數字圖像處理及應用：使用MATLAB分析與實現（簡體書）

本書系統地介紹了數字圖像處理的基本概念和理論、基本方法和算法。全書共分12章，從內容上可分為3大部分。第1部分是數字圖像處理的基礎知識，包括圖像處理的基本概念及相關基礎。第2部分是數字圖像處理方面的核心內容，系統地討論了數字圖像處理中的各種基本技術，包括圖像處理的各種變換、圖像處理的基本運算、圖像空域增強技術、圖像頻域增強技術、彩色圖像處理、圖像復原和圖像編碼技術等。第3部分是圖像分析和理解方面的內容，由淺入深地介紹了圖像分割、數學形態學、圖像特徵與理解等方面的內容，為深入應用奠定堅實的基礎。本書在內容安排上循序漸進、深入淺出，各章均配有豐富的例題和習題，力求突出重點、面向應用、提高能力、解決問題。 本書可作為高等院校電子信息工程、通信工程、信息與信號處理、電子科學與技術、信息工程、計算機科學與技術、軟件工程、自動化、電氣工程、生物醫學工程、物聯網、電視技術和遙感遙測等相關專業的高年級學生和研究生的圖像處理教材，也可以作為工程技術人員或其他相關人員的參考書。

陳天華，教授、碩士生導師，畢業于南京航空航天大學(本科、碩士)，獲全校8名優秀畢業研究生稱號，先後任職于原航空航天工業部和中國人民銀行信息技術部門，從事信號處理及圖像處理方面的研究工作。現任北京工商大學計算機與信息工程學院教授、電子信息系主任。兼任國家標準化委員會專家委員會委員、中國電子學會、中國自動化法學會、中國系統仿真學會、中國計算機學會高級會員；兼任北京及多省、部、市科學技術獎勵評審專家及自然科學基金評審專家。長期從事數字圖像處理、信號與信息處理、測控技術、生物醫學信號等領域的教學和研究工作。先後開設“數字圖像處理”、“機器視覺與圖像處理”、“圖像工程”、“數字信號處理”、“信號與系統”等多門本科生及研究生課程。發表學術論文60餘篇，其中SCI、EI檢索30篇。先後主持及參與軍工重點型號、國家技術改造項目、國家“863計劃”、國家自然科學基金等國家、軍隊、省部級及企業合作科研項目30余項。獲國家發明專利4項，出版著作5部，主審教材1部，編制國家軍用標準和國家標準3部，獲得省部級科學技術獎勵4項，北京市高等教育精品教材獎勵1項，出版教育部電子信息類教學指導委員會規劃教材1部。

