数字图像处理及应用：使用MATLAB分析与实现

　　本书系统地介绍了数字图像处理的基本概念和理论、基本方法和算法。全书共分12章，从内容上可分为3大部分。第1部分是数字图像处理的基础知识，包括图像处理的基本概念及相关基础。第2部分是数字图像处理方面的核心内容，系统地讨论了数字图像处理中的各种基本技术，包括图像处理的各种变换、图像处理的基本运算、图像空域增强技术、图像频域增强技术、彩色图像处理、图像复原和图像编码技术等。第3部分是图像分析和理解方面的内容，由浅入深地介绍了图像分割、数学形态学、图像特征与理解等方面的内容，为深入应用奠定坚实的基础。本书在内容安排上循序渐进、深入浅出，各章均配有丰富的例题和习题，力求突出重点、面向应用、提高能力、解决问题。 本书可作为高等院校电子信息工程、通信工程、信息与信号处理、电子科学与技术、信息工程、计算机科学与技术、软件工程、自动化、电气工程、生物医学工程、物联网、电视技术和遥感遥测等相关专业的高年级学生和研究生的图像处理教材，也可以作为工程技术人员或其他相关人员的参考书。

　　陈天华 教授、硕士生导师，毕业于南京航空航天大学（本科、硕士），获全校8名优秀毕业研究生称号，先后任职于原航空航天工业部和中国人民银行信息技术部门，从事信号处理及图像处理方面的研究工作。现任北京工商大学计算机与信息工程学院教授、电子信息系主任。兼任国家标准化委员会专家委员会委员、中国电子学会、中国自动化法学会、中国系统仿真学会、中国计算机学会高级会员；兼任北京及多省、部、市科学技术奖励评审专家及自然科学基金评审专家。长期从事数字图像处理、信号与信息处理、测控技术、生物医学信号等领域的教学和研究工作。先后开设“数字图像处理”、“机器视觉与图像处理”、“图像工程”、“数字信号处理”、“信号与系统”等多门本科生及研究生课程。发表学术论文60余篇，其中SCI、EI检索30篇。先后主持及参与军工重点型号、国家技术改造项目、国家“863计划”、国家自然科学基金等国家、军队、省部级及企业合作科研项目30余项。获国家发明专利4项，出版著作5部，主审教材1部，编制国家军用标准和国家标准3部，获得省部级科学技术奖励4项，北京市高等教育精品教材奖励1项，出版教育部电子信息类教学指导委员会规划教材1部。

