圖像工程圖像分析（中冊(cè) 第二版）

定　價(jià)：￥39.90

作　者：	章毓晉編著
出版社：	清華大學(xué)出版社
叢編項(xiàng)：	清華大學(xué)信息科學(xué)技術(shù)學(xué)院教材—信息與通信工程系列
標(biāo)　簽：	計(jì)算機(jī)理論

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ISBN：	9787302115199	出版時(shí)間：	2005-10-01	包裝：	膠版紙
開本：	小16開	頁數(shù)：	477	字?jǐn)?shù)：

內(nèi)容簡介

　　本冊(cè)書為《圖像工程》的中冊(cè)，主要介紹圖像工程的第二層次——圖像分析的基本概念、基本原理、典型方法、實(shí)用技術(shù)以及國際上有關(guān)研究的新成果。本冊(cè)書主要內(nèi)容歸納在五大部分中。第一大部分（包含第1，2，3章）介紹圖像和圖像工程基礎(chǔ)，回顧了有關(guān)的圖像處理技術(shù)，并對(duì)數(shù)字化的圖像進(jìn)行了詳細(xì)描述，以便為進(jìn)一步的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。第二大部分（包含第4，5，6，7章）討論圖像分析的關(guān)鍵步驟——圖像分割，除介紹了基本的圖像分割原理和技術(shù)外，還對(duì)近年常用的典型分割技術(shù)及其擴(kuò)展進(jìn)行了講解，另外還對(duì)圖像分割評(píng)價(jià)給予了全面的概括。第三大部分（包含第8，9，10章）介紹圖像分析的另一組關(guān)鍵工作——對(duì)目標(biāo)的表達(dá)、描述和特征測量，其中對(duì)測量誤差分析給予了詳細(xì)討論。第四大部分（包含第11，12，13章）分別介紹對(duì)圖像目標(biāo)的一些重要特性，包括紋理特性、形狀特性和運(yùn)動(dòng)特性的分析技術(shù)。第五大部分（包含第14，15章）介紹一類重要的圖像分析數(shù)學(xué)工具——數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)方法（包括二值數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)和灰度數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)）。書中對(duì)與圖像分析密切相關(guān)的體視學(xué)原理進(jìn)行了介紹。書中還提供了大量例題、思考題和練習(xí)題，對(duì)部分練習(xí)題提供了解答。本書可作為信號(hào)與信息處理、通信與信息系統(tǒng)、電子與通信工程、模式識(shí)別與智能系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)視覺等學(xué)科大學(xué)本科和研究生專業(yè)基礎(chǔ)課教材，也可供信息與通信工程、電子科學(xué)與技術(shù)、計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、測控技術(shù)與儀器、機(jī)器人自動(dòng)化、生物醫(yī)學(xué)工程、光學(xué)、電子醫(yī)療設(shè)備研制、遙感、測繪和軍事偵察等學(xué)科領(lǐng)域的科技工作者參考。本書前言本套書為《圖像工程》第2版，共分3冊(cè)，分別為《圖像工程（上冊(cè)）——圖像處理》，《圖像工程（中冊(cè)）——圖像分析》和《圖像工程（下冊(cè)）——圖像理解》。