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第1章 绪论 1

1.1 图像基础 1

1.1.1 图像表示和显示 1

1.1.2 空间分辨率和幅度分辨率 4

1.2 图像工程 5

1.2.1 图像技术和图像工程 5

1.2.2 图像工程的3个层次 6

1.2.3 图像工程相关学科和领域 7

1.2.4 图像工程的技术应用 8

1.2.5 图像工程文献统计分类 8

1.3 图像采集设备 10

1.3.1 采集设备性能指标 10

1.3.2 固态采集器件 11

1.4 图像半调和抖动输出 12

1.4.1 半调输出 12

1.4.2 抖动输出 14

1.5 图像存储 15

1.5.1 图像存储器 15

1.5.2 图像文件格式 16

1.6 关于本书 17

1.6.1 整体框架和各章概述 18

1.6.2 编写特点 19

1.6.3 先修基础 20

练习题 20

第2章 图像采集 22

2.1 成像和变换 22

2.2 几何成像模型 22

2.2.1 投影成像几何 23

2.2.2 基本几何成像模型 24

2.2.3 一般几何成像模型 26

2.2.4 通用几何成像模型 28

2.3 亮度成像模型 30

2.3.1 光度学 30

2.3.2 图像亮度成像模型 33

2.4 图像分辨率与质量 34

2.4.1 空间分辨率的影响 34

2.4.2 灰度分辨率的影响 35

2.4.3 空间和灰度分辨率的影响 35

2.5 像素间联系 36

2.5.1 像素邻域 36

2.5.2 像素间距离 37

2.6 图像坐标变换 39

2.6.1 基本坐标变换 39

2.6.2 坐标变换扩展 41

2.7 图像仿射变换 43

2.7.1 一般仿射变换 43

2.7.2 特殊仿射变换 47

2.7.3 变换间的联系 48

练习题 49

第3章 图像空域增强 51

3.1 增强技术分类 51

3.2 灰度映射 52

3.2.1 灰度映射原理 52

3.2.2 灰度映射示例 53

3.3 图像间运算 55

3.3.1 算术运算 55

3.3.2 逻辑运算 57

3.4 直方图修正 59

3.4.1 直方图和累积直方图 59

3.4.2 直方图均衡化 60

3.4.3 直方图规定化 62

3.5 空域滤波 65

3.5.1 原理和分类 65

3.5.2 线性平滑滤波器 67

3.5.3 线性锐化滤波器 68

3.5.4 非线性平滑滤波器 69

3.5.5 非线性锐化滤波器 71

练习题 72

第4章 图像变换 74

4.1 变换特性 74

4.1.1 变换核 74

4.1.2 可分离性 74

4.1.3 对称性 75

4.1.4 正交性 75

4.2 傅里叶变换 76

4.2.1 2-D傅里叶变换 76

4.2.2 傅里叶变换定理 78

4.3 沃尔什变换和哈达玛变换 81

4.3.1 沃尔什变换 81

4.3.2 哈达玛变换 83

4.3.3 两种变换的联系 84

4.4 离散余弦变换 86

4.4.1 变换定义 86

4.4.2 变换计算 87

4.5 哈尔变换 88

4.6 盖伯变换 90

4.6.1 窗函数 90

4.6.2 短时傅里叶变换 91

4.6.3 连续盖伯变换 91

4.6.4 离散盖伯表达 92

练习题 94

第5章 图像频域增强 95

5.1 频域增强原理 95

5.2 低通滤波器 96

5.2.1 理想低通滤波器 96

5.2.2 实用低通滤波器 98

5.3 高通滤波器 100

5.3.1 基本高通滤波器 100

5.3.2 特殊高通滤波器 101

5.4 带通和带阻滤波器 103

5.4.1 带通滤波器 103

5.4.2 带阻滤波器 104

5.4.3 带通和带阻滤波器的联系 104

5.5 陷波滤波器 105

5.6 同态滤波器 107

5.7 空域技术与频域技术 109

练习题 111

第6章 图像恢复 113

6.1 图像退化 113

6.1.1 图像退化示例 113

6.1.2 基本退化模型 114

6.1.3 退化和恢复 115

6.2 几何失真校正 115

6.2.1 空间变换 116

6.2.2 灰度插值 117

6.3 噪声滤波器 118

6.3.1 噪声及来源 118

6.3.2 噪声概率密度函数 120

6.3.3 均值滤波器 122

6.3.4 排序统计滤波器 124

6.4 组合滤波器 125

6.4.1 混合滤波器 125

6.4.2 选择性滤波器 126

6.5 逆滤波 128

6.5.1 逆滤波原理 128

6.5.2 消除匀速直线运动模糊 129

6.6 维纳滤波 130

6.7 图像修补 131

