定 價:35 元
叢書名:21世紀(jì)高等學(xué)校電子信息工程規(guī)劃教材
- 作者:阮秋琦
- 出版時間:2009/12/1
- ISBN:9787302196112
- 出 版 社:清華大學(xué)出版社
- 中圖法分類:TN911.73
- 頁碼:
- 紙張:膠版紙
- 版次:1
- 開本:16
本書全面、系統(tǒng)地介紹了數(shù)字圖像處理的基礎(chǔ)理論及基本技術(shù)。全書共分10章,包括緒論,圖像、圖像系統(tǒng)與視覺系統(tǒng),圖像處理中的正交變換,圖像增強,圖像編碼,圖像復(fù)原,圖像重建,圖像分析,數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)原理,模式識別的理論和方法。在每章結(jié)尾都附有思考題,供教學(xué)或自學(xué)練習(xí)。同時提供作者編制的數(shù)字圖像處理實驗軟件以及相應(yīng)的MATLAB及C語言程序。為方便教學(xué),還提供了相應(yīng)的電子教案。
本書可作為高等院校信號與信息處理、通信、自動控制、遙感、生物工程、計算機(jī)科學(xué)以及醫(yī)學(xué)、物理、化學(xué)等專業(yè)的本科生、研究生教材,也可供科技人員參考。
前言
數(shù)字圖像處理起源于20世紀(jì)20年代,當(dāng)時通過海底電纜從英國的倫敦到美國的紐約采用數(shù)字壓縮技術(shù)傳輸了第一幅數(shù)字照片。此后,由于遙感及醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域的應(yīng)用,使圖像處理技術(shù)逐步受到關(guān)注并得到相應(yīng)的發(fā)展。1964年美國的“噴氣推進(jìn)實驗室”處理了由太空船“徘徊者七號”發(fā)回的月球照片,這標(biāo)志著第三代計算機(jī)問世后,數(shù)字圖像處理開始得到普遍應(yīng)用。由于CT的發(fā)明、應(yīng)用,以及獲得備受科技界矚目的諾貝爾獎,使得圖像處理技術(shù)大放異彩。其后,數(shù)字圖像處理技術(shù)發(fā)展迅速,目前已成為工程學(xué)、計算機(jī)科學(xué)、信息科學(xué)、統(tǒng)計學(xué)、物理、化學(xué)、生物學(xué)、醫(yī)學(xué)甚至社會科學(xué)等領(lǐng)域中各學(xué)科學(xué)習(xí)和研究的對象。隨著信息高速公路、數(shù)字地球概念的提出以及Internet的廣泛應(yīng)用,信息傳輸中的非話業(yè)務(wù)急劇增長,其中,圖像信息以其信息量大、傳輸速度快、作用距離遠(yuǎn)等一系列優(yōu)點使其成為人類獲取信息的重要來源及利用信息的重要手段。今天,隨著科技事業(yè)的進(jìn)步以及人類需求的多樣化發(fā)展,使得多學(xué)科的交叉、融合成為現(xiàn)代科學(xué)發(fā)展的突出特色和重要途徑。因此,圖像處理科學(xué)與技術(shù)逐步向其他學(xué)科領(lǐng)域滲透并為其他學(xué)科所利用是科學(xué)發(fā)展的必然。圖像處理科學(xué)又是與國計民生緊密相連的一門應(yīng)用科學(xué),它已給人類帶來了巨大的經(jīng)濟(jì)和社會效益。未來,它不僅在理論上會有更深入的發(fā)展,在應(yīng)用上亦是科學(xué)研究、社會生產(chǎn)乃至人類生活中不可缺少的強有力的工具。它的發(fā)展及應(yīng)用與我國的現(xiàn)代化建設(shè)聯(lián)系之密切、影響之深遠(yuǎn)是不可估量的。在信息社會中,圖像處理科學(xué)無論是在理論上還是在實踐上都存在著巨大的潛力。
本書共分10章。根據(jù)作者多年教學(xué)及科研實踐的體會并參考相關(guān)文獻(xiàn),概括地描述了圖像處理理論和技術(shù)所涉及的各個分支。圖像處理理論和技術(shù)所包含的內(nèi)容是如此之廣,各章都涉及有專業(yè)深度的理論及內(nèi)容,因此,每一個章節(jié)自成一書亦不為過。本書只能提綱挈領(lǐng)地介紹圖像處理的基本理論和方法,其目的是使讀者對圖像處理科學(xué)有較全面的了解,為進(jìn)一步深入研究打下扎實的基礎(chǔ)。
