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第1部分 连续图像特征第1章 连续图像的数学特征3

1.1 图像表示3

1.2 二维系统4

1.2.1 单算子5

1.2.2 加法线性算子5

1.2.3 微分算子8

1.3 二维傅里叶变换8

1.4 图像随机特征11

参考文献15

第2章 心理物理学视觉性质16

2.1 光感知16

2.2 眼睛的生理机能19

2.3 视觉现象21

2.4 单色视觉模型24

2.5 彩色视觉模型29

参考文献32

第3章 光度学和色度学35

3.1 光度学35

3.2 配色38

3.2.1 加法配色38

3.2.2 减法配色41

3.2.3 配色公理41

3.3 色度学概念42

3.3.1 彩色视觉模型验证43

3.3.2 三色值计算44

3.3.3 亮度计算46

3.4 三色值变换47

3.5 彩色空间50

3.5.1 色度学彩色空间50

3.5.2 减法彩色空间59

3.5.3 视频彩色空间61

3.5.4 非标准彩色空间67

参考文献69

第2部分 数字图像特征第4章 图像的采样和重构75

4.1 图像的采样和重构概念75

4.1.1 采样确定性的场75

4.1.2 采样随机图像场79

4.2 单色图像采样系统81

4.2.1 采样脉冲效应81

4.2.2 交叠影响84

4.3 单色图像重构系统90

4.3.1 实现技术90

4.3.2 插值函数91

4.3.3 不完善的重构滤波器的影响94

4.4 彩色图像采样系统97

4.4.1 三滤波器方法97

4.4.2 Fovean传感器方法98

4.4.3 Bayer彩色滤波器阵列方法98

参考文献102

第5章 图像量化105

5.1 标量量化105

5.2 处理量化变量110

5.3 单色和彩色图像量化112

5.3.1 单色图像量化112

5.3.2 彩色图像量化114

参考文献118

第3部分 离散二维处理第6章 离散图像数学特征121

6.1 向量空间图像表示121

6.2 泛化二维线性算子122

6.3 图像统计特征125

6.4 图像概率密度模型129

6.5 线性算子统计描述132

参考文献133

第7章 叠加和卷积135

7.1 有限区域的叠加和卷积135

7.1.1 有限区域的叠加和卷积：级数形式135

7.1.2 有限区域的叠加和卷积：向量空间等式139

7.2 采样图像的叠加和卷积141

7.3 循环叠加和卷积147

7.4 叠加和卷积算子的关系150

参考文献152

第8章 酉变换153

8.1 酉变换概要153

8.2 傅里叶变换155

8.3 余弦、正弦及哈特利变换160

8.3.1 余弦变换161

8.3.2 正弦变换161

8.3.3 哈特利变换164

8.4 Hadamard、Haar和Daubechies变换164

8.4.1 Hadamard变换164

8.4.2 Haar变换165

8.4.3 Daubechies变换169

8.5 Karhunen-Loeve变换170

参考文献172

第9章 线性处理技术175

9.1 变换域处理175

9.2 变换域叠加177

9.3 快速傅里叶变换卷积181

9.4 傅里叶变换滤波187

9.4.1 变换函数生成188

9.4.2 窗口函数189

9.4.3 离散域变换函数190

9.5 小生成核卷积194

参考文献195

第4部分 图像改进199

第10章 图像增强199

10.1 图像对比度处理199

10.1.1 幅度缩放200

10.1.2 对比度调整201

10.1.3 大动态范围的图像幅度缩放207

10.2 直方图调整208

10.2.1 非自适应直方图调整209

10.2.2 自适应直方图调整214

10.3 噪声去除216

10.3.1 线性噪声去除217

10.3.2 非线性噪声去除222

10.4 边缘锐化230

10.4.1 线性边缘锐化230

10.4.2 统计差分233

10.5 彩色图像增强235

10.5.1 自然彩色图像增强235

10.5.2 伪彩色237

10.5.3 假彩色238

10.6 多光谱图像增强241

参考文献244

第11章 图像恢复模型248

11.1 常规图像恢复模型248

11.2 光学系统模型250

11.3 拍摄过程模型253

11.3.1 单色摄影技术253

11.3.2 彩色照片256

11.4 离散图像恢复系统259

参考文献263

第12章 图像恢复技术264

12.1 传感器和显示器的点非线性校正264

12.1.1 传感器点非线性校正264

12.1.2 显示器点非线性校正267

12.2 连续图像信号的空域滤波恢复269

12.2.1 逆滤波270

12.2.2 维纳滤波器271

12.2.3 参数估计滤波器274

12.2.4 离散图像中的应用275

12.3 伪逆空间图像恢复279

12.3.1 伪逆：图像模糊279

12.3.2 伪逆矩阵：图像模糊及加性噪声282

12.3.3 伪逆计算算法285

12.4 SVD伪逆空域图像恢复288

12.5 统计估计空域图像恢复292

12.5.1 回归空域统计图像恢复293

12.5.2 维纳估计空域图像恢复293

12.6 有约束图像恢复297

12.6.1 平滑方法297

12.6.2 有约束恢复技术298

12.7 盲图像恢复299

12.7.1 直接测量方法300

12.7.2 间接估计方法300

12.8 多平面图像恢复305

参考文献307

第13章 图像的几何变换311

13.1 基本的几何方法311

13.1.1 平移312

13.1.2 缩放312

13.1.3 旋转313

13.1.4 一般化的线性几何变换313

13.1.5 仿射变换315

13.1.6 可分离的旋转315

13.1.7 极坐标变换318

13.2 空间扭曲321

13.3 透视变换324

13.4 相机成像模型327

13.5 几何图像重采样330

13.5.1 插值方法330

13.5.2 卷积331

参考文献334

