了得網計算機/網絡_數字圖像處理教程

編輯推薦

《數字圖像處理教程》是作者根據多年從事數字圖像處理教學和科研工作的經驗並且在參考國內外相關領域研究成果及經典教材的基礎上編寫而成的。注重基本理論和基本應用，努力做到概念清晰、內容繫統、重點突出、理論與實例並重，並通過典型的算例或應用實例加深讀者對相關知識的理解。

內容簡介

《數字圖像處理教程》主要介紹了數字圖像處理的基本概念、基本原理、典型方法和實用技術。全書分3大部分共10章。其中，第1部分講解數字圖像處理基礎，包括緒論以及視覺感知與數字圖像處理基礎。第2部分講解數字圖像處理的基本方法和技術，包括空間域圖像增強、圖像變換與頻域圖像增強、圖像復原、彩色圖像處理和圖像壓縮。第3部分講解數字圖像分析與描述的基本原理和方法，包括圖像分割、形態學圖像處理和圖像描述與分析。本書堅持理論與實際相結合的原則，注重基本概念、基本原理及應用實例的介紹。同時，每章都配有習題及部分程序設計類題目。
《數字圖像處理教程》可作為高等學校計算機科學與技術、軟件工程、信息與通信工程、自動化、測繪工程、數據科學與大數據技術、人工智能等專業本科生或研究生的教材或參考書，同時也可以作為從事數字圖像處理、計算機視覺、人工智能等領域應用開發的工程技術人員的參考書。

目錄

第1章緒論 1
1.1 序言 1
1.2 圖像處理的基本概念 3
1.2.1 圖像表示 3
1.2.2 數字圖像處理的目的 4
1.3 數字圖像處理的內容和方法類別 4
1.3.1 數字圖像處理的主要內容 4
1.3.2 數字圖像處理的方法類別 6
1.3.3 數字圖像處理的理論框架 6
1.4 數字圖像處理繫統 8
1.4.1 數字圖像采集模塊 8
1.4.2 數字圖像存儲模塊 8目    錄

