Understanding Machine Learning: From Theory to Algorithms.2014剑桥大学教材

Computer Vision: Principles, Algorithms, Applications, Learning By 作者: E. R. Davies ISBN-10 书号: 012809284X ISBN-13 书号: 9780128092842 Edition 版本: 5 出版日期: 2017-11-29 pages 页数: (900 ) Computer Vision: Principles, Algorithms, Applications, Learning (previously entitled Computer and Machine Vision) clearly and systematically presents the basic methodology of computer vision, covering the essential elements of the theory while emphasizing algorithmic and practical design constraints. This fully revised fifth edition has brought in more of the concepts and applications of computer vision, making it a very comprehensive and up-to-date text suitable for undergraduate and graduate students, researchers and R&D engineers working in this vibrant subject. Three new chapters on Machine Learning emphasise the way the subject has been developing; Two chapters cover Basic Classification Concepts and Probabilistic Models; and the The third covers the principles of Deep Learning Networks and shows their impact on computer vision, reflected in a new chapter Face Detection and Recognition. A new chapter on Object Segmentation and Shape Models reflects the methodology of machine learning and gives practical demonstrations of its application. In-depth discussions have been included on geometric transformations, the EM algorithm, boosting, semantic segmentation, face frontalisation, RNNs and other key topics. Examples and applications―including the location of biscuits, foreign bodies, faces, eyes, road lanes, surveillance, vehicles and pedestrians―give the ‘ins and outs’ of developing real-world vision systems, showing the realities of practical implementation. Necessary mathematics and essential theory are made approachable by careful explanations and well-illustrated examples. The ‘recent developments’ sections included in each chapter aim to bring students and practitioners up to date with this fast-moving subject. Tailored programming examples―code, methods, illustrations, tasks, hints and solutions (mainly involving MATLAB and C++)

较老的一本资料，网上有pdf格式，我这里做了裁剪，页面干净，且加了封面。

这本书的标题是《Data Structures and Algorithms in C++》，它是一本专注于C++语言的数据结构与算法的教材。这本书面向那些已经掌握了C++基础知识，并希望进一步提升自己编程能力的学习者。在这本书中，作者通过深入浅出的方式介绍了数据结构与算法的基本概念以及在C++语言中的实现。 我们来谈谈什么是数据结构。数据结构是计算机存储、组织数据的方式，它可以帮助我们有效地访问和修改数据。在编程中，数据结构的选择对于程序的性能和效率有着重要影响。常见的数据结构包括数组、链表、栈、队列、树、图等。 算法则是解决问题的一系列步骤，它定义了处理数据和产生输出所需的操作。在实际应用中，算法的好坏直接影响到程序的性能。优秀的算法可以在最短的时间内处理更多的数据，或者使用更少的资源。 C++是一种强大的编程语言，它支持多种编程范式，包括面向对象编程、泛型编程等。C++因其执行速度快、灵活性高等特点，在系统编程、游戏开发、嵌入式开发等领域得到了广泛应用。本书选择使用C++来讲解数据结构与算法，这对于学习者来说非常有益，因为C++语言本身就提供了丰富的数据结构和算法库，这对于初学者理解数据结构与算法的思想和实现提供了便利。 书中可能会涵盖以下知识点： 1. 基础语法回顾：C++语言的基础语法，包括变量、数据类型、运算符、控制结构等，为学习数据结构与算法打下基础。 2. 类与对象：C++中面向对象编程的核心概念，包括类的定义、对象的创建、继承、多态、封装等，这些概念对于实现复杂数据结构至关重要。 3. 动态内存管理：指针、引用、动态内存分配（new/delete），这些是实现复杂数据结构，如链表和树的关键。 4. 标准模板库（STL）：STL是C++提供的数据结构与算法库，本书可能会深入分析STL中容器、迭代器、算法等组件的实现原理和使用方法。 5. 递归：递归是一种常见的编程技术，广泛应用于数据结构和算法中，如树的遍历和排序算法。 6. 线性数据结构：介绍数组、链表、栈、队列等线性数据结构的概念、操作以及在C++中的实现。 7. 树和图：树是一种分层数据结构，图则是由节点和连接节点的边组成的集合。这些数据结构在表示复杂关系和解决某些类型的问题中非常有用。 8. 排序与搜索：排序是将数据按照一定顺序进行排列的过程，而搜索是查找数据集中特定元素的过程。本书应该会讨论各种排序和搜索算法，包括冒泡排序、快速排序、二分搜索等。 9. 散列和散列函数：散列是一种通过散列函数将输入数据转换为散列值的过程，散列函数用于在散列表中存储数据。 10. 抽象数据类型（ADTs）：ADT定义了数据的逻辑类型以及操作这些数据的函数，这些在设计程序时提供了清晰的界面。 11. 复杂度分析：学习算法的效率，重点讲解时间复杂度和空间复杂度的概念，并教授如何分析算法的效率。 本书的内容是用LaTeX编排的，它是排版系统，广泛用于学术和技术文档的排版，可以生成高质量的文档。从书的版权信息来看，本书的版权归John Wiley & Sons, Inc.所有，由Michael T. Goodrich等计算机科学领域的教授编写。他们分别来自加州大学尔湾分校、布朗大学和马里兰大学计算机科学系。 此外，本书涉及的商标包括Java、UNIX、PowerPoint等，说明在技术领域中，各种品牌和产品之间可能需要协调和交叉授权的知识产权问题。 对于希望在C++领域进一步发展的程序员来说，这本书是一个很好的学习资源。通过学习本书，程序员可以加深对数据结构和算法的理解，提高解决复杂问题的能力，从而在编程上实现更大的飞跃。