目录

第1章数字图像处理概论

1．1数字图像处理的产生

1．2数字图像处理的基本概念

1．2．1图像及其类型

1．2．2图像与数字图像

1．2．3其他相关概念

1．2．4数字图像获取方法

1．2．5数字图像的矩阵表示

1．3数字图像处理系统

1．3．1数字图像处理硬件系统

1．3．2数字图像处理软件系统

1．4数字图像处理的应用与发展

1．4．1数字图像处理的应用

1．4．2数字图像处理的发展

习题

第2章数字图像处理基础

2．1数字图像的类型

2．2图像数字化器

2．2．1图像数字化器的组件

2．2．2图像数字化器的性能

2．2．3图像数字化器的类型

2．3图像的采样和量化

2．3．1采样

2．3．2量化

2．3．3采样与量化参数的选择

2．4像素基本关系

2．4．1像素的邻接

2．4．2邻接性、连通性、区域和边界

2．4．3距离度量

2．5图像文件格式

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数字图像的显示特性

2．6．1图像的显示

2．6．2图像的打印

2．7图像质量评价

2．7．1图像质量评价方法

2．7．2均方误差

2．7．3信噪比与峰值信噪比

2．7．4结构相似度

2．8灰度直方图

2．8．1直方图的定义与性质

2．8．2直方图的作用

2．8．3直方图与图像的关系

2．9图像的统计特征

2．9．1图像的基本统计分析量

2．9．2多维图像的统计特性

习题

第3章图像变换

3.1傅里叶变换

3.1.1连续傅里叶变换

3.1.2离散傅里叶变换

3.1.3二维DFT的性质

3.1.4图像傅里叶变换综合实例

3.2离散余弦变换

3.2.1一维DCT变换

3.2.2二维DCT变换

3.2.3DCT变换的快速算法

3.2.4二维DCT的频谱分布

3.3离散KL变换

3.3.1KL变换的基本原理

3.3.2KL变换的性质

3.3.3KL变换的逆变换

3.4离散沃尔什变换

3.4.1一维离散沃尔什变换

3.4.2二维离散沃尔什变换

3.4.3沃尔什变换的频谱

3.5离散哈达玛变换

3.5.1一维离散哈达玛变换

3.5.2二维离散哈达玛变换

3.6小波变换

3.6.1小波变换简介

3.6.2连续小波变换

3.6.3离散小波变换

习题

第4章图像处理的基本运算

4.1基本运算的类型

4.2点运算

4.2.1点运算的种类

4.2.2点运算与直方图

4.2.3点运算的应用

4.3代数运算

4.3.1代数运算的意义

4.3.2加法运算

4.3.3减法运算

4.3.4乘法运算

4.3.5除法运算

4.4几何运算

4.4.1齐次坐标

4.4.2图像平移

4.4.3比例缩放

4.4.4镜像变换

4.4.5旋转变换

4.4.6复合变换

4.4.7控制点变换

4.4.8透视变换

4.4.9其他变换

4.5灰度级插值

4.5.1最近邻法

4.5.2双线性插值法

4.5.3三次内插法

习题

第5章图像空域增强

5．1图像噪声

5．1．1图像噪声的产生

5．1．2图像噪声的分类

5．1．3图像噪声的特点

5．2图像增强处理分类

5．2．1空域增强法

5．2．2频域增强法

5．2．3图像增强效果评价

5．3直接灰度变换增强

5．3．1线性灰度拉伸

5．3．2非线性拉伸

5．3．3光学增强

5．4基于直方图的图像增强

5．4．1基本原理

5．4．2直方图均衡化

5．4．3直方图规定化

5．5代数运算增强

5．5．1代数运算增强的应用

5．5．2比值处理与应用

5．6空域滤波增强

5．6．1空域滤波模板

5．6．2线性平滑滤波

5．6．3非线性平滑滤波

5．6．4锐化滤波器

5．7空域平滑滤波处理实例

5．7．1程序源代码

5．7．2应用举例

习题

第6章图像频域增强

6．1低通滤波

6．1．1理想低通滤波器

6．1．2巴特沃斯低通滤波器

6．1．3指数低通滤波器

6．1．4梯形低通滤波器

6．2高通滤波

6．2．1理想高通滤波器

6．2．2巴特沃斯高通滤波器

6．2．3指数高通滤波器

6．2．4梯形高通滤波器

6．3带通和带阻滤波

6．3．1带通滤波器

6．3．2带阻滤波器

6．4同态滤波

6．4．1同态滤波原理

6．4．2同态滤波实现方法

6．4．3同态滤波的应用

习题

第7章彩色图像处理

7．1人眼的视觉特性

7．1．1人眼的结构

7．1．2人眼视觉模型

7．1．3人类视觉特性

7．2计算机的颜色模型

7．2．1面向硬件的彩色模型

7．2．2面向视觉感知的颜色模型