整套書全面介紹圖像工程的主要概念、基本原理、典型方法、實(shí)用技術(shù)以及國際上有關(guān)研究的新成果。本套書的第1版也分3冊(cè)，其中《圖像工程（上冊(cè)）——圖像處理和分析》1999年出版，《圖像工程（下冊(cè)）——圖像理解和計(jì)算機(jī)視覺》2000年出版，《圖像工程（附冊(cè)）——教學(xué)參考與習(xí)題解答》2002年出版。至今各冊(cè)已一共重印20多次，總計(jì)達(dá)10萬冊(cè)。根據(jù)在網(wǎng)上查詢的結(jié)果，約有上百所學(xué)校院所采用該套書作為教材、教學(xué)參考書或考研指定書/參考書。從讀者向作者發(fā)來的上千封電子郵件中，也得知許多人在利用該套書進(jìn)行自學(xué)。本套書第1版自出版后也得到相關(guān)領(lǐng)域研究人員的廣泛使用。根據(jù)利用“中國期刊網(wǎng)”中的“中國期刊全文數(shù)據(jù)庫”和“萬方數(shù)據(jù)庫”中的“萬方數(shù)字化期刊”所做的檢索，可知本套書第1版自出版以來，已被600多篇在國內(nèi)重要學(xué)術(shù)期刊上發(fā)表的研究文獻(xiàn)所引用。又根據(jù)利用“中國期刊網(wǎng)”中的“中國優(yōu)秀博碩士論文全文數(shù)據(jù)庫”所做的檢索，可知本套書第1版自出版以來，已被1000多篇博士和碩士論文所引用。該套書的多次重印和被多次引用，表明作者一直倡導(dǎo)的，為了對(duì)各種圖像技術(shù)進(jìn)行綜合研究、集成應(yīng)用而建立的整體框架——圖像工程作為一門系統(tǒng)地研究各種圖像理論、技術(shù)和應(yīng)用的新的交叉學(xué)科得到了廣泛的認(rèn)可。同時(shí)，隨著研究的深入和技術(shù)的發(fā)展，編寫新版的工作也逐漸提到議事日程上來。第2版的編寫開始于2003年，是年自己選擇了進(jìn)行學(xué)術(shù)休假。期間作為新加坡南洋理工大學(xué)的訪問教授，一方面在那里開出一門新課“圖像分析”（AdvanceinImageAnalysis），并參與了其他幾門課的教學(xué)工作；另一方面，靜心構(gòu)思了整套書的新框架，并開始了第2版的編寫。為使新版有更多新的內(nèi)容，自己在那里收集了10多本相關(guān)書籍，還借閱了20多本書，并作了15萬詞的筆記。這些書籍中，既包括多本典型的圖像處理、圖像分析和圖像理解教材，也包括如成像技術(shù)、數(shù)字電視、小波變換、二值圖像處理、非線性圖像處理、三維圖像處理、圖像分割和組合、紋理分析、形狀分析、立體圖像分析、體視學(xué)、多視幾何、圖像代數(shù)、視覺表達(dá)和識(shí)別等專著。這為新版的編寫打了一個(gè)堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。第2版在內(nèi)容的深度和廣度上，仍希望讀者能通過本書的學(xué)習(xí)，獨(dú)立、全面地了解該領(lǐng)域的基本理論、技術(shù)、應(yīng)用和發(fā)展。圖像工程（中冊(cè)）——圖像分析（第2版）全套書第2版前言。第2版的編寫仍如第1版那樣，在編寫的方針上，力求具有理論性、實(shí)用性、系統(tǒng)性、實(shí)時(shí)性;在內(nèi)容敘述上，力求理論概念嚴(yán)謹(jǐn)，論證簡明扼要?？紤]到圖像技術(shù)的飛速發(fā)展，第2版在內(nèi)容上，既保留了第1版有代表性的經(jīng)典內(nèi)容，也消減了一部分近年使用不多的陳舊內(nèi)容，同時(shí)還認(rèn)真選取了近年的許多最新研究成果和得到廣泛使用的典型技術(shù)以進(jìn)行充實(shí)。