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第1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以及与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4

1.3.1 数字图像采集5

1.3.2 数字图像显示5

1.3.3 数字图像存储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8

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10

第2章 数字图像处理基础11

2.1 人眼的视觉原理11

2.1.1 人眼的构造11

2.1.2 图像的形成12

2.1.3 视觉亮度范围和分辨率12

2.1.4 视觉适应性和对比灵敏度13

2.1.5 亮度感觉与色觉13

2.1.6 马赫带15

2.2 连续图像的描述16

2.3 图像数字化17

2.3.1 采样17

2.3.2 量化18

2.3.3 数字图像的表示19

2.3.4 采样、量化参数与数字化图像间的关系20

2.3.5 图像数字化设备的组成及性能22

2.4 图像灰度直方图26

2.4.1 概念26

2.4.2 直方图的性质26

2.4.3 直方图的应用27

2.5 数字图像处理算法的形式28

2.5.1 基本功能形式28

2.5.2 几种具体算法形式28

2.6 图像的数据结构与图像文件格式32

2.6.1 图像的数据结构32

2.6.2 图像文件格式34

2.7 图像的特征与噪声40

2.7.1 图像的特征类别40

2.7.2 特征提取与特征空间41

2.7.3 图像噪声42

习题44

第3章 图像变换45

3.1 预备知识45

3.1.1 点源和狄拉克函数45

3.1.2 二维线性位移不变系统46

3.2 傅立叶变换48

3.2.1 连续函数的傅立叶变换48

3.2.2 离散函数的傅立叶变换49

3.2.3 二维离散傅立叶变换的若干性质52

3.3 其他可分离图像变换55

3.3.1 通用公式55

3.3.2 沃尔什变换57

3.3.3 哈达玛变换58

3.3.4 离散余弦变换60

3.4 小波变换简介61

3.4.1 连续小波变换62

3.4.2 离散小波变换65

3.5 多尺度几何分析66

习题67

第4章 图像增强68

4.1 图像增强的点运算69

4.1.1 灰度级校正69

4.1.2 灰度变换69

4.1.3 直方图修正法70

4.1.4 局部统计法78

4.2 图像的空间域平滑79

4.2.1 局部平滑法79

4.2.2 超限像素平滑法79

4.2.3 灰度最相近的K个邻点平均法80

4.2.4 梯度倒数加权平滑法80

4.2.5 最大均匀性平滑81

4.2.6 有选择保边缘平滑法82

4.2.7 空间低通滤波法82

4.2.8 多幅图像平均法83

4.2.9 中值滤波84

4.3 空间域锐化86

4.3.1 梯度锐化法86

4.3.2 Laplacian增强算子88

4.3.3 高通滤波法90

4.4 频率域增强90

4.4.1 频率域平滑90

4.4.2 频率域锐化93

4.4.3 同态滤波增强95

4.5 彩色增强技术96

4.5.1 伪彩色增强96

4.5.2 彩色图像增强技术97

4.6 图像代数运算102

4.6.1 加运算102

4.6.2 减运算102

4.6.3 乘运算102

4.6.4 除运算102

习题103

第5章 图像复原与重建106

5.1 图像退化106

5.1.1 图像的退化106

5.1.2 图像退化的数学模型106

5.2 代数恢复方法108

5.2.1 无约束复原108

5.2.2 约束最小二乘复原109

5.3 频率域恢复方法110

5.3.1 逆滤波恢复法110

5.3.2 去除由匀速运动引起的模糊111

5.3.3 维纳滤波复原方法113

5.4 几何校正114

5.4.1 空间坐标变换115

5.4.2 像素灰度内插118

5.5 图像重建120

5.5.1 计算机断层扫描的二维重建120

5.5.2 三维形状的复原121

习题123

第6章 图像编码与压缩125

6.1 概述125

6.1.1 图像数据压缩的必要性与可能性125

6.1.2 图像编码压缩的分类126

6.2 图像保真度准则126

6.2.1 客观保真度准则127

6.2.2 主观保真度准则127

6.3 统计编码方法128

6.3.1 图像冗余度和编码效率128

6.3.2 霍夫曼编码129

6.3.3 费诺-仙农编码131

6.3.4 算术编码131

6.3.5 行程编码133