目錄




第1章數字圖像處理概論

1．1數字圖像處理的產生

1．2數字圖像處理的基本概念

1．2．1圖像及其類型

1．2．2圖像與數字圖像

1．2．3其他相關概念

1．2．4數字圖像獲取方法

1．2．5數字圖像的矩陣表示

1．3數字圖像處理系統

1．3．1數字圖像處理硬件系統

1．3．2數字圖像處理軟件系統

1．4數字圖像處理的應用與發展

1．4．1數字圖像處理的應用

1．4．2數字圖像處理的發展

習題

第2章數字圖像處理基礎

2．1數字圖像的類型

2．2圖像數字化器

2．2．1圖像數字化器的組件

2．2．2圖像數字化器的性能

2．2．3圖像數字化器的類型

2．3圖像的採樣和量化

2．3．1採樣

2．3．2量化

2．3．3採樣與量化參數的選擇

2．4像素基本關係

2．4．1像素的鄰接

2．4．2鄰接性、連通性、區域和邊界

2．4．3距離度量

2．5圖像文件格式

2．5．1BMP文件

2．5．2JPEG文件

2．5．3PNG文件

2．5．4TIFF文件

2．5．5GIF文件

2．6數字圖像的顯示特性

2．6．1圖像的顯示

2．6．2圖像的打印

2．7圖像質量評價

2．7．1圖像質量評價方法

2．7．2均方誤差

2．7．3信噪比與峰值信噪比

2．7．4結構相似度

2．8灰度直方圖

2．8．1直方圖的定義與性質

2．8．2直方圖的作用

2．8．3直方圖與圖像的關係

2．9圖像的統計特徵

2．9．1圖像的基本統計分析量

2．9．2多維圖像的統計特性

習題

第3章圖像變換

3.1傅裡葉變換

3.1.1連續傅裡葉變換

3.1.2離散傅裡葉變換

3.1.3二維DFT的性質

3.1.4圖像傅裡葉變換綜合實例

3.2離散余弦變換

3.2.1一維DCT變換

3.2.2二維DCT變換

3.2.3DCT變換的快速算法

3.2.4二維DCT的頻譜分佈

3.3離散KL變換

3.3.1KL變換的基本原理

3.3.2KL變換的性質

3.3.3KL變換的逆變換

3.4離散沃爾什變換

3.4.1一維離散沃爾什變換

3.4.2二維離散沃爾什變換

3.4.3沃爾什變換的頻譜

3.5離散哈達瑪變換

3.5.1一維離散哈達瑪變換

3.5.2二維離散哈達瑪變換

3.6小波變換

3.6.1小波變換簡介

3.6.2連續小波變換

3.6.3離散小波變換

習題

第4章圖像處理的基本運算

4.1基本運算的類型

4.2點運算

4.2.1點運算的種類

4.2.2點運算與直方圖

4.2.3點運算的應用

4.3代數運算

4.3.1代數運算的意義

4.3.2加法運算

4.3.3減法運算

4.3.4乘法運算

4.3.5除法運算

4.4幾何運算

4.4.1齊次坐標

4.4.2圖像平移

4.4.3比例縮放

4.4.4鏡像變換

4.4.5旋轉變換

4.4.6複合變換

4.4.7控制點變換

4.4.8透視變換

4.4.9其他變換

4.5灰度級插值

4.5.1最近鄰法

4.5.2雙線性插值法

4.5.3三次內插法

習題

第5章圖像空域增強

5．1圖像噪聲

5．1．1圖像噪聲的產生

5．1．2圖像噪聲的分類

5．1．3圖像噪聲的特點

5．2圖像增強處理分類

5．2．1空域增強法

5．2．2頻域增強法

5．2．3圖像增強效果評價

5．3直接灰度變換增強

5．3．1線性灰度拉伸

5．3．2非線性拉伸

5．3．3光學增強

5．4基於直方圖的圖像增強

5．4．1基本原理

5．4．2直方圖均衡化

5．4．3直方圖規定化

5．5代數運算增強

5．5．1代數運算增強的應用

5．5．2比值處理與應用

5．6空域濾波增強

5．6．1空域濾波模板

5．6．2線性平滑濾波

5．6．3非線性平滑濾波

5．6．4銳化濾波器

5．7空域平滑濾波處理實例

5．7．1程序源代碼

5．7．2應用舉例

習題

第6章圖像頻域增強

6．1低通濾波

6．1．1理想低通濾波器

6．1．2巴特沃斯低通濾波器

6．1．3指數低通濾波器

6．1．4梯形低通濾波器

6．2高通濾波

6．2．1理想高通濾波器

6．2．2巴特沃斯高通濾波器

6．2．3指數高通濾波器

6．2．4梯形高通濾波器

6．3帶通和帶阻濾波

6．3．1帶通濾波器

6．3．2帶阻濾波器

6．4同態濾波

6．4．1同態濾波原理

6．4．2同態濾波實現方法

6．4．3同態濾波的應用

習題

第7章彩色圖像處理

7．1人眼的視覺特性

7．1．1人眼的結構

7．1．2人眼視覺模型

7．1．3人類視覺特性

7．2計算機的顏色模型

7．2．1面向硬件的彩色模型

7．2．2面向視覺感知的顏色模型

