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第1章 数字图像基础1

1.1 数字图像的概念1

1.2 数字图像的多样性2

1.2.1 成像多样性2

1.2.2 尺度多样性4

1.3 图像数据量5

1.3.1 二值图像5

1.3.2 灰度图像5

1.3.3 索引图像6

1.3.4 真彩色图像6

1.4 图像数字化7

1.4.1 采样与量化8

1.4.2 数字图像的表示9

1.4.3 空间分辨率和灰度级分辨率10

1.5 数字图像的常见失真类型13

1.6 小结16

第2章 数字图像处理基础17

2.1 数字图像处理概况17

2.1.1 数字图像处理发展历程17

2.1.2 数字图像处理研究内容18

2.1.3 数字图像处理的应用领域19

2.2 凸透镜成像22

2.2.1 成像原理22

2.2.2 人眼的视觉模型24

2.2.3 数字照相机的结构和特性28

2.2.4 人眼和数字照相机的比较30

2.3 线性移不变系统31

2.4 像素的空间关系33

2.4.1 相邻像素33

2.4.2 邻接性、连通性、区域和边界34

2.4.3 距离度量35

2.5 小结37

第3章 空域图像增强38

3.1 背景知识38

3.2 直方图概念39

3.2.1 直方图39

3.2.2 累积直方图41

3.3 灰度级变换42

3.3.1 对数变换43

3.3.2 指数变换43

3.3.3 幂次变换44

3.3.4 灰度反转45

3.3.5 分段线性变换46

3.3.6 灰度切片47

3.3.7 阈值增强49

3.4 直方图处理50

3.4.1 基础理论50

3.4.2 直方图均衡化51

3.4.3 直方图规定化54

3.5 算术运算58

3.5.1 图像相减58

3.5.2 图像相加60

3.6 空域滤波62

3.6.1 空域滤波基础62

3.6.2 图像平滑63

3.6.3 图像锐化71

3.7 小结76

第4章 频域变换77

4.1 背景知识77

4.2 傅里叶变换77

4.2.1 连续函数傅里叶变换及其逆变换78

4.2.2 离散函数傅里叶变换及其逆变换81

4.3 离散傅里叶变换81

4.3.1 一维离散傅里叶变换及其逆变换81

4.3.2 二维离散傅里叶变换及其逆变换83

4.4 二维离散傅里叶变换的性质88

4.4.1 在线性滤波中使用DFT88

4.4.2 卷积定理和相关定理91

4.4.3 投影定理93

4.4.4 二维离散傅里叶变换其他性质95

4.4.5 二维离散傅里叶变换性质总结97

4.5 快速傅里叶变换98

4.5.1 基2FFT算法98

4.5.2 FFT算法的补充说明101

4.6 利用正变换的算法计算傅里叶逆变换103

4.7 小结103

第5章 频域图像增强104

5.1 滤波基础104

5.2 低通滤波器105

5.2.1 理想低通滤波器105

5.2.2 巴特沃斯低通滤波器108

5.2.3 指数低通滤波器110

5.3 高通滤波器112

5.3.1 理想高通滤波器113

5.3.2 巴特沃斯高通滤波器115

5.3.3 指数高通滤波器118

5.4 拉普拉斯频域滤波器120

5.5 带通、带阻与陷波滤波器122

5.5.1 带通滤波器122

5.5.2 带阻滤波器123

5.5.3 陷波滤波器125

5.6 空域滤波与频域滤波的对应关系126

5.6.1 空域到频域127

5.6.2 频域到空域128

5.7 同态滤波130

5.8 小结133

第6章 图像复原134

6.1 图像降质模型134

6.1.1 图像降质／复原过程模型134

6.1.2 线性空间移不变降质模型135

6.1.3 降质模型的矩阵向量表示136

6.1.4 点扩散函数138

6.2 反问题141

6.3 正则化约束145

6.3.1 前向模型145

6.3.2 Tikhonov正则化146

6.3.3 全变分正则化151

6.4 频域复原153

6.4.1 逆滤波复原153

6.4.2 维纳滤波复原156

6.4.3 平滑约束最小二乘复原159

6.5 混叠图像的复原162

6.5.1 采样图像频谱的组成162

6.5.2 最优倒易晶格167

6.5.3 图像重建168

6.6 有噪图像的复原171

6.6.1 噪声类型171

6.6.2 噪声的直接测量法175

6.6.3 自适应滤波176

6.6.4 周期噪声178

6.7 盲复原178

6.7.1 盲复原问题描述179

6.7.2 Tikhonov正则化盲复原179

6.7.3 全变分正则化盲复原180

6.8 小结180

第7章 彩色图像处理181

7.1 颜色基础181

7.1.1 光与颜色的关系181

7.1.2 混色法182

7.2 颜色空间185

7.2.1 CIE设备无关的颜色空间185

7.2.2 设备依赖的颜色空间197

7.3 伪彩色映射209

7.3.1 灰度级分层209

7.3.2 伪彩色变换210

7.4 真彩色处理213

7.4.1 真彩色处理基础213

7.4.2 彩色插值214

7.4.3 彩色图像增强217

7.4.4 彩色图像分割221

7.4.5 彩色边缘检测226

7.5 白平衡229

