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目录1

1 绪论1

1.1　图像基本概念1

1.1.1 图像和数字图像1

1.1.2　图像的表达3

1.2　图像工程简介5

1.2.1 图像技术和图像工程5

1.2.2 图像工程的3个层次6

1.2.3　图像工程相关学科和领域8

1.2.4　图像工程的技术应用9

1.2.5　图像工程文献统计分类9

1.3　图像处理系统11

1.3.1　系统构成框图11

1.3.2　图像采集12

1.3.3　图像显示打印14

1.3.4　图像存储19

1.3.5　图像处理22

1.4　主要内容和安排23

总结和复习26

2 图像采集28

2.1　视觉过程29

2.2　成像中的空间关系31

2.2.1　成像几何31

2.2.2　观察距离和角度34

2.2.3　景深35

2.3　光度学和亮度视觉37

2.3.1 光度学37

2.3.2　一个简单的成像模型40

2.3.3　视觉系统对光的感知特点40

2.4.1 空间分辨率和幅度分辨率43

2.4　采样和量化43

2.4.2 图像质量与采样和量化45

2.4.3　对采样和量化的讨论48

总结和复习49

3　像素空间关系52

3.1　像素间联系52

3.1.1　像素的邻域52

3.1.2　像素间的邻接，连接和连通53

3.1.3　像素间的距离56

3.2　基本坐标变换58

3.2.1　图像坐标变换58

3.2.2　坐标变换讨论61

3.3　形态变换62

3.3.1　变换体系62

3.3.2　一般仿射变换63

3.3.3　特殊仿射变换65

3.3.4　变换的层次67

3.3.5　仿射变换的另一种描述方案70

3.4　几何失真校正71

3.4.1 空间变换72

3.4.2　灰度插值73

总结和复习76

4　空域增强技术79

4.1　空域技术分类80

4.2　图像间运算81

4.2.1　算术和逻辑运算82

4.2.2　图像间运算的应用84

4.3　直接灰度映射87

4.3.1　灰度映射原理87

4.3.2　典型灰度映射88

4.4　直方图变换90

4.4.1　直方图均衡化90

4.4.2　直方图规定化93

4.5　线性滤波97

4.5.1　技术分类和实现原理97

4.5.2　线性平滑滤波器99

4.6　非线性滤波101

4.6.1　非线性平滑滤波器101

4.6.2　非线性锐化滤波器105

4.7　局部增强107

总结和复习108

5　基本图像变换113

5.1　可分离和正交图像变换113

5.2.1　2-D傅里叶变换115

5.2　傅里叶变换115

5.2.2　傅里叶变换定理117

5.2.3　快速傅里叶变换121

5.3　沃尔什／哈达玛变换122

5.3.1　沃尔什变换122

5.3.2　哈达玛变换124

5.3.3　关于两种变换的讨论125

5.4　离散余弦变换128

5.5　Radon变换130

5.5.1 Radon变换定义130

5.5.2 Radon变换基本性质132

5.5.3 Radon反变换133

总结和复习135

6　频域图像增强139

6.1　频域增强原理140

6.2　低通滤波141

6.3　高通滤波145

6.4　带通和带阻滤波149

6.5 同态滤波151

6.6　频域技术与空域技术153

总结和复习156

7　彩色图像处理158

7.1　彩色视觉和描述159

7.1.1　彩色视觉基础159

7.1.2　三基色与色匹配159

7.1.3　色度图161

7.2　彩色模型164

7.2.1 面向硬设备的彩色模型165

7.2.2　面向视觉感知的彩色模型167

7.3　伪彩色增强173

7.4.1　处理策略175

7.4　真彩色处理175

7.4.2　单分量变换增强176

7.4.3　全彩色增强178

总结和复习179

8　图像恢复183

8.1　退化及噪声184

8.1.1　图像退化示例184

8.1.2　噪声及来源185

8.1.3　噪声概率密度函数190

8.2　退化模型和对角化191

8.2.1　退化模型191

8.2.2　退化模型的计算192

8.2.3　轮换矩阵对角化194

8.3.1　有误差时的恢复196

8.3　关于恢复的讨论196

8.3.2　加性噪声信号197