第1章緒論   1
1.1 序言   1
1.2 圖像處理的基本概念   3
1.2.1 圖像表示   3
1.2.2 數字圖像處理的目的   4
1.3 數字圖像處理的內容和方法類別   4
1.3.1 數字圖像處理的主要內容   4
1.3.2 數字圖像處理的方法類別   6
1.3.3 數字圖像處理的理論框架   6
1.4 數字圖像處理繫統   8
1.4.1 數字圖像采集模塊   8
1.4.2 數字圖像存儲模塊   8
1.4.3 數字圖像輸出模塊   9
1.4.4 數字圖像傳輸模塊   9
1.4.5 數字圖像處理和分析模塊   9
1.5 數字圖像處理的特點及優越性   10
1.5.1 數字圖像處理的特點   10
1.5.2 數字圖像處理的優越性   10
1.6 數字圖像處理技術的發展方向   11
1.7 習題   12
第2章視覺感知與數字圖像處理
基礎   13
2.1 視覺感知   13
2.1.1 人眼的構造機理   13
2.1.2 人的視覺模型   14
2.1.3 視覺特性   15
2.2 圖像的數字化與表示   18
2.2.1 圖像采樣與量化   18
2.2.2 圖像分辨率與質量   19
2.2.3 圖像的表示   21
2.3 數字圖像的存儲格式   22
2.4 像素間的基本關繫   23
2.4.1 像素鄰域   24
2.4.2 像素間的連接和連通   24
2.4.3 像素間的距離   24
2.5 圖像的幾何變換   25
2.5.1 圖像幾何變換的一般表達式   26
2.5.2 基本的幾何變換   26
2.5.3 仿射變換   28
2.5.4 灰度插值   29
2.6 習題   31
第3章空間域圖像增強   33
3.1 基本灰度變換   33
3.1.1 灰度線性變換   33
3.1.2 灰度非線性變換   36
3.2 直方圖處理   38
3.2.1 灰度直方圖的定義   38
3.2.2 直方圖均衡化   39
3.2.3 直方圖規定化   42
3.3 空域平滑濾波   46
3.3.1 基本原理   46
3.3.2 線性平滑濾波   48
3.3.3 非線性平滑濾波   53
3.4 空域銳化濾波   56
3.4.1 基本原理   56
3.4.2 梯度銳化法   58
3.4.3 拉普拉斯銳化法   61
3.5 習題   62
第4章圖像變換與頻域圖像增強   65
4.1 離散傅裡葉變換   65
4.1.1 一維和二維離散傅裡葉變換   65
4.1.2 二維離散傅裡葉變換的性質   68
4.2 離散餘弦變換   71
4.3 小波變換   72
4.3.1 小波變換基礎   72
4.3.2 離散小波變換   74
4.3.3 二維離散小波變換   75
4.4 頻域增強原理   77
4.5 頻域平滑濾波   78
4.5.1 理想低通濾波器   78
4.5.2 巴特沃斯低通濾波器   80
4.5.3 指數低通濾波器   81
4.6 頻域銳化濾波   82
4.6.1 理想高通濾波器   82
4.6.2 巴特沃斯高通濾波器   83
4.6.3 指數高通濾波器   83
4.6.4 高頻提升濾波器   85
4.7 習題   86
第5章圖像復原   87
5.1 圖像復原模型   87
5.2 常見退化模型及辨識方法   89
5.2.1 常見的退化函數模型   89
5.2.2 退化函數的辨識方法   92
5.3 噪聲模型   92
5.3.1 噪聲及來源   92
5.3.2 噪聲概率密度函數   93
5.4 圖像的無約束復原   96
5.4.1 無約束復原   96
5.4.2 逆濾波   97
5.5 圖像的有約束小二乘復原   99
5.5.1 有約束小二乘復原的基本
原理   99
5.5.2 維納濾波器   100
5.5.3 有約束小平方濾波器   102
5.6 圖像超分辨率重建   103
5.6.1 圖像超分辨率重建問題
概述   103
5.6.2 圖像超分辨率重建方法
分類   105
5.6.3 基於重建的超分辨率方法   106
5.6.4 基於學習的超分辨率方法   107
5.7 幾何失真校正   109
5.8 習題   111
第6章彩色圖像處理   112
6.1 彩色基礎   112
6.1.1 彩色視覺基礎   112
6.1.2 彩色描述   113
6.1.3 三基色   113
6.2 常用彩色模型   115
6.2.1 面向硬件設備的彩色模型   115
6.2.2 均勻彩色模型   117
6.2.3 面向應用的彩色模型   118
6.3 偽彩色圖像增強   120
6.3.1 密度分割法   121
6.3.2 灰度級-彩色變換法   121
6.3.3 頻域濾波法   122
6.4 假彩色圖像增強   123
6.4.1 基本原理   123
6.4.2 彩色補償   124
6.5 真彩色圖像增強   125
6.5.1 彩色圖像處理基本原理   126
6.5.2 彩色圖像對比度增強   126
6.5.3 彩色圖像去噪   127
6.6 習題   129
第7章圖像壓縮   130
7.1 圖像壓縮原理   130
7.1.1 圖像壓縮的可能性   130
7.1.2 圖像冗餘   130
7.1.3 圖像無損壓縮與有損壓縮   131
7.1.4 圖像保真度   132
7.1.5 性能指標   134
7.2 基本的無損編碼   136
7.2.1 哈夫曼編碼   136
7.2.2 算術編碼   138
7.2.3 行程編碼   140
7.2.4 LZW編碼   142
7.3 預測編碼   144
7.3.1 無損預測編碼   144
7.3.2 有損預測編碼   145
7.4 變換編碼   146
7.4.1 正交變換編碼的基本原理   146
7.4.2 變換編碼的數學分析   147
7.4.3 變換——K-L變換   148
7.5 圖像壓縮國際標準   151
7.5.1 二值圖像壓縮標準   151
7.5.2 靜態圖像壓縮標準   152
7.5.3 運動圖像壓縮標準   153
7.6 習題   155
第8章圖像分割   156
8.1 圖像分割的定義與依據   156
8.1.1 圖像分割的定義   156
8.1.2 圖像分割方法分類   157
8.2 基於邊緣的分割方法   157
8.2.1 邊緣及檢測原理   157
8.2.2 一階導數算子   158
8.2.3 二階導數算子   162
8.2.4 邊緣閉合   165
8.2.5 Hough變換   165
8.2.6 Canny算子   167
8.3 閾值分割方法   168
8.3.1 原理和分類   168
8.3.2 全局閾值分割方法   169
8.3.3 局部閾值分割方法   173
8.4 區域提取方法   175
8.4.1 區域生長法   175
8.4.2 分裂合並法   177
8.5 習題   178
第9章形態學圖像處理   180
9.1 數學形態學基本概念及定義   180
9.1.1 素   180
9.1.2 基本集合運算定義   181
9.2 腐蝕與膨脹   182
9.2.1 腐蝕   182
9.2.2 膨脹   184
9.2.3 腐蝕、膨脹運算的對偶性   185
9.3 開運算與閉運算   186
9.3.1 開運算   186
9.3.2 閉運算   187
9.4 形態學處理基本算法   187
9.4.1 邊緣提取   187
9.4.2 擊中-擊不中變換   188
9.4.3 細化算法   189
9.4.4 骨架化算法   190
9.5 灰度圖像的形態學處理   191
9.5.1 腐蝕與膨脹   191
9.5.2 開運算與閉運算   192
9.6 習題   194
第10章圖像描述與分析   195
10.1 目標表達與描述   195
10.2 邊界描述   196
10.2.1 簡單邊界描述符   196
10.2.2 鏈碼與形狀數   197
10.2.3 傅裡葉描述子   199
10.2.4 邊界矩   200
10.3 區域描述   201
10.3.1 簡單區域描述符   201
10.3.2 四叉樹   201
10.3.3 拓撲描述符   202
10.3.4 區域不變矩   203
10.4 幾何特征描述   204
10.5 紋理特征描述   205
10.5.1 統計法   206
10.5.2 結構法   206
10.5.3 頻譜法   207
10.6 彩色特征描述   207
10.6.1 彩色直方圖   208
10.6.2 彩色相關圖   208
10.6.3 彩色矩   208
10.7 習題   209
參考文獻   210

