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第1章 绪论1

1.1数字图像处理1

1.1.1图像处理起源1

1.1.2图像处理内容3

1.1.3图像处理系统5

1.2光和图像6

1.2.1光学单位和成像原理6

1.2.2图像信息特点10

1.3人眼视觉系统12

1.3.1人眼视觉机理12

1.3.2人眼视觉特性15

1.4图像质量评价17

1.4.1主观评价方法18

1.4.2客观评价方法18

1.4.3其他评价方法19

习题与思考20

第2章 数字图像基础22

2.1连续图像的数学表示22

2.1.1连续图像22

2.1.2常见图像种类23

2.2连续图像的取样24

2.2.1二维冲激函数25

2.2.2图像信号频谱27

2.2.3二维取样定理28

2.2.4取样图像的恢复29

2.3混叠和亚取样30

2.3.1混叠效应30

2.3.2反混叠滤波31

2.3.3亚取样32

2.3.4实际取样脉冲影响33

2.4量化和编码33

2.4.1样值的量化33

2.4.2量化值的编码35

2.5数字图像的分辨率36

2.5.1空间分辨率36

2.5.2灰度分辨率37

2.5.3时间分辨率39

2.5.4综合考虑39

习题与思考40

第3章 图像变换42

3.1二维线性系统42

3.1.1二维线性位移不变系统42

3.1.2二维离散卷积43

3.2离散傅里叶变换46

3.2.1二维DFT47

3.2.2二维DFT的性质48

3.2.3二维DFT的实现49

3.3离散余弦变换50

3.3.1一维离散余弦变换50

3.3.2二维离散余弦变换52

3.4图像信号的正交基表示53

3.4.1变换核53

3.4.2变换的矩阵表示53

3.4.3基本图像和基本频谱54

3.5沃尔什和哈达玛变换56

3.5.1离散沃尔什变换56

3.5.2离散哈达玛变换59

3.6离散K-L变换61

3.6.1 K-L变换61

3.6.2均方误差最小重建63

习题与思考63

第4章 图像增强65

4.1灰度变换65

4.1.1线性变换66

4.1.2非线性变换67

4.2直方图修正68

4.2.1图像的直方图68

4.2.2直方图均衡69

4.2.3直方图匹配72

4.3图像平滑和去噪73

4.3.1图像噪声73

4.3.2邻域平均76

4.3.3中值滤波77

4.3.4低通滤波79

4.3.5多图像平均去噪80

4.4图像锐化81

4.4.1高通滤波81

4.4.2微分法82

4.4.3拉普拉斯算子法84

4.5同态滤波85

习题与思考87

第5章 图像复原89

5.1图像的降质模型90

5.1.1图像降质90

5.1.2图像降质模型90

5.1.3图像降质实例92

5.1.4降质模型的矩阵表示95

5.1.5循环矩阵的对角化96

5.2无约束图像复原100

5.2.1逆滤波图像复原101

5.2.2运动模糊的消除102

5.2.3无约束最小二乘方复原104

5.3有约束图像复原105

5.3.1有约束最小二乘方复原106

5.3.2维纳滤波复原107

5.3.3功率谱均衡复原109

5.3.4平滑约束复原110

5.4非线性图像复原111

5.4.1最大后验概率复原112

5.4.2最大熵复原113

5.5图像的几何校正115

5.5.1几何坐标的确定115

5.5.2像素灰度的确定118

习题与思考119

第6章 小波变换121

6.1从傅里叶变换到小波变换121

6.2信号空间125

6.2.1距离空间125

6.2.2线性空间126

6.2.3正交基和框架127

6.3多分辨率分析基础128

6.3.1尺度函数和尺度空间129

6.3.2多分辨率分析129

6.3.3小波分析130

6.3.4小波函数的构造132

6.4连续小波变换134

6.4.1连续函数的小波变换134

6.4.2金字塔分解136

6.4.3滤波器族137

6.4.4子带滤波138

6.5离散小波变换140

6.5.1参数的离散化141

6.5.2二维多分辨率分析142

6.5.3二维离散小波变换144

6.5.4双正交小波变换146

6.6小波的选取及应用147

6.6.1小波的选取147

6.6.2小波变换的提升算法148

6.6.3小波变换的应用149

习题与思考152

第7章 图像压缩153

7.1图像的统计特性153

7.1.1图像的自相关函数153

7.1.2图像的信息熵155

7.1.3有限失真编码定理156

7.1.4图像的压缩性能160

7.2预测编码和变换编码161

7.2.1预测编码161

