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前言1

第1章 绪论1

1.1 图像处理概述1

1.1.1 图像处理的分类1

1.1.2 数字图像处理的主要内容1

目录1

1.1.3 图像处理的应用2

1.2 图像的表象3

1.2.1 图像信息3

1.2.2 光照模型4

1.2.3 亮度函数5

1.2.4 图像的表征5

1.2.5 数字图像6

1.3.2 分层次假设7

1.3.3 相似性假设7

1.3.1 景物表面存在假设7

1.3 基本的物理假设7

1.3.4 空间的连续性假设8

1.3.5 不连续中的连续性假设8

1.4 图像处理系统的硬件设备8

1.4.1 图像处理系统的输入设备9

1.4.2 图像处理系统的输出设备10

1.4.3 图像数据的存储设备10

1.5.1 图像数据格式11

1.5 图像处理软件11

1.4.4 图像处理主机系统的构成11

1.5.2 数字图像处理工具软件MATLAB12

1.5.3 图像的获取12

1.5.4 应用软件的编制12

本章要点13

习题13

第2章 图像与视觉系统15

2.1 视觉系统15

2.1.1 视觉系统的基本构造15

2.1.2 视觉模型18

2.2.1 色彩的基本属性20

2.2 光度学及色度学原理20

2.2.2 三基色混色及色度表示原理21

2.2.3 表示色彩的几种规范22

2.3 亮度和颜色感觉的视觉特性24

2.3.1 刺激强度与感觉的关系24

2.3.3 亮度对比和颜色对比25

2.3.4 颜色感觉与刺激面积的关系25

2.3.2 亮度适应和颜色适应25

2.3.5 主观颜色26

2.3.6 暖色与冷色26

2.4 视觉的空间性质26

2.4.1 视力27

2.4.2 视觉的空间频率特性27

2.5 视觉的时间特性28

2.5.1 整合时间28

2.5.4 运动感觉29

2.5.2 闪烁29

2.5.3 视野与视觉的关系29

2.6 主观轮廓和空间错觉30

2.6.1 主观轮廓30

2.6.2 空间错觉30

本章要点31

习题32

第3章 图像信号分析基础33

3.1 图像信号的数学表示33

3.1.1 信号的采样33

3.1.2 信号的量化34

3.1.3 图像信号的采样35

3.1.4 图像信号的量化35

3.1.5 灰度直方图37

3.2 图像的运算38

3.2.1 点运算38

3.2.2 代数运算39

3.2.3 几何运算40

3.3 线性系统42

3.3.1 线性系统的性质42

3.3.2 线性移不变系统43

3.3.3 二维线性移不变系统的频率响应44

3.4 图像的卷积计算45

3.4.1 卷积积分45

3.4.2 二维卷积46

3.4.3 离散二维卷积的矩阵运算47

3.4.4 卷积与滤波49

3.5 图像的统计特性51

3.5.1 图像的振幅分布特性51

3.5.2 差值信号的振幅分布特性51

3.5.3 图像的自相关函数51

3.5.4 图像的振幅谱52

3.5.5 功率有限的图像空域功率谱与自相关函数52

3.5.6 图像信息的信息量53

本章要点54

习题55

第4章 图像变换57

4.1 积分变换57

4.2 连续傅里叶变换57

4.2.1 傅里叶积分的复数形式58

4.2.2 傅里叶积分变换59

4.2.3 傅里叶变换的性质61

4.3 离散傅里叶变换64

4.3.1 离散傅里叶变换的定义64

4.3.2 离散傅里叶变换的性质65

4.4 快速傅里叶变换67

4.4.1 傅里叶变换的周期性分析68

4.4.2 FFT的计算机算法70

4.5 二维离散傅里叶变换72

4.5.1 二维离散傅里叶变换的定义72

4.5.2 二维离散傅里叶变换的性质73

4.5.3 图像的傅里叶变换实例73

4.6.1 通用变换公式74

4.6 正交变换的一般表示形式74

4.6.2 变换核的可分离性和对称性75

4.6.3 正交变换的矩阵表示75

4.6.4 几个重要概念75

4.7 其他离散正交变换77

4.7.1 沃尔什变换77

4.7.2 哈达玛变换79

4.7.3 离散余弦变换83

4.7.4 哈尔变换84

4.7.5 K-L变换85

4.8 小波变换87

4.8.1 基本概念87

4.8.2 连续小波变换（CWT）87

4.8.3 小波变换的滤波器实现88

4.8.4 理想带通滤波器簇89

4.8.5 子带编码90

4.8.6 尺度向量90

4.8.7 基本小波与小波变换91

4.8.8 二维离散小波变换92

本章要点94

习题95

第5章 图像增强与复原97

5.1 图像增强原理97

5.1.1 灰度级映射变换增强原理97

5.1.2 图像的频域增强原理98

5.2 图像增强的直方图方法99

5.2.1 直方图的映射变换99

5.2.2 直方图均衡化100

5.2.3 直方图规定化103

5.3 图像平滑化107

5.3.1 邻域平均法107

5.3.2 低通滤波法108

5.3.3 多图像平均法111

5.4.1 微分锐化法112

