目 录
部分 图像处理基础
章 概述（Introduction） 1
1．1 数字图像处理及特点（Characteristics and Processing of Digital Image） 1
1．1．1 数字图像与数字图像处理（Digital Images and Digital Image Processing） 1
1．1．2 数字图像处理的特点（Characteristics of Digital Image Processing） 2
1．2 数字图像处理系统（System of Digital Image Processing） 3
1．2．1 数字图像处理系统的结构（Structure of Digital Image Processing System） 3
1．2．2 数字图像处理的优点（Advantages of Digital Image Processing） 4
1．3 数字图像处理的主要研究内容（Research Content in Digital Image Processing） 5
1．4 数字图像处理的应用和发展（Applications and Development of Digital Image Processing）
6
1．4．1 数字图像处理的应用（Applications of Digital Image Processing） 6
1．4．2 数字图像处理领域的发展动向（Future Direction in the Field of
Digital Image Processing） 11
1．5 全书内容简介（Brief Introduction of This Book） 11
小结（Summary） 12
习题（Exercises） 13
第2章 数字图像处理的基础（Basics of Digital Image Processing） 14
2．1 人类的视觉感知系统（Visual System of Human Beings） 14
2．1．1 视觉系统的基本构造（Basic Structure of Visual System） 14
2．1．2 亮度适应和鉴别（Intensity Adaption and Identification） 16
2．2 数字图像的基础知识（Basics of Digital Image） 19
2．2．1 图像的数字化及表达（Image Digitalization and Representation） 19
2．2．2 图像的获取（Image Acquisition） 20
2．2．3 像素间的基本关系（Basic Relationshipetween Pixels） 23
2．2．4 图像的分类（Image Classification） 25
小结（Summary） 29
习题（Exercises） 29
第3章 图像基本运算（Basic Operation in Digital Image Processing） 30
3．1 概述（Introduction） 30
3．2 点运算（Point Operation） 30
3．2．1 线性点运算（Linear Point Operation） 31
3．2．2 非线性点运算（Non-Linear Point Operation） 32
3．3 代数运算与逻辑运算（Algebra and Logical Operation） 34
3．3．1 加法运算（Addition） 34
3．3．2 减法运算（Subtraction） 36
3．3．3 乘法运算（Multiplication） 37
3．3．4 除法运算（Division） 38
3．3．5 逻辑运算（Logical Operation） 39
3．4 几何运算（Geometric Operation） 39
3．4．1 图像的平移（Image Translation） 40
3．4．2 图像的镜像（Image Mirror） 41
3．4．3 图像的旋转（Image Rotation） 43
3．4．4 图像的缩放（Image Zoom） 44
3．4．5 灰度重采样（Gray Resampling） 47
小结（Summary） 50
习题（Exercises） 50
第4章 图像变换（Image Transform） 51
4．1 连续傅里叶变换（Continuous Fourier Transform） 51
4．2 离散傅里叶变换（Discrete Fourier Transform） 52
4．3 快速傅里叶变换（Fast Fourier Transform） 53
4．4 傅里叶变换的性质（Properties of Fourier Transform） 55
4．4．1 可分离性（Separability） 55
4．4．2 平移性质（Translation） 56
4．4．3 周期性和共轭对称性（Periodicity and Conjugate Symmetry） 58
4．4．4 旋转性质（Rotation） 59
4．4．5 分配律（Distribution Law） 59
4．4．6 尺度变换（Scaling） 60
4．4．7 平均值（Average Value） 61
4．4．8 卷积定理（Convolution Theorem） 62
4．5 图像傅里叶变换实例（Examples of Image Fourier Transform） 62
4．6 其他离散变换（Other Discrete Transform） 65
4．6．1 离散余弦变换（Discrete Cosine Transform） 65
4．6．2 二维离散沃尔什―哈达玛变换（Walsh-Hadamard Transform） 68
4．6．3 卡胡楠―列夫变换（Kahunen-Loeve Transform） 72
小结（Summary） 73
习题（Exercises） 74
第二部分 图像处理技术
第5章 图像增强（Image Enhancement） 75
5．1 图像增强的概念和分类（Concepts and Categories of Image Enhancement） 75
5．2 空间域图像增强（Image Enhancement in the Spatial Domain） 76
5．2．1 基于灰度变换的图像增强（Image Enhancement based on Gray Levels） 76
5．2．2 基于直方图处理的图像增强（Image Enhancement based on Histogram Processing）
79
5．2．3 空间域滤波增强（Spatial Filtering Enhancement） 84
5．3 频率域图像增强（Image Enhancement in the Frequency Domain） 91
5．3．1 频率域增图像强基本理论（Fundamentals of Image Enhancement
