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第一章 导论1

1.1 数字图像处理的概念1

1.1.1 图像1

1.1.2 图像处理2

1.2 数字图像处理的内容和其他相关学科的关系2

1.2.1 数字图像处理的内容2

1.2.2 数字图像处理与其他相关学科的关系3

1.3 数字图像处理系统概述4

1.3.1 数字图像采集模块4

1.3.2 数字图像显示模块5

1.3.3 数字图像存储模块5

1.3.4 数字图像通信模块7

1.3.5 计算机7

1.3.6 图像处理软件7

1.4 数字图像处理的特点及其应用8

1.4.1 数字图像处理的特点8

1.4.2 数字图像处理的应用9

习题9

第二章 数字图像处理的基本概念10

2.1 人眼的视觉原理10

2.1.1 人眼的构造10

2.1.2 图像的形成11

2.1.3 视觉范围和分辨力11

2.1.4 视觉适应性和对比灵敏度12

2.1.5 亮度感觉与色觉12

2.1.6 马赫带14

2.2 连续图像的描述15

2.3 图像数字化16

2.3.1 采样16

2.3.2 量化17

2.3.3 数字图像的表示17

2.3.4 采样、量化参数与数字化图像间的关系19

2.3.5 数字化设备的组成及性能20

2.4 图像灰度直方图22

2.4.1 概念23

2.4.2 直方图的性质23

2.4.3 直方图的应用24

2.5 数字图像处理算法的形式25

2.5.1 基本功能形式25

2.5.2 几种具体算法形式25

2.6 图像的数据结构与图像文件格式28

2.6.1 图像的数据结构28

2.6.2 图像文件格式31

2.7 图像的特征与噪声36

2.7.1 图像的特征类别36

2.7.2 特征提取与特征空间37

2.7.3 图像噪声38

习题39

第三章 图像变换41

3.1 预备知识41

3.1.1 点源和狄拉克函数41

3.1.2 二维线性位移不变系统42

3.2 傅立叶变换43

3.2.1 连续函数的傅立叶变换43

3.2.2 离散函数的傅立叶变换45

3.2.3 二维离散傅立叶变换的若干性质47

3.3 其他可分离图像变换50

3.3.1 通用公式50

3.3.2 沃尔什变换52

3.3.3 哈达玛变换53

3.3.4 离散余弦变换55

3.4 小波变换56

3.4.1 连续小波变换57

3.4.2 离散小波变换60

习题60

第四章 图像增强62

4.1 图像增强的点运算62

4.1.1 灰度级校正63

4.1.2 灰度变换63

4.1.3 直方图修正法64

4.1.4 局部统计法72

4.2 图像的空间域平滑72

4.2.1 局部平滑法(邻域平均法或移动平均法)72

4.2.2 超限像素平滑法73

4.2.3 灰度最相近的K个邻点平均法73

4.2.4 梯度倒数加权平滑法73

4.2.5 最大均匀性平滑75

4.2.6 有选择保边缘平滑法75

4.2.7 空间低通滤波法76

4.2.8 多幅图像平均法77

4.2.9 中值滤波77

4.3 空间域锐化79

4.3.1 梯度锐化法79

4.3.2 Laplacian增强算子82

4.3.3 高通滤波法83

4.4 频率域增强84

4.4.1 频率域平滑84

4.4.2 频率域锐化86

4.4.3 同态滤波增强88

4.5 彩色增强技术89

4.5.1 伪彩色增强89

4.5.2 假彩色增强91

4.5.3 彩色变换及其应用92

4.6 代数运算94

4.6.1 加运算94

4.6.2 减运算94

4.6.3 乘运算94

4.6.4 除运算94

习题95

第五章 图像复原与重建98

5.1 退化模型98

5.1.1 退化98

5.1.2 退化的数学模型98

5.2 代数恢复方法100

5.2.1 无约束复原100

5.2.2 约束最小二乘复原101

5.3 频率域恢复方法102

5.3.1 逆滤波恢复法102

5.3.2 去除由匀速运动引起的模糊103

5.3.3 维纳滤波复原方法105

5.4 几何校正106

5.4.1 空间坐标变换106

5.4.2 像素灰度内插108

5.5 图像重建110

5.5.1 计算机断层扫描的二维重建110

5.5.2 三维形状的复原112

习题113

第六章 图像编码与压缩114

6.1 概述114

6.1.1 图像数据压缩的必要性与可能性114

6.1.2 图像编码压缩技术的分类115

6.2 图像保真度准则115

6.2.1 客观保真度准则115

6.2.2 主观保真度准则116

6.3 统计编码方法117

6.3.1 图像冗余度和编码效率117

6.3.2 霍夫曼编码117

6.3.3 费诺-仙侬编码119