前言

前言
圖像是人類社會重要的信息載體之一。數字圖像處理技術就是利用計算機對圖像進行轉換、加工、處理與分析的方法和技術的總稱。數字圖像處理技術起源於20世紀20年代，但是其真正發展壯大還是在60年代以後。從那時起，數字圖像處理技術作為一個新的學科開始日益受到人們的重視。經過半個多世紀的發展，數字圖像處理學科的理論與方法已得到了長足的發展，在工農業生產、科學研究、航空航天、軍事、公共安全、生物醫學與診斷、通信、文化傳播、氣像、交通等眾多領域得到了廣泛的應用，取得了巨大的社會和經濟效益。特別是進入21世紀以來，隨著人類社會進入數字化、網絡化和智能化時代，數字圖像處理技術已成為社會生活和經濟發展不可或缺的重要組成部分。前言
圖像是人類社會重要的信息載體之一。數字圖像處理技術就是利用計算機對圖像進行轉換、加工、處理與分析的方法和技術的總稱。數字圖像處理技術起源於20世紀20年代，但是其真正發展壯大還是在60年代以後。從那時起，數字圖像處理技術作為一個新的學科開始日益受到人們的重視。經過半個多世紀的發展，數字圖像處理學科的理論與方法已得到了長足的發展，在工農業生產、科學研究、航空航天、軍事、公共安全、生物醫學與診斷、通信、文化傳播、氣像、交通等眾多領域得到了廣泛的應用，取得了巨大的社會和經濟效益。特別是進入21世紀以來，隨著人類社會進入數字化、網絡化和智能化時代，數字圖像處理技術已成為社會生活和經濟發展不可或缺的重要組成部分。
數字圖像處理技術的研究內容涉及光學、數學、計算機科學、信息論、微電子學等領域，是一門交叉性和開放性很強的學科。同時，數字圖像處理已成為高等學校計算機科學與技術、軟件工程、信息與通信工程、自動化、測繪工程、數據科學與大數據技術、人工智能等專業的一門重要的理論課程。本書正是作者根據多年從事數字圖像處理教學和科研工作的經驗並且在參考國內外相關領域研究成果及經典教材的基礎上編寫而成的。本書堅持理論與實際相結合的編寫方針，注重基本理論和基本應用，努力做到概念清晰、內容繫統、重點突出、理論與實例並重，並通過典型的算例或應用實例加深讀者對相關知識的理解。在內容編排上，本書力求做到理論分析概念嚴謹、例題說明簡明扼要、實例演示清晰明了。希望讀者通過本書的學習，能夠對數字圖像處理的基本理論、基本方法和技術有一個全面的了解，為之後開展數字圖像處理相關應用開發和研究工作奠定一定的理論基礎。
本書在知識體繫結構上分為圖像處理和圖像分析兩個層次。其中，既包含各部分的經典內容，也包含近年來數字圖像處理技術發展的一些新概念和新方法。全書共10章，可以分為3個部分。第1部分是第1～2章。這部分是本書的基礎，主要敘述數字圖像處理基礎的相關內容，包括數字圖像處理的特點、數字圖像處理的主要應用領域、數字圖像處理的主要內容、數字圖像處理繫統的基本構成、數字圖像處理技術的發展方向、人類視覺感知的基本特性、數字圖像的基本知識等。第2部分是第3～7章。這部分主要介紹數字圖像處理的基本方法和技術，包括圖像的灰度變換、直方圖處理、空域平滑濾波和銳化濾波、離散傅裡葉變換、離散餘弦變換、離散小波變換、頻域增強方法、基本的圖像復原方法、圖像超分辨率重建和幾何失真校正、常用的彩色模型、偽彩色和假彩色圖像增強方法、基本的真彩色圖像增強方法、常見的圖像壓縮方法等。第3部分是第8～10章。這部分主要講解數字圖像分析與描述的基本原理和方法，包括基本的圖像分割方法、二值數學形態學的基本運算和常用算法，灰度數學形態學的基本運算、基本的圖像描述與分析方法等。
本書由徐志剛任主編，朱紅蕾任副主編，具體分工如下：第1章、第2章、第5章、第6章、第8章和第10章由徐志剛老師編寫，第3章、第4章、第7章和第9章由朱紅蕾老師編寫。全書由徐志剛老師統稿。本書的出版得到了蘭州理工大學規劃教材基金的大力支持。同時，清華大學出版社的編輯為本書的編寫和出版付出了辛勤勞動。此外，研究生李文文、袁飛祥和馬強協助完成了書稿整理等相關工作。借此機會對他們的辛勤付出一並表示衷心的感謝。
由於編者水平有限，書中謬誤和不妥之處在所難免，敬請同行專家和各位讀者批評指正。

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