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第一部分 MATLAB及图像处理基础 3

第1章 MATLAB基础知识 3

1.1 MATLAB概述与桌面操作 3

1.1.1 MATLAB系统的构成 3

1.1.2 MATLAB的发展历程 4

1.1.3 命令行窗口 4

1.1.4 M文件编辑器窗口 7

1.1.5 帮助系统窗口 8

1.1.6 图形窗口 9

1.1.7 当前文件夹窗口 11

1.2 查询帮助命令 11

1.2.1 help命令 12

1.2.2 模糊寻找 13

1.3 MATLAB变量及表达式 13

1.3.1 数值与变量 13

1.3.2 表达式 16

1.4 符号运算 17

1.4.1 创建符号变量 17

1.4.2 数值与符号的转换 19

1.4.3 数值矩阵转换为符号矩阵 19

1.4.4 符号替换 20

1.4.5 常用的符号运算 20

1.4.6 关系运算和逻辑运算 22

1.5 程序流程控制语句 22

1.5.1 数据的输入与输出 22

1.5.2 顺序结构 23

1.5.3 判断语句 23

1.5.4 分支语句 25

1.5.5 for循环语句与while循环语句 26

本章小结 27

第2章 MATLAB矩阵及其运算 28

2.1 矩阵的创建 28

2.1.1 直接输入法 28

2.1.2 载入外部数据文件 29

2.1.3 利用MATLAB内置函数 30

2.1.4 利用M文件编辑器 31

2.2 矩阵的寻访 31

2.2.1 下标元素访问 32

2.2.2 单元素访问 33

2.2.3 多元素访问 33

2.3 矩阵的拼接 34

2.4 矩阵的运算 39

2.4.1 矩阵的加减运算 39

2.4.2 矩阵的乘除运算 40

2.4.3 矩阵的乘方 41

2.4.4 按位运算 41

2.4.5 矩阵的行列式与秩 42

2.4.6 矩阵的逆与迹 43

2.4.7 矩阵的范数及其计算函数 43

2.4.8 矩阵的特征值与特征向量 44

2.4.9 矩阵的超越函数 45

本章小结 47

第3章 MATLAB图像处理基础 48

3.1 常用图像的文件格式与类型 48

3.2 图像处理的基本函数 51

3.2.1 图像文件的查询与读取 51

3.2.2 图像文件的储存与数据类型转换 53

3.2.3 图像显示 54

3.3 图像类型的转换 60

3.3.1 dither函数 60

3.3.2 im2bw函数 61

3.3.3 mat2gray函数 61

3.3.4 gray2ind函数与grayslice函数 62

3.3.5 ind2gray函数与ind2rgb函数 63

3.3.6 rgb2gray函数与rgb2ind函数 65

3.4 MATLAB的颜色模型转换 66

3 4.1 rgb2hsv函数与hsv2rgb函数 67

3.4.2 rgb2ntsc函数与ntsc2rgb函数 68

3.4.3 rgb2ycbcr函数与ycbcr2rgb函数 70

本章小结 71

第二部分 MATLAB的常见图像处理技术 75

第4章 MATLAB图形的绘制 75

4.1 二维绘图 75

4.1.1 基本的二维绘图 76

4.1.2 figure函数与subplot函数 79

4.1.3 二维图形的标注与修饰 82

4.1.4 特殊二维图形绘制的实例 91

4.2 三维绘图 101

4.2.1 三维折线及曲线的绘制 101

4.2.2 三维图形坐标标记的函数 102

4.2.3 三维网格曲面的绘制 103

4.2.4 三维阴影曲面的绘制 105

4.2.5 三维图形的修饰与标注 109

4.2.6 特殊三维图形的绘制的实例 111

本章小结 120

第5章 图形用户界面 121

5.1 图形用户界面（GUI）简介 121

5.1.1 GUI的设计原则及步骤 121

5.1.2 GUI模板与设计窗口 122

5.2 控制框对象及属性 123

5.3 菜单设计 132

5.4 对话框设计 138

5.4.1 Windows公共对话框 139

5.4.2 MATLAB专用对话框 142

5.5 GUI的设计工具 146

5.5.1 布局编辑器 146

5.5.2 对象浏览器 147

5.5.3 属性检查器 147

5.5.4 对齐对象工具 148

5.5.5 Tab顺序编辑器 148

5.5.6 菜单编辑器 148

5.6 GUI程序设计综合实例 150

本章小结 157

第6章 图像的基本运算 158

6.1 图像的点运算 158

6.1.1 点运算的种类 158

6.1.2 直方图与点运算 160

6.1.3 直方图的均衡化 161

6.1.4 直方图规定化 163

6.2 图像的代数运算 164

6.2.1 图像的加法运算 167

6.2.2 图像的减法运算 169

6.2.3 图像的乘法运算 171

6.2.4 图像的除法运算 172

6.3 图像的几何运算 172

6.3.1 图像的插值 173

6.3.2 旋转与平移变换 174

6.3.3 缩放与裁剪变换 176

6.3.4 镜像变换 179

6.4 图像的仿射变换 181

6.4.1 尺度与伸缩变换 181

6.4.2 扭曲与旋转变换 182

6.5 图像的逻辑运算 185

本章小结 186

第7章 图像的变换 187

7.1 傅里叶变换 187

7.1.1 连续傅里叶变换 187

7.1.2 离散傅里叶变换 188

7.1.3 快速傅里叶变换 189

7.1.4 MATLAB的傅里叶变换函数 189

7.2 傅里叶变换的性质 192

7.2.1 线性与周期性 193

7.2.2 缩放性与可分离性 193