7.5.1 灰度像素假设229

7.5.2 对角模型230

7.6 小结232

第8章 数学形态学图像处理233

8.1 背景233

8.2 基础234

8.2.1 集合运算234

8.2.2 二值图像的逻辑运算235

8.2.3 结构元素236

8.3 二值图像形态学基本运算236

8.3.1 膨胀与腐蚀236

8.3.2 开运算与闭运算240

8.3.3 击中击不中运算243

8.4 二值图像形态学实用算法245

8.4.1 去噪245

8.4.2 边界提取246

8.4.3 孔洞填充247

8.4.4 连通分量提取249

8.4.5 骨架251

8.4.6 凸包253

8.4.7 细化255

8.4.8 粗化256

8.4.9 剪枝257

8.5 二值图像形态学运算及其性质总结259

8.6 灰度图像形态学算法261

8.6.1 灰度膨胀与腐蚀261

8.6.2 灰度开运算与闭运算265

8.6.3 顶帽与底帽变换268

8.6.4 灰度形态学重构271

8.7 小结276

第9章 图像分割277

9.1 图像分割基础277

9.2 基于边界的分割278

9.2.1 边缘检测278

9.2.2 边界跟踪295

9.2.3 Hough变换296

9.3 基于阈值的图像分割301

9.3.1 直方图基础301

9.3.2 全局阈值法302

9.3.3 基于梯度的直方图阈值法307

9.3.4 多阈值法309

9.4 基于区域的图像分割311

9.4.1 区域生长法311

9.4.2 区域分裂合并法314

9.5 分水岭分割317

9.5.1 基本概念317

9.5.2 分水岭算法318

9.5.3 形态学膨胀水坝算法319

9.5.4 控制标记的分水岭分割320

9.6 小结324

第10章 小波变换与多分辨率分析325

10.1 小波分析的发展简史325

10.2 连续小波变换326

10.2.1 小波与连续小波变换326

10.2.2 小波函数的傅里叶分析332

10.2.3 小波与连续小波变换的时频分析与性质334

10.2.4 小波变换与傅里叶变换、短时傅里叶变换的比较338

10.2.5 常用小波341

10.3 离散小波变换348

10.3.1 二进小波变换348

10.3.2 小波框架350

10.3.3 时频分辨率351

10.4 多分辨率分析与Mallat算法353

10.4.1 多分辨率分析353

10.4.2 小波函数与小波空间355

10.4.3 双尺度方程与多分辨率分析361

10.4.4 正交小波分解与重建364

10.4.5 正交滤波器组370

10.5 二维离散小波分析377

10.5.1 二维离散小波变换377

10.5.2 二维离散小波多尺度分析381

10.6 小波包变换383

10.6.1 小波包变换383

10.6.2 二维小波包分解390

10.6.3 最优小波包的选取392

10.7 小波变换在图像处理中的应用394

10.7.1 边缘检测394

10.7.2 图像降噪396

10.7.3 图像压缩397

10.7.4 渐进传输398

10.8 小结400

第11章 图像压缩编码401

11.1 信息论基础401

11.1.1 信息熵401

11.1.2 香农定理402

11.2 图像压缩基本概念与模型403

11.2.1 图像熵与编码效率403

11.2.2 图像信息的冗余404

11.2.3 保真度准则405

11.2.4 图像压缩系统407

11.3 统计编码410

11.3.1 香农-费诺编码410

11.3.2 赫夫曼编码412

11.3.3 算术编码414

11.3.4 行程编码416

11.4 变换编码417

11.4.1 变换编码的原理417

11.4.2 正交变换418

11.4.3 离散余弦变换419

11.5 预测编码426

11.5.1 无损预测编码426

11.5.2 有损预测编码428

11.5.3 最优线性预测430

11.5.4 自适应预测编码432

11.5.5 帧间预测编码432

11.6 子带编码443

11.7 图像压缩编码国际标准444

11.7.1 静止图像压缩编码国际标准445

11.7.2 运动图像压缩编码国际标准456

11.8 小结461

第12章 表示与描述462

12.1 概述462

12.2 边界表示462

12.2.1 链码462

12.2.2 多边形近似465

12.2.3 边界标记曲线470

12.2.4 边界分段472

12.3 边界描述473

12.3.1 简单描述474

12.3.2 形状数475

12.3.3 边界矩476

12.3.4 曲线拟合478

12.3.5 傅里叶描述子480

12.4 区域表示483

12.4.1 区域标识483

12.4.2 中心投影曲线484

12.4.3 骨架486

12.5 区域描述490

12.5.1 简单区域描述491

12.5.2 拓扑描述492

12.5.3 形状描述493

12.5.4 纹理描述495

12.5.5 Hu不变矩508

12.6 主成分描述510

12.6.1 PCA的基本原理510

12.6.2 主成分分析的性质513

12.7 小结514

参考文献515