6.7.1 图像修补原理 132

6.7.2 全变分模型修复 133

6.7.3 混合模型修复 134

6.7.4 基于样本的补全 135

6.7.5 结合稀疏表达的补全 137

练习题 140

第7章 图像编码 142

7.1 图像压缩原理 142

7.2 数据冗余 143

7.2.1 像素相关冗余 143

7.2.2 编码冗余 144

7.2.3 心理视觉冗余 145

7.2.4 编解码器模型 145

7.3 编码定理 146

7.3.1 信息和信源描述 146

7.3.2 无失真编码定理 147

7.4 图像保真度 148

7.4.1 客观保真度准则 148

7.4.2 主观保真度准则 149

7.5 变长编码 150

7.5.1 哈夫曼编码 150

7.5.2 算术编码 153

7.5.3 香农-法诺编码 155

7.6 位平面编码 156

7.6.1 位面分解 156

7.6.2 位面编码 158

7.7 预测编码 160

7.7.1 无损预测编码 160

7.7.2 有损预测编码 162

7.8 变换编码 165

7.8.1 基于DCT的变换编码 166

7.8.2 子图像尺寸选择 166

7.8.3 变换选择 167

7.8.4 比特分配 169

练习题 171

第8章 图像分割 173

8.1 定义和技术分类 173

8.1.1 图像分割定义 173

8.1.2 图像分割技术分类 174

8.2 并行边界技术 174

8.2.1 边缘及检测原理 174

8.2.2 一阶导数算子 175

8.2.3 二阶导数算子 177

8.2.4 边界闭合 179

8.3 串行边界技术 180

8.3.1 图搜索 180

8.3.2 动态规划 181

8.4 并行区域技术 183

8.4.1 原理和分类 183

8.4.2 全局阈值的选取 184

8.4.3 局部阈值的选取 186

8.4.4 动态阈值的选取 189

8.5 串行区域技术 190

8.5.1 区域生长 190

8.5.2 分裂合并 191

8.6 SUSAN检测算子 192

8.6.1 USAN原理 192

8.6.2 SUSAN算子边缘检测 193

8.7 主动轮廓模型 196

8.7.1 主动轮廓 196

8.7.2 能量函数 196

8.8 过渡区分割法 199

8.8.1 有效平均梯度 199

8.8.2 过渡区边界 200

8.8.3 利用过渡区取阈值 201

练习题 202

第9章 目标表达和描述 203

9.1 表达与描述 203

9.2 目标标记 203

9.2.1 像素标记 203

9.2.2 游程连通性分析 204

9.3 基于边界的表达 205

9.3.1 边界表达分类 205

9.3.2 链码 206

9.3.3 边界段和凸包 207

9.3.4 边界标记 208

9.3.5 多边形 209

9.3.6 地标点 210

9.4 基于区域的表达 211

9.4.1 区域表达分类 211

9.4.2 空间占有数组 211

9.4.3 四叉树 211

9.4.4 金字塔 212

9.4.5 围绕区域 213

9.4.6 骨架 214

9.5 基于边界的描述 216

9.5.1 简单边界描述符 216

9.5.2 形状数 217

9.5.3 边界矩 218

9.6 基于区域的描述 218

9.6.1 简单区域描述符 218

9.6.2 拓扑描述符 220

9.6.3 区域不变矩 220

练习题 222

第10章 特征提取和测量 224

10.1 特性分析 224

10.2 颜色特征测量 224

10.2.1 面向硬设备的颜色模型 225

10.2.2 面向视觉感知的颜色模型 226

10.2.3 直方图特征 229

10.2.4 颜色布局特征 230

10.3 纹理特征测量 231

10.3.1 统计法 231

10.3.2 结构法 234

10.3.3 频谱法 235

10.4 形状特征测量 238

10.4.1 形状紧凑性 238

10.4.2 形状复杂性 240

10.5 运动特征测量 242

10.5.1 基于图像求差的运动检测 242

10.5.2 基于模型的运动检测 245

10.6 特征测量的准确度 247

10.6.1 准确度和精确度 247

10.6.2 影响测量准确度的因素 248

10.6.3 直线长度测量 249

练习题 250

附录A 图像国际标准 251

A.1 国际标准 251

A.2 二值图像压缩国际标准 252

A.3 静止图像压缩国际标准 253

A.4 运动图像压缩国际标准 256

A.5 多媒体国际标准 262

部分练习题解答 265

参考文献 268

索引 272