數字圖像處理

目   錄

第1章  緒論 1

1.1  數字圖像處理的概念 2

1.2  數字圖像處理發展簡史 4

1.3  數字圖像處理研究內容 5

1.4  數字圖像處理的應用領域 7

1.5  小結 10

習題 10

第2章  數字圖像基礎 11

2.1  數字圖像的概況 12

2.1.1  數字圖像的基本概念 12

2.1.2  數字圖像的多樣性 13

2.1.3  數字圖像的類型 15

2.1.4  數字圖像的矩陣表示 18

2.2  數字成像與視覺感知 18

2.2.1  凸透鏡成像原理 19

2.2.2  數字照相機的結構 20

2.2.3  人眼視覺模型 22

2.3  圖像數字化 28

2.3.1  採樣與量化 28

2.3.2  空間分辨率和灰度級分辨率 29

2.4  圖像顏色空間 33

2.4.1  RGB顏色空間 33

2.4.2  CMY/CMYK顏色空間 34

2.4.3  HSI和HSV顏色空間 35

2.4.4  YUV和YIQ顏色空間 41

2.4.5  CIE LAB顏色空間 43

2.5  像素的空間關系 45

2.5.1  鄰域 45

2.5.2  鄰接性、連通性、區域和邊界 46

2.5.3  像素間的距離度量 48

2.6  小結 51

習題 51

第3章  空域圖像增強 53

3.1  背景知識 54

3.1.1  概述 54

3.1.2  灰度直方圖 55

3.2  灰度級變換 57

3.2.1  冪次變換 58

3.2.2  對數變換 60

3.2.3  指數變換 61

3.2.4  分段線性變換 62

3.3  直方圖變換 64

3.3.1  直方圖映射函數 64

3.3.2  直方圖均衡化 66

3.3.3  直方圖規定化 72

3.4  算術運算 75

3.4.1  圖像相減 75

3.4.2  圖像相加 77

3.5  偽彩色、假彩色增強 78

3.5.1  偽彩色映射 78

3.5.2  假彩色增強 81

3.6  空域濾波基礎 84

3.6.1  線性濾波原理 84

3.6.2  其他問題 87

3.7  空域平滑濾波 88

3.7.1  加權均值濾波 89

3.7.2  中值濾波相關 94

3.8  空域銳化濾波 97

3.8.1  微分與差分 97

3.8.2  拉普拉斯算子 100

3.9  小結 103

習題 103

第4章  頻域圖像增強 105

4.1  傅里葉變換 106

4.1.1  連續傅里葉變換 106

4.1.2  離散傅里葉變換 109

4.1.3  二維離散傅里葉變換的性質 113

4.1.4  頻譜分佈與統計特性 117

4.2  濾波基礎 121

4.3  低通濾波器 122

4.3.1  理想低通濾波器 122

4.3.2  巴特沃斯低通濾波器 125

4.3.3  指數低通濾波器 126

4.4  高通濾波器 128

4.4.1  理想高通濾波器 129

4.4.2  巴特沃斯高通濾波器 130

4.4.3  指數高通濾波器 132

4.5  高頻增強濾波器 133

4.6  空域濾波與頻域濾波的對應關系 134

4.6.1  空域到頻域 134

4.6.2  頻域到空域 137

4.7  小結 140

習題 140

第5章  圖像復原 142

5.1  圖像降質模型 143

5.1.1  圖像降質/復原過程 143

5.1.2  線性移不變降質模型：捲積 145

5.2  圖像降質的參數估計 147

5.2.1  典型噪聲類型 147

5.2.2  噪聲參數估計 151

5.2.3  典型模糊類型 153

5.2.4  點擴散函數參數估計 156

5.3  圖像去噪 158

5.3.1  自適應維納濾波去噪 158

5.3.2  正則化最小二乘圖像去噪 161

5.4  最小均方誤差復原——維納濾波 163

5.5  極大似然估計復原——Richardson-Lucy方法 166

5.6  最小二乘復原 168

5.6.1  無約束最小二乘復原 168

5.6.2  正則化最小二乘復原 171

5.7  小結 173

習題 173

第6章  幾何校正 175

6.1  概述 176

6.2  幾何變換 177

6.2.1  齊次坐標 177

6.2.2  基本二維幾何變換 177

6.2.3  二維復合變換 184

6.2.4  其他二維變換 187

6.3  圖像插值 192

6.3.1  插值的概念 192

6.3.2  插值方法 193

6.4  圖像到圖像的幾何校正 199

6.4.1  空間變換 199

6.4.2  灰度插值 202

6.5  小結 203

習題 204

第7章  圖像壓縮編碼 205

7.1  圖像壓縮基本概念與模型 206

7.1.1  圖像信息的冗餘 206

7.1.2  圖像熵與編碼效率 207

7.1.3  圖像壓縮系統 208

7.2  統計編碼 209

7.3  變換編碼 210

7.3.1  變換編碼的原理 211

7.3.2  離散餘弦變換 211

7.3.3  塊變換編碼 216

7.4  預測編碼 217

7.4.1  無損預測編碼 217

7.4.2  有損預測編碼 220

7.5  靜止圖像壓縮編碼國際標準 223

7.6  小結 227

習題 227

第8章  圖像分割 229

8.1  概述 230

8.2  基於邊界的圖像分割 230

8.2.1  基礎概念 230

8.2.2  邊緣檢測方法 232

8.2.3  Hough變換 247

8.3  基於閾值的圖像分割 254

8.3.1  直方圖基礎 254

8.3.2  全局閾值法 255

8.3.3  局部閾值法 256

8.4  基於區域的圖像分割 258

8.4.1  區域生長法 258

8.4.2  區域標記 262

8.5  基於分類/聚類的圖像分割 264

8.5.1  特徵空間與距離準則 264

8.5.2  最小距離分類 265

8.5.3  半徑搜索 267

8.5.4  k均值 270

8.6  小結 272

習題 272

第9章  二值圖像形態學 275

9.1  基礎知識 276

9.1.1  概述 276

9.1.2  二值圖像邏輯運算 277

9.1.3  結構元素 278

9.2  二值圖像形態學基本運算 279

9.2.1  膨脹與腐蝕 279

9.2.2  開運算與閉運算 283

9.2.3  擊中/擊不中運算 288

9.3  二值圖像形態學實用算法 290

9.3.1  去噪 290

9.3.2  邊界提取 291

9.3.3  孔洞填充 292

9.3.4  連通分量提取 293

9.3.5  骨架 294

9.3.6  細化 298

9.3.7  剪枝 300

9.3.8  形態學重建 302

9.4  小結 305

習題 305

第10章  特徵提取 307

10.1  概述 308

10.2  二值圖像分析——目標描述 309

10.2.1  簡單目標描述 309

10.2.2  邊界標記曲線 313

10.3  全局特徵——圖像級描述 314

10.3.1  Hu不變矩 314

10.3.2  中心投影變換 316

10.4  局部特徵檢測與描述 317

10.4.1  局部特徵檢測 318

10.4.2  局部特徵描述 324

10.5  紋理描述 327

10.5.1  紋理特徵 327

10.5.2  統計分析法 328

10.5.3  濾波器組 332

10.6  小結 337

習題 337

後記 339

參考文獻 342