5.4 高压直流换流站仿真 这个例子阐述了如何创建一个6脉冲可控硅整流桥式电路，及在ATPDraw中当作独立对象被使用。 然后，说明如何生成必需的数据模块文件及ATPDraw中的必要操作。最后给出实例（Exa_6.cir），说明 如何利用6脉冲可控硅整流桥式电路及变压器建立12脉冲高压直流换流站。 5.4.1 创建数据模块文件 第一步是创建数据模块（DBM）文件，数据模块文件是特定电路的ATP文件，其标题为数据模块 中变量的声明。ATP Rule Book【3】第XIX-F章详细介绍了如何创建该文件。DBM文件实际上可认为是 最终ATP文件的外部程序。创建DBM文件是增加新对象到ATPDraw中最困难的部分。下面是描述6脉冲 整流桥式电路的DBM文件（基于参考文献【2】中习题54）： - 101 -

本书是关于机器人学和机器视觉的实用参考书， 第一部分“基础知识”（第2章和第3章）介绍机器人及其操作对象的位置和姿态描述，以及机器人路径和运动的表示方法；第二部分“移动机器人”（第4章至第6章）介绍其基本运动控制模式及其导航和定位方法；第三部分“臂型机器人”（第7章至第9章）介绍其运动学、动力学和控制方面的知识；第四部分“计算机视觉”（第10章至第14章）包括光照与色彩，图像形成和处理技术，图像特征提取，以及基于多幅图像的立体视觉技术；第五部分“机器人学、 视学与控制”（第15章和第16章）分别讨论基于位置和基于图像的视觉伺服及更先进的混合视觉伺服方法。 本书将机器人学与机器视觉知识有机结合，给出了实例算法和程序。

在机器人学、计算机视觉和控制领域中，物体的位置和姿态表示是基础且至关重要的任务。在二维空间和三维空间中描述物体的位置通常使用坐标向量来完成，而坐标向量描述了该点相对于某个参考坐标系的位移。 坐标系，或称为笛卡尔坐标系，是由一组相互垂直且在某一点（原点）相交的轴构成。在机器人学和计算机视觉中，我们不仅需要描述空间中的点，还要考虑由这些点组成的对象。通常假设这些对象是刚性的，即对象内部各点相对于对象坐标系的位置是固定不变的。因此，我们通过描述对象的坐标系的位置和方向来表示对象的整体位置和姿态。 一个坐标系被标记为{B}，它的轴标记xB和yB采用该坐标系标签作为它们的下标。一个坐标系的位置和方向被称为它的姿态，并且通常用一组坐标轴的图形表示。一个坐标系相对于参考坐标系的姿态使用符号ξ表示。例如，图2.1展示了对象{B}相对于一个绝对坐标系的位置，以及对象内部的点是如何相对于对象{B}的坐标系进行描述的。 在图2.2中，点P可以通过相对于{A}或{B}坐标系的坐标向量进行描述。{B}相对于{A}的姿态被表示为AξB，其中AξB表示了坐标系{B}相对于{A}的姿态。在图形表示中，轴用带开箭头的粗线表示，向量用带扫过箭头的细线表示，姿态则用带实心箭头的粗线表示。如果将{A}想象成一个物体并对其进行位移和旋转操作，直到它被转换成{B}，那么AξB就可以被看作描述了这种运动。 在这部分所描述的内容中，为了描述物体的位置和姿态，我们引入了位姿的概念，它将位置和方向的表示整合在一起。位姿的数学表示对于机器人学和计算机视觉问题的解决至关重要，因为在这些领域中，物体和观察设备的位置和朝向信息是动态变化且需要精确计算的。 MATLAB机器人工具箱是一个用于机器人学、计算机视觉和控制设计的软件平台，提供了一系列功能强大的函数和工具，能够帮助用户实现和测试上述概念。例如，在MATLAB中，机器人工具箱可以模拟各种机器人模型的运动，并提供用于计算位姿的函数。此外，MATLAB中还包含用于处理计算机视觉中图像和摄像机姿态的算法。 机器人工具箱广泛应用于教学和研究中，帮助学生和研究人员通过实际编程和实验来理解复杂的理论知识。除了MATLAB，还有其他多种工具和语言被用于机器人学和计算机视觉领域，包括Python、C++等。但MATLAB具有其独特的优势，它拥有丰富的内置函数库、直观的矩阵运算能力和集成的仿真环境，这些使得它在进行算法原型设计和验证时显得非常方便。 在MATLAB中使用机器人工具箱进行学习时，用户可以从简单的案例开始，逐步掌握如何建立坐标系、如何描述和转换位姿，以及如何在复杂场景中进行物体的定位和导航。学习者可以通过教材中的案例逐步了解如何利用工具箱中的函数来解决实际问题，比如路径规划、运动学和动力学模拟等。 此外，MATLAB在工业和学术界广泛的应用也为学习者提供了与现实世界问题解决方法接轨的便利。掌握MATLAB机器人工具箱的使用，不仅有助于学习者在未来的研究和工作中提高效率，也可以帮助他们更好地理解和应用机器人学和计算机视觉领域的先进算法和技术。