in the Frequency Domain） 91
5．3．2 频率域平滑滤波器（Frequency Smoothing Filters） 92
5．3．3 频率域锐化滤波器（Frequency Sharpening Filters） 95
5．3．4 同态滤波器（Homomorphic Filters） 97
小结（Summary） 99
习题（Exercises） 99
第6章 图像复原（Image Restoration） 101
6．1 图像复原及退化模型基础（Fundamentals of Image Restoration and
Degradation Model） 101
6．1．1 图像退化的原因及退化模型（Causes of Image Degradation and
Degradation Model） 102
6．1．2 图像退化的数学模型（Mathematic Model of Image Degradation） 104
6．1．3 复原技术的概念及分类（Concepts and Categories of Restoration） 105
6．2 噪声模型（Noise Models） 106
6．2．1 一些重要噪声的概率密度函数（Some Important Noise Probability
Density Functions） 106
6．2．2 噪声参数的估计（Estimation of Noise Parameters） 109
6．3 空间域滤波复原（Restoration with Spatial Filtering） 110
6．3．1 均值滤波器（Mean Filters） 110
6．3．2 顺序统计滤波器（Order-Statistics Filters） 113
6．4 频率域滤波复原（Restoration with Frequency Domain Filtering） 116
6．4．1 带阻滤波器（Bandreject Filters） 117
6．4．2 带通滤波器（Bandpass Filters） 119
6．4．3 其他频率域滤波器（Other Filters in Frequency Domain） 119
6．5 估计退化函数（Estimating the Degradation Function） 121
6．5．1 图像观察估计法（Estimation by Image Observation） 121
6．5．2 试验估计法（Estimation by Experimentation） 121
6．5．3 模型估计法（Estimation by Modeling） 122
6．6 逆滤波（Inverse Filtering） 124
6．7 均方误差滤波――维纳滤波（Minimum Mean Square Error Filtering-
Wiener Filtering） 125
6．8 几何失真校正（Geometric Distortion Correction） 128
6．8．1 空间变换（Spatial Transformation） 129
6．8．2 灰度插值（Gray-Level Interpolation） 131
6．8．3 实现（Implementation） 131
小结（Summary） 134
习题（Exercises） 134
第7章 图像压缩编码（Image Compression Coding Technology） 136
7．1 概述（Introduction） 136
7．1．1 图像的信息量与信息熵（Information Content and Entropy） 136
7．1．2 图像数据冗余（Image Data Redundancy） 138
7．1．3 图像压缩编码方法（Coding Methods of Image Compression） 140
7．1．4 图像压缩技术的性能指标（Evaluation Index of Image Compression Approaches）
140
7．1．5 保真度准则（Fidelity Criteria） 142
7．2 无失真图像压缩编码（Lossless Image Compression） 143
7．2．1 哈夫曼编码（Huffman Coding） 143
7．2．2 游程编码（Run-Length Coding） 145
7．2．3 算术编码（Arithmetic Coding） 148
7．3 有限失真图像压缩编码（Lossy Image Compression） 150
7．3．1 率失真函数（Rate Distortion Function） 151
7．3．2 预测编码和变换编码（Prediction Coding and Transform Coding） 152
7．3．3 矢量量化编码（Vector Quantification Coding） 160
7．4 图像编码新技术（New Image Coding Technology） 162
7．4．1 子带编码（Subband Coding） 162
7．4．2 模型基编码（Model-Based Coding） 163
7．4．3 分形编码（Fractal Coding） 164
7．5 图像压缩技术标准（Image Compression Standards） 164
7．5．1 概述（Introduction） 164
7．5．2 JPEG压缩（JPEG Compression） 165
7．5．3 JPEG 2000 166
7．5．4 H．26x标准（H．26x Standards） 168
7．5．5 MPEG标准（MPEG Standards） 168
小结（Summary） 169
习题（Exercises） 170
第8章 图像分割（Image Segmentation） 171
8．1 概述（Introduction） 171
8．2 边缘检测和连接（Edge Detection and Connection） 173
8．2．1 边缘检测（Edge Detection） 173
8．2．2 边缘连接（Edge Connection） 181
8．3 阈值分割（Image Segmentation using Threshold） 184
8．3．1 基础（Foundation） 184
8．3．2 全局阈值（Global Threshold） 185
8．3．3 自适应阈值（Adaptive Threshold） 190
8．3．4 阈值的选择（Optimal Threshold） 190
8．3．5 分水岭算法（Watershed Algorithm） 191
8．4 区域分割（Region Segmentation） 193
8．4．1 区域生长法（Region Growing） 193
8．4．2 区域分裂合并法（Region Splitting and Merging） 196
8．5 二值图像处理（Binary Image Processing） 197