作者根據(jù)多年的實踐編制了一套實驗演示軟件,該軟件既可以用作教學(xué)或自學(xué)演示,加深讀者的感性認(rèn)識,也可以在教學(xué)中用作實驗軟件或直接用于圖像處理。同時,也編制了一些典型處理的MATLAB程序及C程序,供初學(xué)者學(xué)習(xí)參考,這些程序可以在清華大學(xué)出版社網(wǎng)站(http://www.tup.tsinghua.edu.cn)上下載。
本書在編寫過程中得到了清華大學(xué)出版社的大力支持,同時,在編程方面也得到作者所在單位的部分博士生、碩士生的幫助,對此,本人深表感謝。此外,還要感謝本書中所引用論文和資料的作者。由于本人水平所限,書中一定會有許多不足之處,敬請讀者批評指正。
讀者在本書的使用中遇到任何問題或有任何建議,請發(fā)郵件至fuhy@tup.tsinghua.edu.cn。
作者
2009年9月
于北京交通大學(xué)
目錄
第1章緒論
1.1序言
1.2圖像處理技術(shù)的分類
1.2.1模擬圖像處理
1.2.2數(shù)字圖像處理
1.3數(shù)字圖像處理的特點
1.4數(shù)字圖像處理的主要方法及主要內(nèi)容
1.4.1數(shù)字圖像處理方法
1.4.2數(shù)字圖像處理的主要內(nèi)容
1.5數(shù)字圖像處理的硬件設(shè)備
1.6數(shù)字圖像處理的應(yīng)用
思考題
第2章圖像、圖像處理系統(tǒng)與視覺系統(tǒng)
2.1圖像
2.1.1有關(guān)光學(xué)的預(yù)備知識
2.1.2圖像的概念
2.1.3圖像的統(tǒng)計特性
2.1.4圖像信息的信息量
2.1.5常用圖像格式簡介
2.2圖像處理系統(tǒng)及外圍設(shè)備
2.2.1電視攝像機(jī)
2.2.2飛點掃描設(shè)備
2.2.3鼓形掃描器
2.2.4微密度計
2.2.5其他圖像輸入設(shè)備
2.3圖像處理中的輸出設(shè)備
2.3.1監(jiān)視器
2.3.2激光掃描器
2.3.3平板顯示
2.3.4其他圖像顯示裝置
2.4數(shù)字圖像處理系統(tǒng)
2.4.1小型圖像處理系統(tǒng)
2.4.2微型圖像處理系統(tǒng)
2.5視覺系統(tǒng)
2.5.1視覺系統(tǒng)的基本構(gòu)造
2.5.2光覺和色覺
2.6光度學(xué)及色度學(xué)原理
2.6.1顏色的表示方法及觀察條件
2.6.2三基色混色及色度表示原理
2.6.3CIE的R、G、B顏色表示系統(tǒng)
2.7亮度和顏色感覺的視覺特征
2.7.1刺激強度與感覺的關(guān)系
2.7.2亮度適應(yīng)和顏色適應(yīng)
2.7.3亮度對比和顏色對比
2.7.4顏色感覺與刺激面積的關(guān)系
2.7.5主觀顏色
2.7.6記憶色
2.7.7進(jìn)入色、后退色、膨脹色、收縮色
2.7.8顏色和愛好
2.8視覺的空間性質(zhì)
2.8.1視力
2.8.2視覺的空間頻率特性
2.8.3顏色辨別門限的空間頻率特性
2.8.4視覺的空間頻率特性和圖像的清晰度
2.9視覺的時間特性
2.9.1加入階躍光波刺激的明暗感覺
2.9.2閃爍
2.9.3視覺空間頻率特性和時間因素的關(guān)系
2.9.4眼球運動和視覺的關(guān)系
2.10運動的感覺
2.11形狀感覺與錯視
思考題
第3章圖像處理中的正交變換
3.1傅里葉變換
3.1.1傅里葉變換的定義及基本概念
3.1.2傅里葉變換的性質(zhì)
3.1.3離散傅里葉變換
3.1.4快速傅里葉變換
3.1.5用計算機(jī)實現(xiàn)快速傅里葉變換
3.1.6二維離散傅里葉變換
3.2離散余弦變換
3.2.1離散余弦變換的定義
3.2.2離散余弦變換的正交性
3.2.3離散余弦變換的計算
3.3沃爾什變換
3.3.1正交函數(shù)的概念
3.3.2拉德梅克函數(shù)
3.3.3沃爾什函數(shù)
3.3.4沃爾什函數(shù)的性質(zhì)
3.3.5沃爾什變換
3.3.6離散沃爾什哈達(dá)瑪變換
3.3.7離散沃爾什變換的性質(zhì)
3.3.8快速沃爾什變換
3.3.9多維變換
第4章圖像增強
4.1用直方圖修改技術(shù)進(jìn)行圖像增強
4.1.1直方圖
4.1.2直方圖修改技術(shù)的基礎(chǔ)
4.1.3直方圖均衡化處理
4.1.4直方圖規(guī)定化處理
4.1.5圖像對比度處理
4.2圖像平滑化處理
4.2.1鄰域平均法
4.2.2低通濾波法
4.2.3多圖像平均法
4.3圖像尖銳化處理
4.3.1微分尖銳化處理
4.3.2零交叉邊緣檢測
4.3.3Canny算子
4.3.4Prewitt算子