6.4 预测编码134

6.4.1 线性预测编码135

6.4.2 非线性预测编码法136

6.5 正交变换编码136

6.5.1 变换编码原理137

6.5.2 正交变换的性质137

6.5.3 变换压缩的数学分析137

6.5.4 最佳变换与准最佳变换139

6.5.5 各种准最佳变换的性能比较141

6.5.6 编码142

6.6 图像编码的国际标准简介143

6.6.1 静止图像压缩标准143

6.6.2 运动图像压缩标准144

6.6.3 二值图像压缩标准144

习题144

第7章 图像分割145

7.1 概述145

7.2 边缘检测算子146

7.2.1 梯度算子147

7.2.2 Roberts梯度算子148

7.2.3 Prewitt和Sobel算子148

7.2.4 方向算子148

7.2.5 拉普拉斯算子149

7.2.6 马尔算子150

7.2.7 Canny边缘检测算子151

7.2.8 沈俊边缘检测方法153

7.2.9 曲面拟合法154

7.3 边缘跟踪155

7.3.1 光栅跟踪扫描155

7.3.2 全向跟踪157

7.4 线检测158

7.4.1 Hough变换检测直线158

7.4.2 广义Hough变换检测曲线159

7.5 区域分割160

7.5.1 最简单图像的区域分割161

7.5.2 复杂图像的区域分割163

7.5.3 特征空间聚类163

7.6 区域增长164

7.6.1 简单区域扩张法164

7.6.2 质心型增长165

7.6.3 混合型增长165

7.7 分裂合并法167

习题169

第8章 二值图像处理与形状分析171

8.1 二值图像的连接性和距离171

8.1.1 邻域和邻接171

8.1.2 像素的连接172

8.1.3 连接成分172

8.1.4 欧拉数173

8.1.5 像素的可删除性和连接数173

8.1.6 区域邻接图175

8.1.7 包含、击中、不击中175

8.1.8 距离175

8.2 连接成分的变形处理177

8.2.1 标记177

8.2.2 膨胀和收缩（或腐蚀）178

8.2.3 线图形化180

8.3 形状特征提取与分析184

8.3.1 区域内部形状特征提取与分析185

8.3.2 区域外部形状特征提取与分析188

8.4 关系描述193

8.4.1 字符串描述193

8.4.2 树结构描述195

习题196

第9章 影像纹理分析197

9.1 概述197

9.2 直方图分析法198

9.3 Laws纹理能量测量法199

9.4 自相关函数分析法200

9.5 灰度共生矩阵分析法201

9.5.1 灰度共生矩阵201

9.5.2 灰度共生矩阵特征的提取202

9.5.3 灰度-梯度共生矩阵分析法204

9.6 行程长度统计法206

9.7 傅立叶频谱分析法207

9.8 马尔柯夫随机场分析法209

9.8.1 马尔柯夫随机场的定义和基本性质209

9.8.2 纹理MRF模型参数提取与分析210

9.9 影像纹理的小波分析211

9.10 影像纹理的分形分析法212

9.10.1 分形212

9.10.2 分维212

9.10.3 影像纹理的分维特征提取与分析214

9.11 影像纹理的句法结构分析法214

9.12 影像纹理区域分割与边缘检测215

9.12.1 纹理区域分割215

9.12.2 纹理边缘检测216

习题216

第10章 模板匹配与模式识别技术217

10.1 模板匹配217

10.1.1 模板匹配方法217

10.1.2 模板匹配方法的改进218

10.2 统计模式识别219

10.2.1 特征处理220

10.2.2 统计分类法221

10.3 结构模式识别法224

10.3.1 结构模式识别原理224

10.3.2 树分类法226

10.4 人工神经网络识别法227

10.4.1 神经网络的结构227

10.4.2 神经元228

10.4.3 神经网络的工作过程228

10.4.4 神经网络的性能229

10.4.5 BP神经网络229

习题231

第11章 数字图像处理的应用232

11.1 多源遥感影像像素级融合技术232

11.1.1 基本概念232

11.1.2 像素级影像融合过程与特点232

11.1.3 多源遥感影像的空间配准方法233

11.1.4 像素级影像融合方法及其特点235

11.2 指纹识别系统242

11.2.1 指纹的基本特征243

11.2.2 指纹识别系统简介244

11.2.3 指纹库的建立与查对248

11.3 OCR文字识别技术249

11.3.1 版面分析方法249

11.3.2 文字识别技术250

11.4 运动图像分析254

附录 英汉专业术语对照257

参考文献264