8．5．1 数学形态学图像处理（Mathematical Morphology Image Processing） 198
8．5．2 开运算和闭运算（Open Operation and Close Operation） 202
8．5．3 一些基本形态学算法（Some Basic Morphological Algorithms） 204
8．6 分割图像的结构（Construction of Image Segmentation） 206
8．6．1 物体隶属关系图（Relationshipetween Objects） 206
8．6．2 边界链码（Edge Chain Code） 207
小结（Summary） 208
习题（Exercises） 208
第三部分 图像处理的扩展内容
第9章 彩色图像处理（Color Image Processing） 210
9．1 彩色图像基础（Fundamentals of Color Image） 210
9．1．1 彩色图像的概念（Concepts of Color Image） 210
9．1．2 彩色基础（Color Fundamentals） 211
9．2 彩色模型（Color Models） 216
9．2．1 RGB彩色模型（RGB Color Model） 216
9．2．2 CMY彩色模型和CMYK彩色模型（CMY Color model and
CMYK Color Model） 218
9．2．3 HIS彩色模型（HSI Color Model） 219
9．3 伪彩色处理（Pseudocolor Image Processing） 222
9．3．1 背景（Background） 222
9．3．2 强度分层（Intensity Slicing） 223
9．3．3 灰度级到彩色变换（Transformation of Gray Levels to Color） 225
9．3．4 假彩色处理（False-Color Image Processing） 227
9．4 全彩色图像处理（Full-Color Image Processing） 229
9．4．1 全彩色图像处理基础（Basics of Full-Color Image Processing） 229
9．4．2 彩色平衡（Color Balance） 230
9．4．3 彩色图像增强（Color Image Enhancement） 231
9．4．4 彩色图像平滑（Color Image Smoothing） 234
9．4．5 彩色图像锐化（Color Image Sharpening） 236
9．5 彩色图像分割（Color Image Segmentation） 237
9．5．1 HSI彩色空间分割（Segmentation in HSI Color Space） 237
9．5．2 RGB彩色空间分割（Segmentation in RGB Color Space） 238
9．5．3 彩色边缘检测（Color Edge Detection） 240
9．6 彩色图像处理的应用（Applications of Color Image Processing） 244
小结（Summary） 246
习题（Exercises） 247
0章 图像表示与描述（Image Representation and Description） 248
10．1 背景（Background） 248
10．2 颜色特征（Color Feature） 249
10．2．1 灰度特征（Intensity Feature） 249
10．2．2 直方图特征（Histogram Feature） 250
10．2．3 颜色矩（Color Moments） 252
10．3 纹理特征（Representation of Image Texture） 252
10．3．1 自相关函数（Autocorrelation Function） 253
10．3．2 灰度差分统计（Statistics of Intensity Difference） 254
10．3．3 灰度共生矩阵（Gray-Level Co-occurrence Matrix） 256
10．3．4 频谱特征（Spectrum Features） 259
10．4 边界特征（Boundary Feature） 262
10．4．1 边界表达（Boundary Representation） 262
10．4．2 边界特征描述（Boundary Description） 266
10．5 区域特征（Region Feature） 269
10．5．1 简单的区域描述（Simple Region Descriptors） 269
10．5．2 拓扑描述（Topological Descriptors） 273
10．5．3 形状描述（Shape Descriptors） 275
10．5．4 矩（Moment） 276
10．6 运用主成分进行描述（Use of Principal Components for Description） 279
10．6．1 主成分基础（Fundamentals of Principal Components Analysis） 279
10．6．2 主成分描述（Description by Principal Components Analysis） 282
10．7 特征提取的应用（Application of Feature Extraction） 284
10．7．1 粒度测定（Granularity Mensuration） 284
10．7．2 圆形目标判别（Circle Shape Recognition） 286
10．7．3 运动目标特征提取（Feature Extraction of Moving Object） 288
小结（Summary） 291
习题（Exercises） 291
1章 数字图像处理的工程应用（Digital Image Processing
Engineering Application） 293
11．1 基于图像处理的红细胞数目检测（Detection of Red Cell Number
Based on Image Processing） 293
11．2 基于肤色分割和灰度积分算法的人眼定位（Eye Location
Based on Skin Color Segmentation and Gray Level Integral Algorithm） 295
11．3 基于DCT的数字水印算法（Digital Watermarking Algorithm Based on DCT） 300
11．4 基于BP神经网络的手写汉字识别（Handwritten Chinese Character
Recognition Based on BP Neural Network） 305
小结（Summary） 314
参考文献 315