4.3.5經(jīng)典的Kirsch算子
4.3.6高通濾波法
4.4利用同態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行增強處理
4.5彩色圖像處理
4.5.1關(guān)于顏色的基本理論
4.5.2顏色模型
4.5.3偽彩色圖像處理
4.5.4關(guān)于彩色顯示
思考題
第5章圖像編碼
5.1圖像編碼概述
5.2圖像編碼中的保真度準(zhǔn)則
5.2.1客觀保真度準(zhǔn)則
5.2.2主觀保真度準(zhǔn)則
5.3PCM編碼
5.3.1PCM編碼的基本原理
5.3.2PCM編碼的量化噪聲
5.3.3編碼器、譯碼器
5.3.4非線性PCM編碼
5.4統(tǒng)計編碼
5.4.1編碼效率與冗余度
5.4.2兩種常用的統(tǒng)計編碼法
5.4.3算數(shù)編碼
5.5預(yù)測編碼
5.5.1預(yù)測編碼的基本原理
5.5.2ΔM(DM)編碼
5.5.3DPCM編碼
5.6變換編碼
5.6.1幾種特殊的映射變換編碼法
5.6.2正交變換編碼
5.7圖像編碼的國際標(biāo)準(zhǔn)
思考題
第6章圖像復(fù)原
6.1退化模型
6.1.1系統(tǒng)H的基本定義
6.1.2連續(xù)函數(shù)退化模型
6.1.3離散的退化模型
6.2復(fù)原的代數(shù)方法
6.2.1非約束復(fù)原方法
6.2.2約束復(fù)原法
6.3逆濾波
6.4最小二乘方濾波
6.4.1最小二乘方濾波的原理
6.4.2用于圖像復(fù)原的幾種最小二乘方濾波器
6.5約束去卷積
6.6中值濾波
6.6.1中值濾波的基本原理
6.6.2加權(quán)的中值濾波
6.7幾種其他空間復(fù)原技術(shù)
6.7.1幾何畸變校正
6.7.2盲目圖像復(fù)原
思考題
第7章圖像重建
7.1概述
7.2傅里葉變換重建
7.3卷積法重建
7.4代數(shù)重建方法
7.5重建的優(yōu)化問題
7.6圖像重建的應(yīng)用
思考題
第8章圖像分析
8.1分割
8.1.1灰度閾值法分割
8.1.2樣板匹配
8.1.3區(qū)域生長
8.1.4區(qū)域聚合
8.2描繪
8.2.1區(qū)域描繪
8.2.2關(guān)系描繪
8.2.3相似性描繪
8.2.4霍夫變換
8.3紋理分析
8.3.1紋理特征
8.3.2用空間自相關(guān)函數(shù)作紋理測度
8.3.3傅里葉功率譜法
8.3.4聯(lián)合概率矩陣法
8.3.5灰度差分統(tǒng)計法
8.3.6行程長度統(tǒng)計法
8.3.7其他幾種方法
8.3.8紋理的句法結(jié)構(gòu)分析法
思考題
第9章數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)原理
9.1數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)的發(fā)展
9.2數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)的基本概念和運算
9.2.1數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)定量分析原則
9.2.2數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)的基本定義及基本算法
9.3一些基本形態(tài)學(xué)算法
9.3.1邊緣提取算法
9.3.2區(qū)域填充算法
9.3.3連接部分提取算法
9.3.4凸殼算法
9.3.5細(xì)化算法
9.3.6粗化算法
9.3.7骨骼化算法
9.3.8裁剪
9.4灰度圖像的形態(tài)學(xué)處理
9.4.1膨脹
9.4.2腐蝕
9.4.3開運算和閉運算
9.4.4灰度形態(tài)學(xué)的應(yīng)用
思考題
第10章模式識別的理論和方法
10.1概述
10.2統(tǒng)計模式識別法
10.2.1決策理論方法
10.2.2統(tǒng)計分類法
10.2.3特征的抽取與選擇
10.2.4統(tǒng)計學(xué)習(xí)理論與支持向量機(jī)
10.3模式識別的幾種應(yīng)用
10.3.1生物特征識別
10.3.2模式識別在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用
10.3.3模式識別在自動檢測中的應(yīng)用
思考題
參考文獻(xiàn)