8.3.3　实恢复函数的确定198

8.3.4　无约束和有约束恢复199

8.4　无约束恢复200

8.4.1 逆滤波200

8.4.2　消除匀速直线运动模糊202

8.5　有约束恢复204

8.5.1　维纳滤波204

8.5.2　有约束最小平方恢复206

8.6　交互式恢复209

总结和复习211

9 图像重建214

9.1.1　投影重建方式215

9.1　投影重建概述215

9.1.2　投影重建原理220

9.2　傅里叶反变换重建222

9.3　逆投影重建226

9.3.1　卷积逆投影重建226

9.3.2　其他逆投影重建230

9.4　级数展开重建233

9.5　综合重建方法237

9.6　离散周期重建238

总结和复习240

10　典型图像变换244

10.1 Gabor变换244

10.1.1 窗函数244

10.1.2　短时傅里叶变换245

10.1.3　连续Gabor变换246

10.1.4　离散Gabor表达247

10.2　哈尔变换249

10.3　小波变换250

10.3.1　小波变换基础250

10.3.2 1-D小波变换255

10.3.3　快速小波变换256

10.3.4　2-D小波变换258

10.3.5　小波包变换263

10.4　霍特林变换265

总结和复习269

11　图像编码基础271

11.1　基本概念272

11.1.1　数据冗余272

11.1.2 图像保真度和质量275

11.1.3 图像编码模型277

11.2.1　信息论简介279

11.2　基础理论279

11.2.2　基本编码定理282

11.3 LZW编码287

11.4　变长编码289

11.4.1　哈夫曼编码290

11.4.2　亚最优变长码291

11.4.3　香农-法诺编码292

11.4.4　算术编码293

11.4.5　变长码的特性295

11.5　位平面编码296

11.5.1　位平面的分解296

11.5.2　位平面的编码298

总结和复习301

12.1.1　无损预测编码305

12.1　预测编码305

12　图像编码方法305

12.1.2　有损预测编码307

12.2　变换编码314

12.2.1　变换编码系统314

12.2.2　子图像尺寸选择314

12.2.3　变换选择315

12.2.4 比特分配317

12.3　子带编码320

12.4　小波变换编码325

12.4.1　小波变换编码系统325

12.4.2　基于提升小波的编码327

总结和复习328

13 图像水印331

13.1.1　水印的嵌入和检测332

13.1　水印原理和特性332

13.1.2　水印特性333

13.1.3　水印分类335

13.2 DCT域图像水印336

13.2.1 特点和原理336

13.2.2　无意义水印算法337

13.2.3　有意义水印算法339

13.3 DWT域图像水印341

13.3.1　特点和流程341

13.3.2　人眼视觉特性342

13.3.3　小波水印算法344

13.4　水印性能评判347

13.4.1　失真测度347

13.4.2　基准测量和攻击348

13.4.3　水印性能测试示例351

13.5.1　水印与信息隐藏355

13.5　信息隐藏355

13.5.2　基于迭代混合的图像隐藏356

总结和复习362

14　多尺度图像技术365

14.1　多尺度表达366

14.2　相邻尺度联系368

14.2.1　组合联系368

14.2.2　分解联系370

14.3　高斯和拉普拉斯金字塔371

14.3.1　高斯金字塔371

14.3.2　拉普拉斯金字塔372

14.3.3　原始图像的重建373

14.4　多尺度信号分解和重建374

14.4.1　多取一采样375

14.4.2　多点插值376

14.4.3　缩放空间中的信号表达378

14.5　基于多尺度小波的处理379

14.6　多尺度变换技术381

14.6.1　三类多尺度技术381

14.6.2　多尺度技术比较384

总结和复习387

附录A　图像国际标准389

A.1　国际标准389

A.2　二值图像压缩国际标准390

A.3　静止图像压缩国际标准391

A.4　运动图像压缩国际标准394

A.5　多媒体国际标准401

部分习题解答404

参考文献437