并没有简单地列出各种指令,而是深入分析了不同ISA的设计哲学,以及它们对软件性能和硬件实现的影响。例如,它会对比RISC和CISC指令集的优劣,让我们理解为什么现代处理器普遍采用RISC架构。而且,书中还详细讲解了指令集是如何与编译器、操作系统协同工作的,这让我对软件和硬件之间的关系有了全新的认识。我特别喜欢它在讲解存储器管理时,那种层层递进的逻辑。从物理地址到虚拟地址的转换,再到页表、TLB(Translation Lookaside Buffer)的作用,作者都讲解得非常清晰,并且通过生动的图示,让我能够直观地理解这些概念。这本书不仅仅是知识的堆砌,更是一种思维方式的启迪,让我学会如何从系统的角度去思考问题,如何去权衡不同的设计选择。

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《计算机系统结构详解(3/e)》这本书,对我来说,与其说是一本教材,不如说是一本“通关秘籍”,帮助我轻松地掌握了计算机系统结构的精髓。我一直对计算机的底层运行机制感到好奇,但又觉得非常神秘。这本书就像一位经验丰富的向导,带领我一步步揭开了这层神秘的面纱。它在讲解指令流水线时,并没有简单地罗列各种冒险和解决方法,而是先从一个形象的比喻入手,让我们理解流水线工作的基本原理,然后再逐步引入各种“陷阱”,并详细讲解如何规避它们。我尤其喜欢它在讲解分支预测时,那种循序渐进的讲解方式,从简单的静态预测到复杂的动态预测,每一步都讲解得非常清楚。而且,书中还提供了大量的实例,让我能够看到这些技术是如何在实际的处理器中应用的。我之前阅读过一些关于处理器设计的书籍,但很多都过于理论化,难以理解。这本书则将理论与实践完美地结合在一起,让我觉得学习过程非常有趣且富有成效。它让我真正体会到了“学以致用”的乐趣,对计算机系统结构产生了浓厚的兴趣。

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《计算机系统结构详解(3/e)》这本书,绝对是我近年来读过的最令人满意的一本技术类书籍。它的内容之详实,分析之透彻,是我前所未见的。我一直对计算机的性能优化很感兴趣,但往往不得其法。这本书在性能分析和优化这一块,简直就是一本宝典。它不仅仅停留在理论层面,而是深入到指令集、流水线、缓存、内存等各个层面,分析它们对程序性能的影响。而且,书中还提供了非常多的实用的工具和技巧,比如如何使用性能分析工具来定位瓶颈,如何通过代码重构和算法优化来提升性能。我记得书中讲解如何优化循环时,用了一个非常直观的例子,展示了如何通过循环展开、数据局部性重排等技术来显著提升代码的执行效率。这让我茅塞顿开。更重要的是,这本书的讲解循序渐进,不会让初学者望而却步,也不会让有经验的读者感到乏味。它能够根据读者的知识水平,提供不同层次的深入讲解。这种“量身定制”的学习体验,让我感到非常愉悦。这本书不仅拓宽了我的知识面,更重要的是,它让我掌握了一套科学的分析和解决问题的思维方式。

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我之所以对《计算机系统结构详解(3/e)》这本书如此推崇,是因为它以一种极其“人性化”的方式,将深奥的计算机系统结构知识展现在我面前。它不像一些枯燥的技术手册,而是充满了故事性和启发性。在讲解操作系统的内存管理时,作者巧妙地引入了“虚拟内存”的概念,并用一个生动的类比,比如“给每个程序一个独立的、巨大的内存空间”,来帮助我们理解它的核心思想。然后,它再逐步深入到页表、缺页中断等细节,让我们能够一步步地掌握其中的奥秘。我尤其赞赏的是,这本书并没有回避一些复杂的技术细节,而是以一种清晰、易懂的方式进行讲解。比如,在讲解缓存一致性协议时,作者并没有直接抛出MESI协议,而是先从多处理器系统中可能出现的各种问题入手,然后引出各种解决方案,最终才详细介绍MESI协议的原理和工作流程。这种“欲扬先抑”的处理方式,让我更容易理解和接受复杂的技术。此外,这本书的语言风格非常流畅,阅读起来毫无压力,甚至可以说是赏心悦目。它让我觉得,学习计算机系统结构,也可以是一件充满乐趣的事情。

