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第1章 绪论 1

1.1 什么是图像 1

1.1.1 图像的产生 1

1.1.2 人眼的视觉特性 2

1.1.3 图像的分类 3

1.1.4 图像的特点 5

1.2 光电图像处理系统 5

1.2.1 光电图像处理系统的组成 5

1.2.2 光源与图像传感器 6

1.2.3 成像模型 8

1.3 图像处理概述 9

1.3.1 图像处理的目的 9

1.3.2 图像处理的分类 9

1.3.3 图像处理的内容 10

1.3.4 图像处理的起源与发展 11

1.3.5 图像处理的应用 11

习题 12

第2章 图像处理的基本概念 13

2.1 图像数字化 13

2.2 数字图像的描述 15

2.3 数字图像的文件结构 16

2.4 数字图像的灰度直方图 16

2.4.1 灰度直方图的定义 16

2.4.2 直方图的性质和作用 17

2.5 彩色图像 17

2.5.1 颜色的概念 17

2.5.2 颜色三要素 18

2.5.3 颜色的分类 18

2.5.4 彩色图像和灰度图像概述 18

2.5.5 颜色模型 19

习题 20

第3章 数字图像获取 21

3.1 数字成像系统 21

3.1.1 数字照相系统 21

3.1.2 数字显微成像系统 23

3.1.3 数字望远成像系统 23

3.1.4 其他数字成像系统 24

3.2 照明系统 26

3.2.1 照明系统设计的基本原则 26

3.2.2 临界照明和柯勒照明 26

3.2.3 LED照明系统 27

3.2.4 结构照明系统 27

3.3 图像数据的处理与传输 28

习题 29

第4章 图像增强 30

4.1 图像增强概述 30

4.2 灰度变换 31

4.2.1 线性变换 31

4.2.2 幂次变换 31

4.2.3 对数变换 33

4.2.4 分段变换 33

4.2.5 灰度切割 35

4.3 算术、逻辑操作 36

4.4 直方图处理 37

4.4.1 图像对比度 37

4.4.2 直方图 37

4.4.3 直方图均衡化 39

习题 42

第5章 图像傅里叶变换 43

5.1 基本概念 43

5.1.1 频域的直观理解 43

5.1.2 图像变换 44

5.1.3 傅里叶变换的作用 45

5.1.4 连续函数的傅里叶变换 45

5.2 二维离散傅里叶变换及其性质 48

5.2.1 离散傅里叶变换的定义 48

5.2.2 图像傅里叶变换的性质 49

5.3 频域滤波概述 54

5.3.1 频域与空域的联系 54

5.3.2 频域滤波基础 54

5.3.3 空域滤波和频域滤波的关系 56

习题 56

第6章 图像平滑与锐化 57

6.1 空域平滑滤波 57

6.1.1 图像噪声与空域滤波基础 57

6.1.2 空域线性平滑滤波 58

6.1.3 空域非线性平滑滤波 59

6.1.4 边界保持类平滑滤波器 60

6.2 空域锐化滤波 61

6.2.1 图像锐化的概念 61

6.2.2 图像灰度变化与微分的关系 62

6.2.3 一阶微分锐化 63

6.2.4 二阶微分锐化 66

6.3 频域平滑滤波 69

6.3.1 频域滤波的基本模型 69

6.3.2 理想低通滤波器 69

6.3.3 巴特沃斯低通滤波器 72

6.4 频域锐化滤波 73

6.4.1 理想高通滤波器 74

6.4.2 巴特沃斯高通滤波器 74

6.4.3 频域拉普拉斯算子 75

习题 76

第7章 图像分割 77

7.1 图像分割概述 77

7.2 图像分割的方法 77

7.2.1 边缘检测法 77

7.2.2 阈值法 77

7.3 图像分割后的问题 80

7.3.1 图像分割后的边缘检测——坎尼算子 81

7.3.2 图像分割后的断点连接——霍夫变换 82

7.4 区域生长法 84

习题 84

第8章 形态学处理 85

8.1 图像形态学的基本概念 85

8.1.1 集合论基础知识 86

8.1.2 二值图像中的基本概念 87

8.2 形态学处理的四个典型问题 89

8.2.1 木匠活 89

8.2.2 豆子和苹果 89

8.2.3 挖空目标区域 89

8.2.4 目标外部轮廓跟踪 90

8.3 腐蚀、膨胀、开运算和闭运算 90

8.3.1 腐蚀 90

8.3.2 膨胀 92

8.3.3 腐蚀和膨胀的对偶关系 93

8.3.4 开运算和闭运算 94

8.4 形态学算法的应用——目标轮廓获取 97

8.4.1 轮廓提取 97

8.4.2 轮廓跟踪 97

8.5 贴标签 98

习题 100

第9章 图像压缩 101

9.1 图像压缩的基本概念 101

9.1.1 图像压缩的背景 101

9.1.2 图像冗余 101

9.1.3 熵 102

9.1.4 质量评价标准 102

9.2 常用的图像压缩方法 103

9.2.1 游程编码 104

9.2.2 哈夫曼编码 104

9.2.3 DCT编码 105

9.3 图像压缩国际标准简介 106

9.3.1 静止图像压缩标准 106

9.3.2 运动图像压缩标准 107

9.4 压缩感知 109

9.4.1 压缩感知的原理 109

9.4.2 压缩感知的应用实例 110

习题 112

第10章 图像处理示例 113

10.1 瓶子检测 113

10.1.1 设计要求 113

10.1.2 设计原理 113

10.1.3 理论知识 114

10.1.4 设计思路 114

10.1.5 实现步骤 114

10.2 细胞提取 115

10.2.1 设计要求 115

10.2.2 设计原理 115

10.2.3 理论知识 115

10.2.4 设计思路 116

10.2.5 实现步骤 116

10.3 课堂点数 117

10.3.1 设计要求 117

10.3.2 设计原理 117

10.3.3 理论知识 117

10.3.4 设计思路 119

10.3.5 实现步骤 119

10.4 图像合成 120

10.4.1 设计要求 120

10.4.2 设计原理 121

10.4.3 理论知识 121

10.4.4 设计思路 122

10.4.5 实现步骤 122

10.5 视频图像跟踪 123

10.5.1 设计要求 123

10.5.2 设计原理 123

10.5.3 理论知识 123

10.5.4 背景图案已知 123

10.5.5 背景图案单一 124

10.5.6 背景图案复杂 125

10.5.7 提高 125

习题 126

参考文献 128