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第一章 图像及其数字化1

1.1 概述1

1.1.1 图像与数字图像1

1.1.2 图像处理技术内容与相关学科2

1.1.3 图像处理技术的发展现状3

1.1.4 图像处理技术的应用领域3

1.2 图像处理和分析系统4

1.2.1 系统结构概述4

1.2.2 硬件组成5

1.2.3 图像数字化及存储6

1.2.4 图像处理软件7

1.3 MATLAB图像处理初步7

1.4 图像格式与MATLAB图像类型12

1.4.1 常用图像格式12

1.4.2 MATLAB图像类型14

1.4.3 MATLAB图像类型转换18

习题20

第二章 图像显示21

2.1 图像显示概述21

2.2 数字图像显示22

2.2.1 图像的显示特性22

2.2.2 图像的暂时显示24

2.2.3 图像的永久显示24

2.3 MATLAB图像显示方法24

2.3.1 MATLAB图像的读写和显示24

2.3.2 二进制图像的显示方法26

2.3.3 灰度图像的显示方法29

2.3.4 索引图像的显示方法30

2.3.5 RGB图像的显示方法30

2.4.1 添加色带31

2.3.6 磁盘图像的直接显示31

2.4 MATLAB特殊显示技术31

2.4.2 显示多帧图像32

2.4.3 显示多幅图像34

2.4.4 纹理映射37

2.4.5 图像显示中的常见问题37

习题37

第三章 图像运算38

3.1 图像的点运算38

3.1.1 概述38

3.1.2 线性点运算38

3.1.3 非线性点运算39

3.1.4 MATLAB的点运算实现方法41

3.2.1 概述42

3.2 图像的代数运算42

3.2.2 图像的加法运算43

3.2.3 图像的减法运算44

3.2.4 图像的乘法运算45

3.2.5 图像的除法运算46

3.2.6 图像的四则代数运算46

3.3 图像的几何运算47

3.3.1 几何运算与坐标系统47

3.3.2 灰度级插值49

3.3.3 空间变换50

3.3.4 几何运算的简单应用53

3.4 图像的邻域操作56

3.4.1 概述56

3.4.2 滑动邻域操作56

3.4.3 分离邻域操作58

3.4.4 列处理59

习题61

第四章 图像变换62

4.1 傅立叶变换及其性质62

4.1.1 概述62

4.1.2 连续傅立叶变换62

4.1.3 离散傅立叶变换63

4.1.4 傅立叶变换的性质64

4.1.5 图像的傅立叶变换64

4.2 离散余弦变换70

4.2.1 DCT变换定义70

4.2.2 MATLAB的DCT变换实现方法71

4.2.3 DCT和JPEG初步72

4.3.1 Radon变换74

4.3.2 MATLAB的Radon变换实现方法74

4.3 Radon变换74

4.3.3 Radon逆变换75

4.3.4 Radon变换和反变换的应用实例76

4.4 其他图像变换技术78

4.4.1 线性变换与基函数78

4.4.2 正弦型变换79

4.4.3 方波型变换80

4.4.4 基于特征向量的变换80

习题81

第五章 滤波和滤波器设计82

5.1 线性系统理论82

5.1.1 线性系统理论82

5.1.2 一维卷积82

5.1.3 二维卷积84

5.1.4 卷积定理和相关性定理85

5.1.5 滤波与滤波器设计86

5.2 经典数字滤波方法87

5.2.1 低通滤波器87

5.2.2 带通和带阻滤波器89

5.2.3 高通滤波器91

5.3 魏纳滤波器及其设计方法92

5.3.1 随机变量92

5.3.2 魏纳滤波原理92

5.3.3 魏纳滤波器设计方法94

5.3.4 图像的魏纳滤波方法95

5.4 MATLAB线性滤波器设计96

5.4.1 MATLAB线性滤波器设计96

5.4.2 频率变换方式96

5.4.3 频率采样方法97

5.4.4 窗口方法99

习题100

第六章 二值形态学操作101

6.1 二值形态学基本运算101

6.1.1 二值形态学概念101

6.1.2 膨胀和腐蚀101

6.1.3 膨胀和腐蚀的对偶性103

6.1.4 开启与闭合104

6.2 膨胀和腐蚀的MATLAB实现方法104

6.2.1 图像处理的膨胀与腐蚀概念104

6.2.2 结构元素105

6.2.3 图像膨胀107

6.2.4 图像腐蚀107

6.2.5 综合使用膨胀和腐蚀操作108

6.2.6 基于膨胀和腐蚀的形态操作109

6.3 形态操作应用110

6.3.1 形态重构110

6.3.2 填充操作113

6.3.3 图像的极值处理方法114

6.4 二进制图像的形态学应用119