7．3伪彩色图像处理

7．3．1伪彩色处理简介

7．3．2密度分割

7．3．3灰度级伪彩色变换

7．4全彩色图像处理

7．4．1彩色图像处理方法分类

7．4．2彩色图像直方图增强

7．4．3彩色图像去噪

7．4．4彩色频域处理

习题

第8章图像复原

8．1图像退化机理

8．1．1退化原因

8．1．2复原机理

8．2图像退化模型

8．2．1退化模型的一般特性

8．2．2连续退化模型

8．2．3离散退化模型

8．3无约束复原

8．3．1无约束复原基本原理

8．3．2无约束复原的奇异性

8．4逆滤波

8．4．1逆滤波基本原理

8．4．2逆滤波的病态条件

8．4．3逆滤波复原实例

8．5有约束复原法

8．5．1最小二乘类约束复原

8．5．2维纳滤波

8．5．3功率谱均衡

8．5．4几何均值滤波器

8．6匀速直线运动的模糊恢复

8．6．1匀速运动模糊模型

8．6．2匀速运动复原方法

8．7其他纠正技术

8．7．1几何畸变校正

8．7．2盲目图像复原

8．8中值滤波

8．8．1中值滤波基本原理

8．8．2中值滤波特性

8．8．3加权中值滤波

习题

第9章图像编码

9．1图像编码的基本原理

9．1．1图像中的信息冗余

9．1．2图像编码分类

9．1．3图像编码新方法

9．2图像编码评价

9．2．1编码图像的质量

9．2．2效率指标

9．2．3复杂度与适用范围

9．3图像统计编码

9．3．1变长最佳编码定理

9．3．2霍夫曼编码

9．3．3香农范诺编码

9．3．4行程长度编码

9．3．5算术编码

9．4位平面编码

9．4．1位平面二值分解

9．4．2灰度码分解

9．5预测编码

9．5．1DPCM的工作原理

9．5．2线性预测编码

9．5．3非线性预测

9．6图像的变换编码

9．6．1变换编码的基本原理

9．6．2正交变换的物理意义

9．6．3变换类型与子块大小的选择

9．6．4变换编码的步骤

9．7JPEG标准

9．7．1JPEG基本系统

9．7．2JPEG编码方法

9．7．3渐进式DCT方式编码

9．7．4JPEG 2000

9．7．5JPEG编码实例

9．8MPEG标准

9．8．1MPEG1

9．8．2MPEG2

9．8．3MPEG4

习题

第10章数学形态学及应用

10．1数学形态学基础

10．1．1形态学简介

10．1．2术语和定义

10．2二值形态学

10．2．1腐蚀

10．2．2膨胀

10．2．3开运算与闭运算

10．2．4击中与击不中

10．3灰度形态学

10．3．1灰度腐蚀

10．3．2灰度膨胀

10．3．3灰度开运算与闭运算

10．4数学形态学的应用

10．4．1二值形态学平滑滤波

10．4．2图像细化

10．4．3图像粗化

习题

第11章图像分割

11．1图像分割的基本概念

11．1．1图像分割的基本原理

11．1．2图像分割方法

11．2阈值分割法

11．2．1最佳阈值法

11．2．2判别分析法

11．3区域分割法

11．3．1区域生长法

11．3．2区域分裂与合并

11．4边缘检测的基本原理

11．4．1边缘与边缘信号

11．4．2边缘的类型

11．4．3典型边缘信号

11．5边缘检测算子

11．5．1一阶微分算子

11．5．2二阶微分算子

11．5．3Canny边缘检测

11．6轮廓提取

11．6．1轮廓跟踪

11．6．2二值图像轮廓

11．7图像匹配

11．7．1模板匹配

11．7．2直方图匹配

11．7．3形状匹配

11．8边缘检测的MATLAB实现

11．8．1程序代码

11．8．2应用举例

习题

第12章图像特征与理解

12．1几何特征

12．1．1位置与方向

12．1．2长轴与短轴

12．1．3周长

12．1．4面积

12．1．5距离

12．2形状特征

12．2．1矩形度

12．2．2宽长比

12．2．3圆形度

12．2．4球状度

12．2．5不变矩

12．2．6偏心率

12．3颜色特征

12．3．1颜色直方图

12．3．2颜色集

12．3．3颜色矩

12．3．4颜色聚合向量

12．3．5颜色相关图

12．4形状描述子

12．4．1傅里叶描述子

12．4．2拓扑描述

12．4．3边界链码

12．4．4一阶差分链码

12．4．5霍夫变换

12．5纹理描述

12．5．1纹理特征

12．5．2统计法

12．5．3频谱法

12．5．4空间自相关函数法

12．5．5灰度共生矩阵法

12．5．6纹理句法结构分析

12．6骨架提取

12．6．1骨架的概念

12．6．2中轴变换

习题

参考文献