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第1章 图像概述1

1.1 绪言1

1.2 数字图像处理系统2

1.3 视觉3

1.3.1 视觉原理3

1.3.2 视觉现象4

1.3.3 视觉模型10

第2章 光度学与色度学基础15

2.1 辐射度量15

2.1.1 电磁辐射与可见光15

2.1.2 辐射度量概念16

2.2 光度量17

2.2.1 光度量基本概念17

2.2.2 光学量和辐射量间的关系18

2.3 颜色的表征及色度量20

2.3.1 颜色的表观特征20

2.3.2 颜色的定量描述20

2.3.3 混色原理与亮度方程22

2.3.4 视觉系统对颜色的感知23

2.4 CIE标准色度学系统24

2.4.1 CIE1931标准色度学系统25

2.4.2 CIE1964补充标准色度学系统27

2.5 CIE均匀颜色空间及色差公式28

2.5.1 彩色图像处理对颜色空间的要求28

2.5.2 （x，y，z）颜色空间是非均匀颜色空间29

2.5.3 均匀颜色空间及相应的色差公式30

2.6 彩色图像处理与颜色空间31

2.6.1 由色卡系列构成的颜色空间32

2.6.2 CIE早期推荐的颜色空间32

2.6.3 CIE推荐的近似匀色空间32

2.6.4 LHS颜色空间33

2.6.5其他颜色空间33

习题234

第3章 图像的数学表征35

3.1 连续图像的表达式35

3.2 二维线性系统37

3.3 连续图像的统计表征38

3.4 抽样与量化41

3.5 图像的矩阵与向量表示44

3.5.1 图像的矩阵表示44

3.5.2 图像的向量表示44

3.5.3 图像矩阵的奇异值分解44

3.5.4 向量空间中的随机图像场46

习题347

第4章 图像的傅里叶变换48

4.1 连续函数的傅里叶变换48

4.2 离散的傅里叶变换52

4.3 图像傅里叶变换的性质54

4.3.1 图像的频谱幅度随频率增大而迅速衰减54

4.3.2 可分离性56

4.3.3 平移57

4.3.4 周期性与共轭对称性58

4.3.5 旋转59

4.3.6 线性和比例性60

4.3.7 平均值60

4.3.8 微分性质61

4.4 卷积与相关61

4.4.1 卷积和卷积定理61

4.4.2 相关和相关定理66

4.5 抽样理论67

4.6 FFT72

4.6.1 FFT算法72

4.6.2 运算次数分析73

4.6.3 反变换75

4.6.4 FFT算法流程75

习题476

第5章 其他离散图像变换79

5.1 离散正交变换的通式79

5.2 离散余弦变换81

5.3 沃尔什变换83

5.4 哈德玛变换86

5.5 哈尔变换90

5.6 斯拉特变换92

5.7 K-L变换95

习题597

第6章 图像增强100

6.1 图像直方图和对比度增强100

6.1.1 灰度直方图100

6.1.2 色彩直方图101

6.1.3 灰度级映射变换102

6.1.4 对比度扩展102

6.2 直方图增强104

6.2.1 直方图均衡化增强104

6.2.2 直方图规定化增强105

6.3 图像平滑106

6.3.1 平滑卷积模板106

6.3.2 领域加权平均106

6.3.3 中值滤波107

6.3.4 多图像平均108

6.4 图像锐化109

6.4.1 图像锐化与边缘增强109

6.4.2 一阶微分或差分算子109

6.4.3 梯度算子110

6.4.4 拉氏算子111

6.4.5 具有平滑作用的增强算子113

6.5 频率域增强技术113

6.5.1 高通滤波与低通滤波113

6.5.2 同态滤波115

6.6 图像的彩色增强117

6.6.1 伪彩色增强技术117

6.6.2 假彩色增强技术119

6.6.3 真彩色增强技术120

习题6120

第7章 图像复原122

7.1 退化模型123

7.1.1 退化的数学模型123

7.1.2 连续函数退化模型124

7.1.3 离散的退化模型125

7.1.4 循环矩阵对角化127

7.2 无约束和有约束复原129

7.3 经典的图像复原方法130

7.3.1 逆滤波复原130

7.3.2 维纳滤波复原131

7.3.3 等功率谱滤波复原133

7.4 常见的退化模型及其复原过程134

7.4.1 常见的退化模型134

7.4.2 一些退化系统的退化模型及传递函数135

7.4.3 消除匀速直线运运动模糊137

7.4.4 几何畸变校正141

7.4.5 噪声图像的复原146

7.4.6 图像复原新方法151

习题7156

第8章 图像压缩158

8.1 图像压缩的基本概念158

8.1.1 图像压缩的必要性158

8.1.2 图像压缩的基础159

8.1.3 常用的图像压缩方法及其分类162

8.2 统计编码163

8.2.1 游程编码163

8.2.2 LZW编码164

8.2.3 哈夫曼编码165

8.2.4 算术编码167

8.3 预测编码169

8.3.1 预测编码压缩的原理169

8.3.2 无损预测编码171

8.3.3 有损预测编码171