6.3.4 算术编码120

6.3.5 行程编码121

6.4 预测编码122

6.4.1 线性预测编码123

6.4.2 非线性预测编码124

6.5 正交变换编码124

6.5.1 变换编码原理124

6.5.2 正交变换的性质125

6.5.3 变换编码的数学分析125

6.5.4 最佳变换与准最佳变换126

6.5.5 各种准最佳变换的性能比较128

6.5.6 编码129

6.6 图像编码的国际标准简介130

6.6.1 静止图像压缩标准130

6.6.2 运动图像压缩标准131

6.6.3 二值图像压缩标准131

习题131

第七章 图像分割132

7.1 概述132

7.2 边缘检测算子133

7.2.1 梯度算子134

7.2.2 Roberts梯度算子134

7.2.3 Prewitt和Sobel算子135

7.2.4 方向算子135

7.2.5 Laplacian算子136

7.2.6 马尔算子137

7.2.7 Canny边缘检测算子138

7.2.8 沈俊边缘检测方法140

7.2.9 曲面拟合法141

7.3 边缘跟踪141

7.3.1 光栅扫描跟踪142

7.3.2 全向跟踪143

7.4 Hough变换线检测法144

7.4.1 Hough变换检测直线144

7.4.2 广义Hough变换检测曲线145

7.5 区域分割146

7.5.1 最简单图像的区域分割147

7.5.2 复杂图像的区域分割149

7.5.3 特征空间聚类149

7.6 区域增长150

7.6.1 简单区域扩张法150

7.6.2 质心型增长151

7.6.3 混合型增长151

7.7 分裂合并法152

习题155

第八章 二值图像处理与形状分析156

8.1 二值图像的连接性和距离156

8.1.1 邻域和邻接156

8.1.2 像素的连接157

8.1.3 连接成分157

8.1.4 欧拉数158

8.1.5 像素的可删除性和连接数158

8.1.6 距离160

8.2 连接成分的变形处理161

8.2.1 标记161

8.2.2 膨胀和收缩161

8.2.3 线图形化163

8.3 形状特征提取与分析166

8.3.1 区域内部形状特征提取与分析166

8.3.2 区域外部形状特征提取与分析169

8.4 关系描述174

8.4.1 字符串描述174

8.4.2 树结构描述176

习题177

第九章 影像纹理分析178

9.1 概述178

9.2 直方图分析法179

9.3 Laws纹理能量测量法179

9.4 自相关函数分析法181

9.5 灰度共生矩阵分析法182

9.5.1 灰度共生矩阵182

9.5.2 灰度共生矩阵特征的提取183

9.5.3 灰度-梯度共生矩阵分析法184

9.6 行程长度统计法186

9.7 傅立叶频谱分析法187

9.8 马尔柯夫随机场分析法189

9.8.1 马尔柯夫随机场的定义和基本性质189

9.8.2 纹理的MRF模型参数提取与分析190

9.9 影像纹理的小波分析191

9.10 影像纹理的分形分析法192

9.10.1 分形192

9.10.2 分维193

9.10.3 影像纹理的分维特征提取与分析193

9.11 影像纹理的句法结构分析法194

9.12 影像纹理区域分割与边缘检测195

9.12.1 纹理区域分割195

9.12.2 纹理边缘检测196

习题196

第十章 模板匹配与模式识别技术197

10.1 模板匹配197

10.1.1 模板匹配方法197

10.1.2 模板匹配方法的改进198

10.2 统计模式识别199

10.2.1 特征处理200

10.2.2 统计分类法201

10.3 结构模式识别法204

10.3.1 结构模式识别原理204

10.3.2 树分类法206

10.4 人工神经网络识别法207

10.4.1 神经网络的结构207

10.4.2 神经元207

10.4.3 神经网络的工作过程208

10.4.4 神经网络的性能208

10.4.5 BP神经网络209

习题211

第十一章 数字图像处理的应用212

11.1 多源遥感影像像素级融合技术212

11.1.1 基本概念212

11.1.2 像素级影像融合过程与特点212

11.1.3 多源遥感影像的空间配准方法213

11.1.4 像素级影像融合方法及其特点213

11.2 指纹识别系统219

11.2.1 指纹的基本特征220

11.2.2 指纹识别系统简介221

11.2.3 指纹库的建立与查对225

11.3 OCR文字识别技术225

11.3.1 版面分析方法226

11.3.2 文字识别技术227

第十二章 若干基本操作的C++源代码231

参考文献246

附录 英汉专业术语对照247