5.4 图像的锐化112

5.4.2 高通滤波法115

5.5 同态图像增强方法117

5.6 图像复原119

5.6.1 图像退化的数学模型119

5.6.2 图像复原中的主要问题120

5.6.3 逆滤波方法121

5.6.4 功率谱均衡复原122

5.6.5 点扩散函数的确定123

5.6.6 线性代数复原124

本章要点126

习题127

第6章 图像压缩与编码129

6.1 图像信息的冗余129

6.2 数字图像的质量评价130

6.3 无损压缩及其编码方法130

6.3.1 香农信息保持编码定理130

6.3.2 哈夫曼编码131

6.3.3 算术编码132

6.3.4 双字长编码134

6.4 有损压缩编码134

6.4.1 率失真理论134

6.4.2 其他失真度量135

6.5 预测编码136

6.5.1 DPCM工作原理136

6.5.2 线性预测编码137

6.5.3 自适应预测编码139

6.5.4 自适应量化器141

6.6 变换编码142

6.6.1 离散余弦变换142

6.6.2 DCT的自适应量化143

6.6.3 图像子块的分类143

6.6.4 DCT编码与解码144

6.6.5 变换编码的特性146

6.7 运动图像的帧间压缩编码147

6.8 图像压缩的标准化148

6.9 图像压缩编码的新进展149

6.9.1 小波变换压缩编码149

6.9.2 分形编码152

6.9.3 人工神经网络压缩编码153

本章要点158

习题159

7.1.1 投影函数的表示161

7.1 投影-频域重建161

第7章 图像重建161

7.1.2 投影定理162

7.1.3 从傅里叶变换重建163

7.2 反向投影重建方法164

7.2.1 反向投影操作原理164

7.2.2 反向投影重建公式的推导164

7.2.3 反投影方法的数字实现166

7.3 代数重建技术167

7.2.4 三维图像重建167

7.3.1 图像的描述168

7.3.2 Kaczmarz迭代算法168

7.3.3 加权系数的确定171

7.4 双目立体视觉172

7.4.1 立体视觉172

7.4.2 双目立体视觉原理172

7.4.3 对应点的匹配175

7.4.4 匹配算法175

本章要点176

习题177

第8章 彩色与多频谱图像处理179

8.1 彩色图像处理179

8.1.1 彩色坐标变换179

8.1.2 彩色图像复原181

8.1.3 图像增强182

8.1.4 伪彩色182

8.1.5 假彩色增强185

8.1.6 基于颜色特征的图像检索186

8.2 多光谱图像处理187

8.2.1 多光谱图像处理简介187

8.2.2 几何矫正 .188

8.2.3 比值处理189

8.2.4 遥感图像的分类 .189

8.3 影像融合190

8.3.1 影像融合概述190

8.2.5 气象卫星图像 .190

8.3.2 小波融合方法191

8.4 遥感超谱图像处理192

8.4.1 超谱图像概述192

8.4.2 超谱图像分类193

8.4.3 超谱图像的压缩193

本章要点194

习题195

9.1.1 模板匹配模式197

第9章 图像分析与识别基础197

9.1 视觉再认模式197

9.1.2 特征分析模式199

9.1.3 结构描述模式201

9.1.4 傅里叶模式202

9.2 图像分割202

9.2.1 阈值分割法202

9.2.2 边缘检测法205

9.2.3 区域增长法207

9.2.4 二值图像分割法208

9.2.5 图像的分割信息结构210

9.2.6 图像分割质量的评价212

9.3 图像的特征215

9.3.1 幅值特征215

9.3.2 灰度直方图特征215

9.3.3 变换系数特征217

9.3.5 矩特征218

9.3.4 边缘特征218

9.3.6 线条和角点特征219

9.3.7 纹理特征219

9.4 分类219

9.4.1 特征提取的原则219

9.4.2 分类器220

9.4.3 特征选取221

9.4.4 统计分类的Bayes决策方法223

9.5 模式识别的结构方法225

9.4.5 分类器的类型225

9.5.1 系统构成的基本原理226

9.5.2 系统构成226

9.5.3 描述模式的语言和文法227

9.5.4 句法分析230

本章要点232

习题233

10.1.2 图像的输出235

10.1.1 图像的输入235

10.1 图像的输入与输出235

第10章 图像处理的MATLAB工具235

10.1.3 图像的显示236

10.2 颜色操作236

10.2.1 变换彩色空间236

10.2.2 调整色彩板237

10.3 图像的变换238

10.3.1 快速傅里叶变换238

10.3.2 离散余弦变换239

10.4 图像运算与操作240

10.4.1 图像直方图240

10.4.2 图像统计241

10.5 卷积与滤波242

10.5.1 卷积242

10.5.2 二维滤波242

参考文献245