8.3.4 最优预测器172

8.3.5 最优量化器174

8.3.6 图像的预测编码175

8.4 正交变换编码177

8.4.1 正交变换编码的基本原理178

8.4.2 子图像尺寸的选择179

8.4.3 变换的选择179

8.4.4 比特分配180

8.5 新的压缩编码技术181

8.5.1 子带编码181

8.5.2 分形编码185

8.6 图像压缩国际标准简介188

8.6.1 二值图像压缩标准189

8.6.2 静止图像压缩标准190

8.6.3 运动图像压缩标准192

习题8199

第9章 图像分割与描述201

9.1 概述201

9.2 灰度特征与分割202

9.2.1 灰度阈值法203

9.2.2 分裂-合并算法分割图像208

9.2.3 利用边界进行分割210

9.2.4 纹理分析217

9.3 匹配检测技术与分割220

9.4 跟踪技术与分割223

9.4.1 跟踪技术223

9.4.2 曲线跟踪223

9.4.3 区域跟踪（区域生长）224

9.5 区域描述225

9.5.1 像点间的几何性质225

9.5.2 图像的幅度及统计特征226

9.5.3 曲线描述229

9.5.4 区域边界描述：傅氏描述233

9.5.5 区域综合特征描述：矩描述234

9.5.6 区域形态描述：拓扑描述236

9.5.7 区域的几何特性描述237

9.5.8 区域的中轴变换：骨架抽取240

9.5.9 区域的扩展、收缩与细化240

9.6 相似性描述242

9.6.1 距离测度242

9.6.2 相关性测度243

9.6.3 结构相似性243

9.7 关系描述243

9.7.1 关系矩阵243

9.7.2 标记图245

习题9246

第10章 计算机层析及医学图像处理247

10.1 傅里叶变换重建247

10.1.1 投影-切片定理247

10.1.2 傅里叶变换重建249

10.2 滤波-逆投影重建251

10.3 用于扇束投影的滤波-逆投影重建254

10.3.1 等角间隔射线组成的扇束254

10.3.2 等间距直线排列探测器258

10.4 代数重建技术260

10.5 二维轮廓重建三维形体263

10.5.1 简单轮廓线及其三维形体重建263

10.5.2 复杂轮廓线的三维轮廓重建267

10.5.3 多轮廓线之间的三维形体重构269

10.6 条纹调制三维信息的恢复272

10.6.1 与物体表面形状相关的相位信息的获取272

10.6.2 空间位相分布与物体表面深度像的映射关系273

习题10276

第11章 小波分析与应用278

11.1 加窗傅里叶变换278

11.2 盖伯变换279

11.3 小波变换281

11.3.1 一维连续小波变换281

11.3.2 离散小波变换284

11.3.3 二维小波变换285

11.4 小波函数285

11.5 图像的小波分解和重构289

11.6 小波变换快速算法291

11.7 基于小波变换的图像压缩编码293

11.7.1 扩展零树编码293

11.7.2 零树与游程相结合的编码方法297

11.7.3 基于小波变换的多项式近似分形图像编码300

11.7.4 多小波变换与图像编码304

11.8 基于小波变换的纹理分类309

11.9 基于小波变换的边缘提取空间目标跟踪技术312

11.10 基于小波变换的位移测量317

习题11319

第12章 光电图像的相关识别320

12.1 光学匹配滤波相关器321

12.1.1 光学匹配滤波器原理321

12.1.2 光学匹配滤波相关器的实现322

12.2 光学联合变换相关器323

12.2.1 光学联合变换相关器原理323

12.2.2 光电联合变换相关器的实现324

12.2.3 光电单臂联合变换相关器326

12.2.4 光电畸变不变性识别335

12.3 光电图像相关识别的应用341

12.3.1 车辆牌照的识别341

12.3.2 以纹理为基础进行虹膜识别349

习题12355

第13章 遥感图像处理357

13.1 遥感图像的复原357

13.1.1 遥感图像的辐射度校正357

13.1.2 遥感图像的几何校正365

13.2 遥感图像的增强处理374

13.2.1 遥感图像的色彩增强374

13.2.2 多图的增强377

13.3 遥感图像的分类处理379

13.3.1 最大似然法分类379

13.3.2 无参量分类法383

13.3.3 非监督分类法386

13.4 多源遥感图像的融合389

习题13392

第14章 视频图像处理394

14.1 视频基础394

14.1.1 视频标准394

14.1.2 视频图像获取与数字化404

14.1.3 视频图像的特点与研究内容414

14.2 运动分析416

14.2.1 基于帧差的目标运动与轨迹探测416

14.2.2 基于块的二维运动估算424

14.2.3 基于光流场的二维运动估算430

14.2.4 基于像素递归的二维运动估算437

14.3 视频滤波440

14.3.1 运动补偿滤波441

14.3.2 噪声滤波441

14.3.3 超分辨率重建447

习题14456

参考文献457