7．3偽彩色圖像處理

7．3．1偽彩色處理簡介

7．3．2密度分割

7．3．3灰度級偽彩色變換

7．4全彩色圖像處理

7．4．1彩色圖像處理方法分類

7．4．2彩色圖像直方圖增強

7．4．3彩色圖像去噪

7．4．4彩色頻域處理

習題

第8章圖像復原

8．1圖像退化機理

8．1．1退化原因

8．1．2復原機理

8．2圖像退化模型

8．2．1退化模型的一般特性

8．2．2連續退化模型

8．2．3離散退化模型

8．3無約束復原

8．3．1無約束復原基本原理

8．3．2無約束復原的奇異性

8．4逆濾波

8．4．1逆濾波基本原理

8．4．2逆濾波的病態條件

8．4．3逆濾波復原實例

8．5有約束復原法

8．5．1最小二乘類約束復原

8．5．2維納濾波

8．5．3功率譜均衡

8．5．4幾何均值濾波器

8．6勻速直線運動的模糊恢復

8．6．1勻速運動模糊模型

8．6．2勻速運動復原方法

8．7其他糾正技術

8．7．1幾何畸變校正

8．7．2盲目圖像復原

8．8中值濾波

8．8．1中值濾波基本原理

8．8．2中值濾波特性

8．8．3加權中值濾波

習題

第9章圖像編碼

9．1圖像編碼的基本原理

9．1．1圖像中的信息冗餘

9．1．2圖像編碼分類

9．1．3圖像編碼新方法

9．2圖像編碼評價

9．2．1編碼圖像的質量

9．2．2效率指標

9．2．3複雜度與適用範圍

9．3圖像統計編碼

9．3．1變長最佳編碼定理

9．3．2霍夫曼編碼

9．3．3香農範諾編碼

9．3．4行程長度編碼

9．3．5算術編碼

9．4位平面編碼

9．4．1位平面二值分解

9．4．2灰度碼分解

9．5預測編碼

9．5．1DPCM的工作原理

9．5．2線性預測編碼

9．5．3非線性預測

9．6圖像的變換編碼

9．6．1變換編碼的基本原理

9．6．2正交變換的物理意義

9．6．3變換類型與子塊大小的選擇

9．6．4變換編碼的步驟

9．7JPEG標準

9．7．1JPEG基本系統

9．7．2JPEG編碼方法

9．7．3漸進式DCT方式編碼

9．7．4JPEG 2000

9．7．5JPEG編碼實例

9．8MPEG標準

9．8．1MPEG1

9．8．2MPEG2

9．8．3MPEG4

習題

第10章數學形態學及應用

10．1數學形態學基礎

10．1．1形態學簡介

10．1．2術語和定義

10．2二值形態學

10．2．1腐蝕

10．2．2膨脹

10．2．3開運算與閉運算

10．2．4擊中與擊不中

10．3灰度形態學

10．3．1灰度腐蝕

10．3．2灰度膨脹

10．3．3灰度開運算與閉運算

10．4數學形態學的應用

10．4．1二值形態學平滑濾波

10．4．2圖像細化

10．4．3圖像粗化

習題

第11章圖像分割

11．1圖像分割的基本概念

11．1．1圖像分割的基本原理

11．1．2圖像分割方法

11．2閾值分割法

11．2．1最佳閾值法

11．2．2判別分析法

11．3區域分割法

11．3．1區域生長法

11．3．2區域分裂與合併

11．4邊緣檢測的基本原理

11．4．1邊緣與邊緣信號

11．4．2邊緣的類型

11．4．3典型邊緣信號

11．5邊緣檢測算子

11．5．1一階微分算子

11．5．2二階微分算子

11．5．3Canny邊緣檢測

11．6輪廓提取

11．6．1輪廓跟蹤

11．6．2二值圖像輪廓

11．7圖像匹配

11．7．1模板匹配

11．7．2直方圖匹配

11．7．3形狀匹配

11．8邊緣檢測的MATLAB實現

11．8．1程序代碼

11．8．2應用舉例

習題

第12章圖像特徵與理解

12．1幾何特徵

12．1．1位置與方向

12．1．2長軸與短軸

12．1．3周長

12．1．4面積

12．1．5距離

12．2形狀特徵

12．2．1矩形度

12．2．2寬長比

12．2．3圓形度

12．2．4球狀度

12．2．5不變矩

12．2．6偏心率

12．3顏色特徵

12．3．1顏色直方圖

12．3．2顏色集

12．3．3顏色矩

12．3．4顏色聚合向量

12．3．5顏色相關圖

12．4形狀描述子

12．4．1傅裡葉描述子

12．4．2拓撲描述

12．4．3邊界鏈碼

12．4．4一階差分鏈碼

12．4．5霍夫變換

12．5紋理描述

12．5．1紋理特徵

12．5．2統計法

12．5．3頻譜法

12．5．4空間自相關函數法

12．5．5灰度共生矩陣法

12．5．6紋理句法結構分析

12．6骨架提取

12．6．1骨架的概念

12．6．2中軸變換

習題

參考文獻