7.2.2变换编码163

7.2.3帧间预测165

7.3量化和熵编码167

7.3.1标量量化167

7.3.2矢量量化169

7.3.3统计编码170

7.3.4算术编码172

7.3.5 Golomb编码175

7.4图像压缩的国际标准176

7.4.1二值图像压缩标准176

7.4.2静止图像压缩标准177

7.4.3活动图像压缩标准180

习题与思考184

第8章 图像重建186

8.1投影重建基础186

8.1.1投影重建方式187

8.1.2投影定理188

8.2傅里叶反变换图像重建191

8.2.1基本原理191

8.2.2离散化处理191

8.3卷积逆投影图像重建192

8.3.1重建过程193

8.3.2重建滤波器194

8.4代数法图像重建194

8.4.1代数法基本原理194

8.4.2迭代算法195

8.5计算机断层扫描技术196

习题与思考198

第9章 图像分割和描述199

9.1图像分割简述199

9.1.1图像分割的定义199

9.1.2图像分割的分类200

9.2基于边界的分割201

9.2.1并行微分算法201

9.2.2边界跟踪算法204

9.2.3边界拟合算法205

9.3基于阈值的分割206

9.3.1全局阈值算法206

9.3.2自适应阈值算法208

9.3.3统计最优阈值算法208

9.3.4最大类间方差算法209

9.4基于区域的分割210

9.4.1区域生长算法210

9.4.2分裂合并算法211

9.4.3分水岭算法213

9.5图像的边界描述215

9.5.1边界的链码表示215

9.5.2边界的几何特性215

9.5.3边界的统计矩217

9.5.4边界的傅里叶描述子217

9.6图像的区域描述218

9.6.1区域的几何特性218

9.6.2区域的形状描述219

9.6.3区域的纹理描述220

习题与思考222

第10章 图像水印224

10.1信息隐藏和图像水印224

10.1.1信息隐藏224

10.1.2图像水印225

10.1.3水印的分类226

10.1.4水印信息的嵌入227

10.1.5水印信息的提取228

10.1.6水印系统的评价229

10.2基本图像水印算法231

10.2.1空间域水印算法231

10.2.2变换域水印算法232

10.2.3扩频方式水印系统234

10.2.4压缩图像的水印236

10.2.5视觉特性的利用236

10.3水印图像的抗攻击性能237

10.3.1常见水印攻击方法237

10.3.2水印性能衡量239

10.4图像水印的应用243

10.4.1图像水印的典型应用243

10.4.2图像水印的新应用244

10.4.3图像水印的发展245

习题与思考245

第11章 形态学处理246

11.1数学形态学基础246

11.1.1基本集合定义246

11.1.2图像空间的集合表示247

11.1.3形态学运算过程248

11.2基本形态学处理249

11.2.1腐蚀和膨胀运算249

11.2.2开启和闭合运算252

11.2.3击中与击不中运算253

11.3其他形态学处理255

11.3.1细化与厚化255

11.3.2滤波和平滑256

11.3.3边缘提取和区域填充258

11.4灰度图像的形态学处理259

11.4.1灰度腐蚀和膨胀259

11.4.2灰度开启和闭合263

习题与思考264

第12章 彩色图像处理266

12.1彩色空间表示266

12.1.1彩色视觉267

12.1.2 CIE的XYZ彩色空间269

12.1.3 RGB和HSI彩色空间270

12.1.4彩色空间的转换273

12.2基本彩色图像处理方法273

12.2.1彩色平衡和补偿274

12.2.2彩色图像增强和滤波276

12.2.3彩色图像分割277

12.3伪彩色图像处理278

12.3.1灰度分割伪彩色处理279

12.3.2频率域滤波伪彩色处理280

习题与思考281

第13章 图像处理的仿真与实现282

13.1 MATLAB图像处理仿真282

13.1.1 MATLAB简介283

13.1.2图像处理工具库286

13.1.3图像处理示例287

13.2图像的采集和显示288

13.2.1图像的采集288

13.2.2图像的显示293

13.2.3图像的存储格式296

13.3高速DSP系统298

13.3.1图像处理对DSP的要求298

13.3.2高速DSP一例299

13.4嵌入式图像处理系统300

13.4.1嵌入式系统的特点301

13.4.2嵌入式操作系统和处理器302

13.4.3图像处理系统实例303

习题与思考305

参考文献307