第5部分 图像分析339

第14章 形态学图像处理339

14.1 二值图像的连通性339

14.2 二值图像的击中-击不中变换341

14.2.1 加性算子342

14.2.2 减性算子345

14.2.3 绝大多数变黑算子346

14.3 二值图像的收缩、细化、轮廓化和粗化347

14.3.1 二值图像的收缩347

14.3.2 二值图像的细化351

14.3.3 二值图像的轮廓化353

14.3.4 二值图像的粗化356

14.4 二值图像的广义膨胀和腐蚀356

14.4.1 广义膨胀357

14.4.2 广义腐蚀360

14.4.3 广义膨胀和腐蚀的特性362

14.4.4 结构元素分解363

14.5 二值图像的闭合运算和开启运算366

14.6 灰度图像的形态学操作368

14.6.1 灰度图像的膨胀和腐蚀368

14.6.2 灰度图像的闭运算和开运算370

14.6.3 条件化灰度图像的形态学运算372

参考文献372

第15章 边缘检测374

15.1 边缘、线、点模型374

15.2 一阶导数边缘检测377

15.2.1 正交方向上的梯度计算378

15.2.2 边缘模板梯度生成388

15.2.3 阈值选择391

15.2.4 形态学预处理394

15.3 二阶导数边缘检测395

15.3.1 拉普拉斯边缘检测395

15.3.2 拉普拉斯零点检测399

15.3.3 有向二阶导数边缘检测400

15.4 边缘检测曲线拟合405

15.5 边缘检测性能描述406

15.5.1 边缘检测概率406

15.5.2 边缘方向检测407

15.5.3 边缘检测局部化408

15.5.4 边缘检测品质因数411

15.6 彩色图像边缘检测417

15.7 线和点的检测424

参考文献425

第16章 图像特征提取428

16.1 图像特征评估428

16.2 幅度特征429

16.3 变换系数特征433

16.4 纹理定义435

16.5 视觉纹理识别437

16.5.1 Julesz纹理场438

16.5.2 Pratt、Faugeras和Gagalowicz纹理场440

16.6 纹理特征444

16.6.1 傅里叶频谱方法444

16.6.2 边缘检测方法445

16.6.3 自相关方法445

16.6.4 相关消除方法446

16.6.5 相关矩阵法450

16.6.6 微结构法452

16.6.7 Gabor滤波器方法456

16.6.8 变换与小波方法457

16.6.9 奇异值分解法458

参考文献460

第17章 图像分割463

17.1 幅度分割方法463

17.1.1 双水平亮度阈值分割463

17.1.2 多水平亮度阈值分割465

17.1.3 多水平彩色元素阈值分割468

17.1.4 幅度投影469

17.2 聚类分割方法470

17.3 区域分割方法472

17.3.1 区域增长472

17.3.2 分离-合并区域方法474

17.3.3 分水岭方法475

17.4 边界检测476

17.4.1 曲线拟合边缘连接476

17.4.2 启发式边缘连接方法479

17.4.3 霍夫变换边缘连接480

17.4.4 弯曲边界检测488

17.5 纹理分割489

17.6 分割段标记491

参考文献493

第18章 形状分析500

18.1 拓扑特性500

18.2 距离、周长和面积的测量501

18.2.1 距离测量501

18.2.2 周长和面积测量502

18.2.3 位四边形504

18.2.4 几何特性505

18.3 空间矩507

18.3.1 离散图像空间矩507

18.3.2 Hu不变量矩513

18.3.3 非几何空间矩514

18.4 形状方位描述子514

18.5 傅里叶描述子516

18.6 细化和绘制轮廓518

参考文献518

第19章 图像的检测和配准522

19.1 模板匹配522

19.2 连续图像的匹配滤波525

19.2.1 确定性连续图像的匹配滤波525

19.2.2 随机连续图像的匹配滤波528

19.3 离散图像的匹配滤波530

19.4 图像配准531

19.4.1 平移性失调检测532

19.4.2 缩放和旋转失调检测539

19.4.3 广义失调检测539

19.4.4 高级图像配准方法541

参考文献541

第6部分 图像处理软件第20章 PIKS图像处理软件547

20.1 PIKS功能概述547

20.1.1 PIKS成像模型547

20.1.2 PIKS数据对象548

20.1.3 PIKS算子、工具、应用程序和机制550

20.1.4 PIKS算子模型559

20.1.5 PIKS应用程序界面566

20.1.6 PIKS一致性能力集合567

20.2 PIKS科学工具综述568

20.2.1 PIKS科学工具的非图像数据对象568

20.2.2 PIKS核心图像数据对象572

20.2.3 PIKS科学工具C语言联编572

参考文献575

第21章 PIKS图像处理编程练习576

21.1 程序生成练习576

21.2 图像处理练习577

21.3 色彩空间练习578

21.4 关注区域练习579

21.5 图像测试练习580

21.6 量化练习581

21.7 卷积练习582

21.8 酉变换练习583

21.9 线性处理练习584

21.10 图像增强练习584

21.11 图像恢复模型练习586

21.12 图像恢复练习587

21.13 几何图像修正练习588

21.14 形态学图像处理练习588

21.15 边缘检测练习590

21.16 图像特征提取练习590

21.17 图像分割练习592

21.18 形状分析练习592

21.19 图像检测和配准练习592

附录594

附录A 向量空间代数的概念594

A.1 向量代数594

A.2 奇异值矩阵分解597

A.3 伪逆运算598

A.4 线性系统的解600

A.4.1 相容线性系统的解601

A.4.2 不相容线性系统的近似解602

参考文献603

附录B 色彩坐标变换604

附录C 图像误差测量607

参考文献608