订单调度问题是制造企业中常见的一类优化问题，它涉及到如何有效地安排生产任务，以最小化生产成本、缩短生产周期或最大化利润。在这个场景下，遗传算法（Genetic Algorithms，简称GA）被用作求解器，它是一种借鉴生物进化原理的全局优化方法。 遗传算法是一种模拟自然选择和遗传机制的搜索算法，它通过模拟种群的进化过程来寻找问题的最优解。在订单调度问题中，每个个体代表一种可能的订单安排方案，由一系列基因（如订单的开始时间和结束时间）组成。通过计算适应度函数（如总生产时间或利润），可以评估每个个体的质量。 MATLAB是一种广泛用于科学计算和数据分析的编程环境，非常适合实现遗传算法。在提供的压缩包文件"GA_JSP"中，可能包含以下内容： 1. **初始化种群**：随机生成一组初始的订单安排，作为算法的第一代种群。 2. **编码与解码**：将订单调度问题的解决方案（如开始时间、结束时间等）编码为适合遗传操作的数字串，解码则是将这些数字转换回实际的订单安排。 3. **适应度函数**：定义一个评价个体质量的函数，如总生产时间或总利润，适应度低的个体表示更优的解决方案。 4. **选择操作**：根据适应度进行选择，好的个体更有可能被保留下来繁殖下一代。 5. **交叉操作**：模拟生物的基因重组，选取两个父代个体的部分“基因”（订单安排），生成新的子代。 6. **变异操作**：随机改变部分个体的“基因”，增加种群的多样性，防止过早收敛。 7. **终止条件**：设定迭代次数或适应度阈值，当达到条件时停止算法，此时的最优个体即为最佳订单安排。 使用遗传算法解决订单调度问题的优势在于其全局搜索能力，能够避免局部最优解，并且能处理多目标优化问题。然而，遗传算法的效率和效果受多种因素影响，如种群大小、交叉和变异概率的选择等，需要通过实验调整以获得最佳性能。 在实际应用中，结合其他优化策略，如模拟退火、粒子群优化等，可以进一步提升调度方案的优化程度。同时，考虑生产中的约束条件，如机器容量限制、订单优先级等，也是订单调度系统设计的关键。 这个资源提供了利用遗传算法解决车间订单调度问题的MATLAB实现，对于学习和理解这种优化方法在工业领域的应用具有很高的价值。通过深入研究和实践，不仅可以掌握遗传算法的基本原理，还能提升对生产调度优化问题的理解和解决能力。

图5.37 ATP模拟结果 5.8 变压器涌入电流的模拟 本例说明如何建立控制开关的ATP输入文件，用于充分降低大容量变压器的涌入电流的研究。 该研究中，变压器绕组和磁化电抗的非线性行为之间的磁耦合是主要的影响因素，所以必须准确的 研究它们。用带三相对称非线性电感的BCTRAN模型来模拟研究的三相三绕组、低磁阻变压器。由于 这两个元件不是标准ATPDraw对象，所以采用用户自定义的BCTRAN模型，特别使用标准Type-93非线 性电感元件描述磁心材料的磁滞曲线。 本一章节解释如何在ATPDraw电路中建立BCTRAN模型，给出实例说明新对象的用法（Exa_10.cir）。 5.8.1 建立用户自定义的BCTRAN对象 支持程序BCTRAN可以为单相或者三相、两到三或多绕组的变压器建立线性表达式，采用励磁测 试和短路测试得到的数据。BCTRAN模型没有非线性特性，但是将Type-93或Type-96（饱和或者磁滞） 元件与最靠近磁心的绕组相连后，就需要考虑其非线性特性。 BCTRAN模型采用的实验数据可从变压器制造商处获得。 - 136 -

3.5 数字控制模块 数字控制模块是PSIM程序的一个附加模式，它提供了离散元件，比如零序保持，z域转 换模块，数字滤波器等等，用来进行数字控制系统仿真。 和s域电路的连续性不同，z域电路是离散的，而且计算只能在离散取样点完成，两个取 样点之间不能计算。 3.5.1 零阶保持模块 零阶保持模块只在取样点取样输入，输出在两个取样点保持不变。 图形： 属性： 和其他离散元件一样，零阶保持模块有一个自动计时器来确定取样的时刻，取样时刻和 仿真的时间是同步的，例如，如果零阶保持模块的取样频率是1000Hz，那么输入将会在0， 1ms，2ms，3ms等时刻被取样， 例如： 在以下电路中，零阶保持元件的取样频率为1000HZ，输入和输出波形显示如下：