這些新內(nèi)容既參考了許多文獻(xiàn)，也結(jié)合了作者的一些研究工作和成果以及這些年來的教學(xué)教案。第2版在整個(gè)篇幅上比第1版有相當(dāng)?shù)脑黾?。與第1版相比，第2版有如下幾個(gè)特點(diǎn)：第一，從總體框架上，第2版按圖像工程的三個(gè)層次分為對(duì)應(yīng)的三冊(cè)。2004年，自己在清華大學(xué)也開出了“圖像分析”課程，這樣加上原有的兩門課程，三門課程和三冊(cè)教材就互相對(duì)應(yīng)起來了。為此，第2版每冊(cè)書都增加了教學(xué)使用建議。第二，從教學(xué)的角度出發(fā)，以章為單位，對(duì)內(nèi)容進(jìn)行了均衡；同時(shí)對(duì)內(nèi)容較多的技術(shù)，劃分成基礎(chǔ)部分和深入部分，以利于不同專業(yè)背景使用者選擇。第三，從學(xué)習(xí)的角度出發(fā)，結(jié)合教學(xué)實(shí)踐和讀者反饋意見，對(duì)一些重要和基本的章節(jié)概念，增加了解釋和示例，以幫助讀者理解和自學(xué)。第四，從深入學(xué)習(xí)和開展科研的角度出發(fā)，在每章結(jié)尾處增加了各節(jié)小結(jié)以及幫助讀者擴(kuò)大視野和進(jìn)一步研究而提供的一些相關(guān)參考文獻(xiàn)的介紹，以幫助讀者有的放矢地進(jìn)行查閱。第五，從使用方便的角度出發(fā)，將習(xí)題和對(duì)應(yīng)的解答都集中在同一冊(cè)書中。本套書的第1版從1996年開始編寫，至今已近10年。這期間，筆者與許多讀者（包括教師、學(xué)生、自學(xué)者）有過各種形式的討論和交流，除了面談外，許多人打過電話、發(fā)過電子郵件。這些討論和交流使筆者獲得了許多寶貴的意見、建議，為完善第1版和編寫第2版都不可或缺。值得指出的是，書中匯集了幾年來不少聽課學(xué)生的貢獻(xiàn)，許多例題和練習(xí)題是在歷屆學(xué)生作業(yè)和課堂討論的基礎(chǔ)上提煉出來的，一些圖片還直接由學(xué)生幫助制作，在選材上也從學(xué)生的反饋中受到許多啟發(fā)。借此機(jī)會(huì)一并表示衷心的感謝。本套書中有相當(dāng)內(nèi)容基于作者和他人共同研究的成果，特別是歷來的學(xué)生邊輝、陳挺、戴聲揚(yáng)、傅卓、高永英、葛菁華、胡浩基、黃英、黃翔宇、賈波、賈慧星、姜帆、李勍、李睿、劉青棣，劉惟錦、劉忠偉，陸海斌，羅惠韜，羅沄、錢宇飛、秦暄、譚華春、王志明、吳高洪、吳瑋、徐丹、徐楓、徐寅、薛景浩、楊靜波、楊翔英、姚玉榮、俞天利、張寧和朱小青，博士后高立志以及進(jìn)修教師崔京守、石俊生、楊衛(wèi)平、張貴倉等，第1版和第2版采用的圖片除作者自己制作的外，也包括他們?cè)谘芯抗ぷ髦惺占蛯?shí)驗(yàn)得到的。本套書應(yīng)該是多人合作成果的體現(xiàn)。全書在編寫過程中得到陳國新編輯認(rèn)真的審閱和精心的修改，這既使全書增色不少，也使作者受益匪淺。最后，作者感謝妻子何蕓，女兒章荷銘以及父母家人在各方面的理解和支持！章毓晉2005年夏于清華園通信：北京清華大學(xué)電子工程系，100084電話：（010）62781430傳真：（010）62770317電子郵件：zhangyj@ee.tsinghua.edu.cn個(gè)人主頁：www.ee.tsinghua.edu.cn/~zhangyujin/研究室網(wǎng)：image.ee.tsinghua.edu.cn