6.4.1 距离变换119

6.4.2 对象、区域和特征估计120

6.4.3 查表操作123

习题124

第七章 图像的空间变换125

7.1 空间变换125

7.1.1 空间变换125

7.1.2 简单变换126

7.1.3 控制点变换127

7.2 MATLAB空间变换方法128

7.3 MATLAB的图像匹配131

7.4 MATLAB的图像投影137

习题139

第八章 图像增强140

8.1 灰度变换增强140

8.1.1 图像增强技术分类140

8.1.2 像素值及其统计特性141

8.1.3 直方图灰度变换146

8.1.4 直方图均衡化149

8.2 空域滤波增强152

8.2.1 空域滤波原理及分类152

8.2.2 平滑滤波器153

8.2.3 锐化滤波器155

8.2.4 空域滤波的MATLAB实现方法156

8.3 频域增强160

8.3.1 低通滤波160

8.3.2 高通滤波160

8.3.4 频域增强的MATLAB实现161

8.3.3 同态滤波161

8.4 色彩增强162

8.4.1 色彩增强概述162

8.4.2 伪彩色增强162

8.4.3 真彩色增强163

习题163

第九章 图像复原164

9.1 成像系统的数学描述164

9.2 图像退化模型166

9.2.1 连续退化模型166

9.2.2 离散退化模型166

9.2.3 图像复原方法概述167

9.3 图像复原的代数方法168

9.3.1 基本复原方程168

9.3.2 分块循环矩阵的对角化169

9.3.3 无约束复原方程求解170

9.3.4 最小二乘方滤波复原171

9.4 图像复原的MATLAB实现方法174

9.4.1 模糊及噪声174

9.4.2 MATLAB复原函数简介177

9.4.3 魏纳滤波复原177

9.4.4 约束最小二乘方滤波复原180

9.4.5 Lucy-Richardson复原181

9.4.6 盲去卷积复原185

习题188

第十章 图像编码与压缩189

10.1 图像编码概述189

10.1.1 图像编码与压缩概念189

10.1.2 图像信息熵和信息冗余度190

10.1.3 图像逼真度和质量190

10.2.1 无损压缩技术概述191

10.1.4 图像编码的常用方法191

10.2 无损压缩技术191

10.2.2 行程编码192

10.2.3 哈夫曼(Huffman)编码192

10.2.4 算术编码193

10.2.5 无损编码技术的MATLAB实现方法194

10.3 有损压缩技术197

10.3.1 预测编码197

10.3.2 变换编码198

10.3.3 自适应编码200

10.3.4 有损压缩的MATLAB实现方法200

10.4 图像压缩的国际标准203

10.4.1 二进制图像压缩标准203

10.4.2 静止图像压缩标准204

习题206

11.1 边缘检测方法207

11.1.1 边缘检测概述207

第十一章 图像分析和理解207

11.1.2 梯度算子208

11.1.3 拉普拉斯算子209

11.1.4 边缘连接方法210

11.1.5 边缘检测的MATLAB实现方法211

11.2 区域分割技术212

11.2.1 阈值分割212

11.2.2 区域生长213

11.2.3 分裂合并214

11.2.4 区域分割的MATLAB实现方法215

11.3.1 启发式搜索216

11.3.2 变换方法216

11.3 形状分析216

11.3.3 细化(骨架化)217

11.3.4 MATLAB图像分析实例217

11.4 区域操作222

11.4.1 区域操作常用术语222

11.4.2 指定操作区域222

11.4.3 区域滤波223

11.4.4 区域填充223

习题224

第十二章 其他图像处理技术225

12.1 小波分析225

12.1.1 小波分析概述225

12.1.2 连续小波变换226

12.1.3 离散小波变换228

12.2 小波分析在图像处理中的应用231

12.3 分形几何233

12.3.1 分形几何概述233

12.3.2 分形理论基本概念234

12.3.3 分维数估计方法234

12.3.4 分形方法在图像处理中的应用235

12.4 神经网络236

12.4.1 神经网络概述236

12.4.2 生物神经元模型237

12.4.3 神经网络模型及分类238

12.4.4 典型神经网络简介240

12.4.5 神经网络在图像处理中的应用242

习题244

附录 MATLAB图像处理工具箱函数集245

各章习题答案与提示251

参考文献256

10.4.3 运动图像压缩标准295