本书的内容建立在我的恩师Berthold K.P.Horn教授的部分核心思想的基础之上。1968年，Horn教授成为了人工智能之父Marvin Minski的学生。那时，MIT刚刚开展机器视觉的相关研究，Minski教授给他出了一个有趣的题目：人类如何根据一张照片“想象出”图中各个物体的表面形状？并建议他以图像(a)为例来进行探索。人类视觉系统的输入是：一张经过量化处理后的灰度图像(a)；对应的输出是：图(b)中鼻子附近的曲面形状，具体表现形式为一组等高线。经过8个多月的探索，Horn教授成功解决了这个问题，提出了“从明暗中估计形状”的著名算法[1]。凭借这一成果，Horn教授在研究生二年级时顺利通过了博士论文答辩，于1970年初获得了MIT博士学位。
(a)人脸的数字图像
(a)人脸的数字图像
(b)人脸的曲面形状
Horn教授在解决这个问题的过程中，开创了一个关于机器视觉的全新研究观点：基于成像分析的逆问题求解模型。要理解视觉系统如何从图像中恢复出物体的形状，首先需要理解成像系统如何生成对应的图像。此前的机器视觉研究并不关心成像过程。Horn教授的研究成果提醒了大家：要深入地探索机器视觉，首先要认真地研究成像过程！基于这一研究方法，Horn教授又做出了机器视觉领域中一系列的奠基性成果，例如：光流、无源导航、光度立体视觉等，并于1981年在MIT开设了世界上第一门机器视觉课程。自此之后，机器视觉才成为了一门严谨的学科。在学术界，“基于成像分析的逆问题求解模型”这一研究方法也被称为：机器视觉领域中的Horn学派。
2009年，IEEE计算机协会授予Horn教授A zriel Rosen feld终身成就奖，以表彰其开创性贡献。在“嫦娥四号”登月的报告中[4]，强调了Horn教授50年前的成果：依据图像来估算着陆点附近的月表形状。
Horn教授的另外一个重要贡献是：对计算机层析成像（CT）技术的完善和改进，创新性地提出了：针对扇形扫描和锥束扫描结果的可行性重建算法。相应的成果被被总结为下面两篇经典论文：
[1].B.K.P.Horn,“Density Reconstruction Using Arbitrary Ray Sam p ling Schemes,”Proceedings of the IEEE,Vol.66,No.5,May 1978,pp.551-562.
[2].B.K.P.Horn,“Fan-Beam Reconstruction Methods,”Proceedings of the IEEE,Vol.67,No.12,December 1979,pp.1616-1623.
这个创新性成果使得CT扫描的时间减少为原来的几十分之一[2]，大大促进了医疗诊断技术的发展。因此，上面两篇论文也被选为工程技术类最顶级期刊P roceed ings of the IEEE的封面文章。
(b)人脸的曲面形状
Horn教授在解决这个问题的过程中，开创了一个关于机器视觉的全新研究观点：基于成像分析的逆问题求解模型。要理解视觉系统如何从图像中恢复出物体的形状，首先需要理解成像系统如何生成对应的图像。此前的机器视觉研究并不关心成像过程。Horn教授的研究成果提醒了大家：要深入地探索机器视觉，首先要认真地研究成像过程！基于这一研究方法，Horn教授又做出了机器视觉领域中一系列的奠基性成果，例如：光流、无源导航、光度立体视觉等，并于1981年在MIT开设了世界上第一门机器视觉课程。自此之后，机器视觉才成为了一门严谨的学科。在学术界，“基于成像分析的逆问题求解模型”这一研究方法也被称为：机器视觉领域中的Horn学派。
2009年，IEEE计算机协会授予Horn教授A zriel Rosen feld终身成就奖，以表彰其开创性贡献。在“嫦娥四号”登月的报告中[4]，强调了Horn教授50年前的成果：依据图像来估算着陆点附近的月表形状。
Horn教授的另外一个重要贡献是：对计算机层析成像（CT）技术的完善和改进，创新性地提出了：针对扇形扫描和锥束扫描结果的可行性重建算法。相应的成果被被总结为下面两篇经典论文：
[1].B.K.P.Horn,“Density Reconstruction Using Arbitrary Ray Sam p ling Schemes,”Proceedings of the IEEE,Vol.66,No.5,May 1978,pp.551-562.
[2].B.K.P.Horn,“Fan-Beam Reconstruction Methods,”Proceedings of the IEEE,Vol.67,No.12,December 1979,pp.1616-1623.(www.xing528.com)
这个创新性成果使得CT扫描的时间减少为原来的几十分之一[2]，大大促进了医疗诊断技术的发展。因此，上面两篇论文也被选为工程技术类最顶级期刊P roceed ings of the IEEE的封面文章。
(c)文献[1]被选为期刊封面
(c)文献[1]被选为期刊封面
(d)文献[2]被选为期刊封面
CT是一种成像技术。在探索机器视觉方法的过程中，首先要认真分析成像过程！这是Horn学派的一个基本观点，因此，不难理解为什么Horn教授当初会花大量的精力来研究计算机层析成像技术。
综上所述，CT技术作为传统成像方式的拓展，既是智能光电感知的重要组成部分，也是本书中的一个重要研究内容。
【注释】
[1]Minski教授当时并没想到这一问题能被解决，只是想培养新生去探索前沿问题。
[2]Horn教授的一位恩师A.C o rm ack因为X射线成像方面的理论工作（1963年）而分享了1979年的诺贝尔奖。Corm ack的CT成像理论基于平行束扫描方式，一次扫描只生成一条X射线。扇形扫描一次能生成几十条X射线，但是需要设计新的重建算法。
(d)文献[2]被选为期刊封面
CT是一种成像技术。在探索机器视觉方法的过程中，首先要认真分析成像过程！这是Horn学派的一个基本观点，因此，不难理解为什么Horn教授当初会花大量的精力来研究计算机层析成像技术。
综上所述，CT技术作为传统成像方式的拓展，既是智能光电感知的重要组成部分，也是本书中的一个重要研究内容。
【注释】
[1]Minski教授当时并没想到这一问题能被解决，只是想培养新生去探索前沿问题。
[2]Horn教授的一位恩师A.C o rm ack因为X射线成像方面的理论工作（1963年）而分享了1979年的诺贝尔奖。Corm ack的CT成像理论基于平行束扫描方式，一次扫描只生成一条X射线。扇形扫描一次能生成几十条X射线，但是需要设计新的重建算法。
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