作者簡介

　　章毓晉：1989年獲比利時(shí)列日大學(xué)應(yīng)用科學(xué)博士學(xué)院。1989年至1993年為荷蘭德爾夫特大學(xué)博士后及研究人員。1997年起被聘為清華大學(xué)電子工程系教授，1998年起成為博士生導(dǎo)師。2003年學(xué)術(shù)休假期間同時(shí)被聘為新加坡南洋理工大學(xué)訪問教授。在清華大學(xué)，先后開出并講授多門本科生和研究生課程。在南洋理工大學(xué)，開出并講授研究生課程“現(xiàn)代圖像分析（英語）”。已編寫出版了圖像工程系列教材（獲全國普通高等學(xué)校優(yōu)秀教材一等獎(jiǎng)），還編寫出版了《圖像處理和分析基礎(chǔ)》、“圖像處理在分析多媒體計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)課件”以電子版“圖像處理和分析網(wǎng)絡(luò)課程”。已在國內(nèi)外發(fā)表了20多篇教學(xué)研究論文。主要科學(xué)研究領(lǐng)域?yàn)槠浞e極倡導(dǎo)的圖像工程（圖像處理、圖像分析、圖像理解及其技術(shù)應(yīng)用）。從1996年起已連續(xù)十年對(duì)中國圖像工程研究及主要文獻(xiàn)進(jìn)行了系統(tǒng)的年度分類綜述。已在國內(nèi)外發(fā)表了200年篇圖像工程研究論文，編寫出版了專著《圖象分割》和《基于內(nèi)容的視覺信息檢索》。主編出版了“AdvancesinImageandVideoSegmentation”和“Semantic-BasedVisualInformationRetrieval”。現(xiàn)為中國圖象圖形學(xué)學(xué)會(huì)副理事長、學(xué)術(shù)委員會(huì)主任：《中國圖象圖形學(xué)報(bào)》副主編，《電子與信息學(xué)報(bào)》、《計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與圖形學(xué)學(xué)報(bào)》編委；IEEE高級(jí)會(huì)員，“PatternRecognitionLetters”編委（associateeditor）；曾任第一屆和第二屆國際圖象圖形學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議（ICIG’2000，ICIG’2002）、第十二屆全國圖象圖形學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議（NCIG’2005）程序委員會(huì)主席。

圖書目錄

第1章緒論1
1.1圖像和圖像工程1
1.1.1圖像基礎(chǔ)知識(shí)1
1.1.2圖像工程概述3
1.2圖像分析概論6
1.2.1圖像分析定義和研究內(nèi)容6
1.2.2圖像分析系統(tǒng)8
1.3主要內(nèi)容和安排10
總結(jié)和復(fù)習(xí)13

第2章相關(guān)圖像基礎(chǔ)15
2.1圖像處理技術(shù)概述16
2.2圖像成像過程17
2.2.1成像變換18
2.2.2成像亮度19
2.2.3采樣和量化21
2.3離散距離及擴(kuò)展24
2.3.1常用離散距離24
2.3.2斜面距離和擴(kuò)展30
2.4圖像噪聲消除32
2.4.1線性濾波消除噪聲32
2.4.2非線性濾波消除噪聲35
2.4.3混合濾波提高效率37
2.4.4組合濾波消除噪聲38
圖像工程(中冊(cè))——圖像分析（第2版）目錄總結(jié)和復(fù)習(xí)40

第3章數(shù)字化的圖像43
3.1圖像采集網(wǎng)格44
3.2數(shù)字化模型47
3.2.1數(shù)字化模型基礎(chǔ)47
3.2.2方盒量化49
3.2.3網(wǎng)格相交量化51
3.2.4目標(biāo)輪廓量化53
3.3離散直線性55
3.3.1弦和弧55
3.3.2直線性58
3.4距離變換60
3.4.1定義和性質(zhì)60
3.4.2局部距離的計(jì)算61
3.4.3離散距離變換的實(shí)現(xiàn)63
3.4.43D距離變換65
3.53D圖像中的連通和拓?fù)?8
總結(jié)和復(fù)習(xí)71

第4章圖像分割基礎(chǔ)73
4.1圖像分割定義和技術(shù)分類74
4.2并行邊界技術(shù)75
4.2.1邊緣及檢測原理75
4.2.2正交梯度算子77
4.2.3方向微分算子80
4.2.4二階導(dǎo)數(shù)算子81
4.2.5邊界閉合85
4.2.6邊界細(xì)化86
4.3串行邊界技術(shù)87
4.3.1圖搜索87
4.3.2動(dòng)態(tài)規(guī)劃89
4.4并行區(qū)域技術(shù)91
4.4.1原理和分類91
4.4.2依賴像素的閾值選取93
4.4.3依賴區(qū)域的閾值選取96
4.4.4依賴坐標(biāo)的閾值選取99
4.4.5空間聚類100
4.5串行區(qū)域技術(shù)102
4.5.1區(qū)域生長102
4.5.2分裂合并103
總結(jié)和復(fù)習(xí)105