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我必须得说,《计算机系统结构详解(3/e)》这本书是一次令人愉悦的学习体验。我通常在学习新技术时,总是习惯性地先在网上搜索一些资料,但往往会发现信息零散,很难形成系统性的认知。而这本书,就像一个精心打磨的瑞士军刀,将计算机系统结构的所有重要组成部分都囊括其中,而且每一个部分都打磨得锋利无比。它在讲解存储器系统时,不仅仅是罗列了各种存储器的类型和性能指标,更是深入剖析了存储器层次结构的出现原因,以及缓存、虚拟内存等技术是如何协同工作,以达到提高整体系统性能的目的。作者在讲解局部性原理时,用到了很多生活中的例子,比如我们去超市购物时,会习惯性地把经常用到的物品放在容易拿到的地方,这和缓存的原理非常相似。这种接地气的讲解方式,让我能够快速理解并记住这些核心概念。而且,这本书对于性能分析和优化也有非常独到的见解,它会引导读者思考如何通过分析代码和硬件特性来找到性能瓶颈,并给出相应的优化建议。这一点对于我这样的实践者来说,价值巨大。我曾经尝试过一些其他书籍,但很多在讲解性能优化时都过于笼统,而这本书则提供了非常具体的方法论。它的深度和广度都让我印象深刻,感觉每一页都充满了知识的精华。

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这本《计算机系统结构详解(3/e)》真是让我眼前一亮!一直以来,我对计算机底层的运作原理充满了好奇,但又苦于找不到一本能够系统性地解释清楚的书。市面上很多教材要么过于理论化,要么过于碎片化,很难建立起完整的知识体系。然而,这本书恰恰填补了这一空白。它的叙事方式非常流畅,从宏观的计算机组成出发,逐步深入到微观的指令集、流水线、存储器层次结构等等。我尤其喜欢它对各种概念的解释,总是能够用通俗易懂的比喻来阐述抽象的原理,就像一位经验丰富的老师在循循善诱。例如,在讲解缓存一致性的时候,作者并没有直接抛出复杂的协议,而是先描绘了一个多人协作修改同一份文档的场景,让我们直观地理解了为什么需要同步机制,以及不同同步策略的优劣。这种“由易到难,由表及里”的讲解方式,让我在学习过程中始终保持着高度的专注和兴趣,很少会感到枯燥乏味。而且,这本书的编排也十分合理,每一章的开头都会点明本章的学习目标,结尾则会进行总结和回顾,帮助我们巩固所学知识。更重要的是,它还提供了大量的实例和思考题,让我有机会将理论与实践相结合,加深对知识的理解和运用。每次读完一章,我都会迫不及待地想去尝试解决书中的问题,那种学有所得的成就感是无与伦比的。总而言之,这本书不仅是一本优秀的教材,更像是一位良师益友,陪伴我探索计算机系统的奥秘,让我对这个领域有了更深刻的认识。

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说实话,我一开始拿到《计算机系统结构详解(3/e)》这本书时,并没有抱太大的期望。毕竟,计算机系统结构这个领域实在是太庞杂了,我总觉得很难有哪本书能真正做到“详解”。但读了几章之后,我的看法彻底改变了。这本书的作者绝对是下了苦功夫的,他对每一个概念的剖析都极为透彻,而且总是能够站在读者的角度去思考,预判我们可能会遇到的困惑,并提前给出解答。就拿它讲解指令流水线的部分来说吧,它并没有直接跳到各种流水线冒险以及解决办法,而是先用一个生动形象的比喻,比如工厂里的流水线生产,来解释指令的执行过程是如何被分解成一个个阶段的,以及为什么将这些阶段并行起来可以提高效率。接着,它才逐步引入各种“障碍”,比如数据冒险、控制冒险,并详细阐述了这些冒险的产生原因以及各种解决方案,比如转发、分支预测等等。而且,书中对于每一种解决方案的讲解都配以详细的图示和代码片段,让我能够清晰地看到它们是如何工作的。我尤其赞赏的是,作者在讲解一些高级主题时,比如超标量处理器、多核处理器等,也始终保持着清晰的逻辑和条理,不会让读者感到信息过载。它就像是一个精密的地图,带领我在错综复杂的计算机系统结构世界里畅行无阻。这本书让我真正体会到了“学到点子上”的感觉,那些曾经让我头疼的概念,现在都变得豁然开朗。

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