7 2.3 平移性 193

7.2.4 旋转不变性 195

7.2.5 平均值与卷积定理 195

7.3 离散余弦变换 196

7.3.1 一维离散余弦变换 196

7.3.2 二维离散余弦变换 197

7.3.3 MATLAB的离散余弦变换函数 197

7.4 图像的Rador变换 200

7.5 沃尔什-哈达玛变换 209

7.6 小波变换 212

7.6.1 连续小波变换 213

7.6.2 离散小波变换 213

本章小结 216

第8章 图像压缩编码 217

8.1 图像压缩编码技术 217

8.1.1 图像压缩的基本原理 217

8.1.2 图像的有损编码和无损编码 218

8.2 图像压缩编码评价标准 219

8.2.1 压缩率与冗余度 219

8.2.2 客观标准 219

8.2.3 主观标准 220

8.3 常见的图像压缩编码 220

8.3.1 哈夫曼编码与算术编码 221

8.3.2 香农编码与行程编码 226

8.3.3 预测编码 231

8.3.4 变换编码 239

8.4 小波图像压缩编码 244

8.5 图像压缩在数字水印方面的应用 249

本章小结 253

第9章 图像的增强 254

9.1 灰度变换增强 254

9.1.1 线性变换与非线性变换 254

9.1.2 MATLAB的灰度变换函数 257

9.1.3 最大熵方法增强对比度 259

9.2 图像的空域滤波增强 264

9.2.1 噪声与imnoise函数 264

9.2.2 平滑滤波器 267

9.2.3 中值滤波器 270

9.2.4 自适应滤波器 273

9.2.5 锐化滤波器 276

9.3 图像的频域滤波增强 278

9.3.1 低通滤波器 279

9.3.2 高通滤波器 285

9.3.3 同态滤波器 290

9.4 彩色增强 291

9.4.1 真彩色增强 292

9.4.2 伪彩色增强 292

9.4.3 假彩色增强 295

9.5 小波变换在图像增强方面的应用 296

9.5.1 小波图像去噪处理 296

9.5.2 图像钝化与锐化 299

本章小结 302

第三部分 MATLAB的高级图像处理技术及其应用 305

第10章 图像的复原 305

10.1 图像退化模型与估计函数 305

10.1.1 连续退化模型 306

10.1.2 离散退化模型 307

10.1.3 退化估计函数 309

10.1.4 MATLAB的图像退化函数 311

10.2 图像恢复的方法 312

10.2.1 逆滤波复原 313

10.2.2 维纳滤波复原 313

10.2.3 约束最小二乘方滤波复原 314

10.2.4 Lucy-Richardson滤波复原 314

10.2.5 盲去卷积滤波复原 315

10.2.6 MATLAB的图像恢复的函数 315

本章小结 322

第11章 图像分割与区域处理 323

11.1 图像分割 323

11.2 边缘检测 324

11.2.1 Roberts算子 324

11.2.2 Sobel算子 324

11.2.3 Prewitt算子 325

11.2.4 Laplacian-Gauss算子 325

11.2.5 Canny算子 326

11.2.6 MATLAB的边缘检测函数 327

11.2.7 小波在图像边缘检测中的应用 330

11.3 直线的提取与边界跟踪 331

11.3.1 用Hough变换提取直线 332

11.3.2 边界跟踪 335

11.4 阈值分割 338

11.4.1 直方图阈值法 338

11.4.2 自动阈值法 339

11.4.3 分水岭分割法 341

11.4.4 迭代法 346

11.5 区域生长与分裂合并 348

11.5.1 区域生长 348

11.5.2 区域分裂与合并 350

11.6 区域处理 352

11.6.1 滑动邻域操作 352

11.6.2 分离邻域操作 356

11.6.3 区域的选择 358

11.6.4 区域处理与填充 359

本章小结 361

第12章 图像的数学形态学 362

12.1 数学形态学的基本操作 362

12.1.1 结构元素 362

12.1.2 膨胀与腐蚀运算 366

12.1.3 膨胀和腐蚀的组合运算 368

12.2 基于形态学的其他操作 371

12.2.1 击中或击不中运算 371

12.2.2 骨架的提取 372

12.2.3 边界提取与距离变换 375

12.2.4 区域填充与移除小目标 379

12.2.5 极值的操作 382

12.2.6 查找表与对象的特性度量 386

12.2.7 光照不均匀的处理 392

12.2.8 使用纹理滤波器对图像进行处理 395

本章小结 397

第13章 MATLAB图像处理综合应用 398

13.1 MATLAB在医学图像处理中的应用 398

13.1.1 图像负片效果在医学图像处理中的应用 398

13.1.2 灰度变换在医学图像处理中的应用 399

13.1.3 直方图均衡化在医学图像处理中的应用 402

13.1.4 锐化效果在医学图像处理中的应用 402

13.1.5 边缘检测效果在医学图像处理中的应用 403

13.2 MATLAB在图像特征提取中的应用 405

13.2.1 确定图像中的圆形目标 405

13.2.2 测量图像的粒度 406

13.2.3 测量灰度图像的属性 407

13.2.4 测量图像的半径 409

13.2.5 测量图像的角度 410

13.3 MATLAB在人脸识别中的应用 412

13.4 MATLAB在图像配准中的应用 414

13.5 MATLAB在检验视频目标中的应用 416

本章小结 419

附录 图像处理工具箱函数速查表 420

参考文献 430