第5章特色分割算法108
5.1SUSAN檢測算子109
5.1.1USAN原理109
5.1.2SUSAN算子邊緣檢測110
5.2主動(dòng)輪廓模型113
5.2.1主動(dòng)輪廓114
5.2.2設(shè)計(jì)能量函數(shù)114
5.3特色的取閾值技術(shù)118
5.3.1多分辨率閾值選取118
5.3.2類間最大交叉熵閾值120
5.3.3類內(nèi)最小模糊散度閾值121
5.3.4借助過渡區(qū)選擇閾值125
5.4分水嶺分割算法128
5.4.1基本原理和步驟128
5.4.2算法改進(jìn)和擴(kuò)展132
總結(jié)和復(fù)習(xí)136

第6章分割技術(shù)擴(kuò)展139
6.1哈夫變換及廣義哈夫變換140
6.1.1基本哈夫變換原理140
6.1.2哈夫變換的改進(jìn)143
6.1.3廣義哈夫變換原理146
6.1.4完整廣義哈夫變換149
6.2亞像素邊緣檢測150
6.2.1基于矩保持的技術(shù)151
6.2.2利用一階微分期望值的技術(shù)153
6.2.3借助切線信息的技術(shù)154
6.3從2D推廣到3D156
6.3.13D邊緣檢測156
6.3.23D邊界細(xì)化161
6.3.33D圖像閾值化分割162
6.3.43D主動(dòng)輪廓165
6.3.53D分裂合并和組合166
6.4特殊圖像的分割168
6.4.1彩色圖像的分割168
6.4.2深度圖像的分割170
6.4.3合成孔徑雷達(dá)圖像的分割172
總結(jié)和復(fù)習(xí)173

第7章圖像分割評(píng)價(jià)177
7.1分割評(píng)價(jià)研究分類178
7.2分割算法評(píng)價(jià)框架180
7.3分割評(píng)價(jià)準(zhǔn)則183
7.3.1分析法準(zhǔn)則183
7.3.2優(yōu)度實(shí)驗(yàn)法準(zhǔn)則184
7.3.3差異實(shí)驗(yàn)法準(zhǔn)則185
7.4算法評(píng)價(jià)實(shí)例188
7.4.1試驗(yàn)設(shè)置和環(huán)境188
7.4.2試驗(yàn)結(jié)果和討論189
7.5評(píng)價(jià)方法和準(zhǔn)則比較192
7.5.1方法討論和比較193
7.5.2準(zhǔn)則的分析比較194
7.5.3準(zhǔn)則的實(shí)驗(yàn)比較195
7.6基于評(píng)價(jià)的分割算法優(yōu)選系統(tǒng)198
7.6.1算法優(yōu)選思想和策略198
7.6.2優(yōu)選系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)和效果199
總結(jié)和復(fù)習(xí)201

第8章目標(biāo)表達(dá)204
8.1基于邊界的表達(dá)205
8.1.1技術(shù)分類205
8.1.2鏈碼206
8.1.3邊界段和凸包208
8.1.4邊界標(biāo)記209
8.1.5多邊形211
8.1.6地標(biāo)點(diǎn)213
8.2基于區(qū)域的表達(dá)215
8.2.1技術(shù)分類215
8.2.2空間占有數(shù)組215
8.2.3四叉樹216
8.2.4金字塔217
8.2.5圍繞區(qū)域219
8.2.6骨架220
8.3基于變換的表達(dá)224
8.3.1技術(shù)分類224
8.3.2傅里葉變換表達(dá)224
總結(jié)和復(fù)習(xí)226

第9章目標(biāo)描述229
9.1基于邊界的描述230
9.1.1簡單邊界描述符230
9.1.2形狀數(shù)231
9.1.3邊界矩233
9.2基于區(qū)域的描述234
9.2.1簡單區(qū)域描述符234
9.2.2拓?fù)涿枋龇?37
9.2.3不變矩240
9.3對(duì)目標(biāo)關(guān)系的描述243
9.3.1目標(biāo)標(biāo)記和計(jì)數(shù)243
9.3.2點(diǎn)目標(biāo)的分布248
9.3.3字符串描述符250
9.3.4樹結(jié)構(gòu)描述符251
總結(jié)和復(fù)習(xí)252

第10章特征測量和誤差分析255
10.1直接測度和間接測度256
10.2準(zhǔn)確性和精確性258
10.34連通和8連通260
10.4影響測量誤差的因素263
10.4.1誤差來源263
10.4.2光學(xué)鏡頭分辨率264
10.4.3采樣密度265
10.4.4分割算法269
10.4.5特征量計(jì)算公式271
10.4.6綜合影響274
10.5誤差分析274
總結(jié)和復(fù)習(xí)276

第11章紋理分析279
11.1關(guān)于紋理的討論280
11.2紋理描述的統(tǒng)計(jì)方法282
11.2.1灰度共生矩陣282
11.2.2基于共生矩陣的紋理描述符285
11.2.3基于能量的紋理描述符288
11.3紋理描述的結(jié)構(gòu)方法290
11.3.1基本的結(jié)構(gòu)描述法290
11.3.2典型的結(jié)構(gòu)描述法291
11.4紋理描述的頻譜方法293
11.5一種紋理分類合成方法299
11.6紋理分割方法302
11.6.1紋理在圖像分割中的作用302
11.6.2有監(jiān)督紋理分割303
11.6.3無監(jiān)督紋理分割306
總結(jié)和復(fù)習(xí)309

第12章形狀分析311
12.1關(guān)于形狀的討論312
12.2平面形狀的分類313
12.3形狀特性的描述315
12.3.1形狀緊湊性描述316
12.3.2形狀復(fù)雜性描述323
12.4基于技術(shù)的描述325
12.4.1基于多邊形表達(dá)的形狀描述325
12.4.2基于曲率的形狀描述327
12.5拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的描述331
12.6分形維數(shù)332
12.6.1分形維數(shù)計(jì)算332
12.6.2分形維數(shù)的應(yīng)用337
總結(jié)和復(fù)習(xí)340

第13章運(yùn)動(dòng)分析343
13.1運(yùn)動(dòng)分類和表達(dá)344
13.2運(yùn)動(dòng)估計(jì)和檢測349
13.2.1利用圖像差的運(yùn)動(dòng)檢測349
13.2.2利用時(shí)空梯度估計(jì)光流場352
13.2.3基于模型的運(yùn)動(dòng)檢測354
13.2.4頻率域運(yùn)動(dòng)檢測356
13.3運(yùn)動(dòng)目標(biāo)分割358
13.3.1目標(biāo)分割和運(yùn)動(dòng)信息提取358
13.3.2基于亮度梯度的稠密光流359
13.3.3映射參數(shù)估計(jì)364
總結(jié)和復(fù)習(xí)365

第14章二值數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)367
14.1基本集合定義368
14.2二值形態(tài)學(xué)基本運(yùn)算369
14.2.1膨脹和腐蝕369
14.2.2開啟和閉合376
14.2.3基本運(yùn)算性質(zhì)380
14.3二值形態(tài)學(xué)組合運(yùn)算382
14.3.1擊中擊不中變換382
14.3.2組合運(yùn)算386
14.4二值形態(tài)學(xué)實(shí)用算法390
總結(jié)和復(fù)習(xí)396

第15章灰度數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)399
15.1灰度圖像的排序400
15.2灰度形態(tài)學(xué)基本運(yùn)算401
15.2.1膨脹和腐蝕401
15.2.2開啟和閉合406
15.2.3基本運(yùn)算性質(zhì)408
15.2.4對(duì)結(jié)構(gòu)元素的討論409
15.3灰度形態(tài)學(xué)組合運(yùn)算411
15.4灰度形態(tài)學(xué)實(shí)用算法416
15.5圖像代數(shù)423
總結(jié)和復(fù)習(xí)427

附錄A體視學(xué)和圖像分析429
A.1體視學(xué)簡介430
A.1.1相關(guān)基礎(chǔ)知識(shí)介紹430
A.1.2體視學(xué)原理431
A.1.3體視學(xué)基本關(guān)系433
A.2圖像處理輔助體視學(xué)測量435
A.2.1基本的圖像系統(tǒng)結(jié)構(gòu)435
A.2.2圖像處理技術(shù)的應(yīng)用436
A.3圖像自動(dòng)分析與體視學(xué)測量437
A.3.1網(wǎng)格的使用437
A.3.2參數(shù)測量與誤差439

部分習(xí)題解答443

參考文獻(xiàn)460