第一章 图像处理概论 1
1.1 图像处理的基本概念 1
1.1.1 图像的分类 1
1.1.2 图像的处理方法 1
1.1.3 图像处理的发展和应用 2
1.2 数字图像的基础知识 4
1.2.1 数字图像的表示 4
1.2.2 数字图像的主要类型 5
1.2.3 分辨率 5
1.2.4 数字图像的主要研究内容 6
1.2.5 数字图像处理的特点 7
1.3 数字图像处理系统 7
1.3.1 图像输入设备 8
1.3.2 图像输出设备 9
1.3.3 图像存储介质 10
1.3.4 主机 10
习题 10
第二章 图像处理的光学与视觉基础知识 11
2.1 视觉基础 11
2.1.1 人眼构造 11
2.1.2 图像的形成 12
2.1.3 视觉功能 12
2.1.4 光觉和色觉 13
2.1.5 视觉特性研究 14
2.2 光学基础知识 16
2.3 色度学原理与颜色模型 17
2.3.1 色彩的基本属性 17
2.3.2 三基色原理 18
2.3.3 颜色模型 19
2.4 亮度和颜色感觉的视觉特征 21
2.4.1 刺激强度与人眼感觉 21
2.4.2 亮度适应和颜色适应 22
2.4.3 颜色对比 22
2.4.4 亮度和颜色视觉的恒常性 22
2.4.5 颜色错觉 23
2.5 视觉模型 23
2.5.1 点扩散函数和调制转移函数 23
2.5.2 空间深度感与立体视觉 24
习题 26
第三章 图像的数字化 27
3.1 图像数字化器 27
3.2 电视信号基础 28
3.2.1 摄像与显像方式 28
3.2.2 扫描与同步 29
3.2.3 模拟彩色电视 31
3.3 图像的数字化 31
3.3.1 采样 32
3.3.2 量化 32
3.3.3 采样、量化参数与数字化图像间的关系 34
3.4 图像文件格式 34
3.4.1 BMP图像文件格式 34
3.4.2 GIF文件格式 36
3.4.3 TIFF文件格式 36
3.4.4 JPEG文件格式 36
习题 37
第四章 图像变换 38
4.1 二维连续线性系统 38
4.2 傅里叶变换 39
4.2.1 连续傅里叶变换 40
4.2.2 离散傅里叶变换 41
4.2.3 二维离散傅里叶变换的性质 42
4.2.4 快速傅里叶变换 44
4.2.5 傅里叶变换在图像处理中的应用 47
4.3 离散余弦变换 47
4.3.1 一维离散余弦变换 47
4.3.2 二维离散余弦变换 48
4.4 离散沃尔什-哈达玛变换 49
4.4.1 离散沃尔什变换 49
4.4.2 离散哈达玛变换 53
4.4.3 离散沃尔什-哈达玛变换 55
4.5 基于特征向量的变换——离散K-L变换 56
4.5.1 图像的协方差矩阵 56
4.5.2 离散K-L变换 56
4.5.3 离散K-L变换的基本性质 57
4.6 小波变换 58
4.6.1 小波分析基础 58
4.6.2 连续小波变换 61
4.6.3 离散小波变换 62
4.6.4 小波变换的多分辨率分析 63
4.6.5 图像的小波变换 64
4.6.6 提升小波变换 67
4.6.7 小波变换的优异性能与应用 68
4.7 S变换 68
4.7.1 S变换的基本原理 69
4.7.2 二维信号S变换 71
4.7.3 广义S变换 72
4.7.4 离散信号广义S变换的算法实现 72
4.7.5 S变换实例分析 73
习题 80
第五章 图像增强 81
5.1 灰度变换 81
5.1.1 线性拉伸 81
5.1.2 分段线性变换 82
5.1.3 非线性拉伸 83
5.2 直方图修正 84
5.2.1 直方图的概念 84
5.2.2 直方图均衡 84
5.2.3 直方图规定化 87
5.3 图像空域平滑 90
5.3.1 邻域平均 91
5.3.2 梯度倒数加权滤波 92
5.3.3 中值滤波 92
5.3.4 多帧累加平均 94
5.4 图像锐化 95
5.4.1 梯度法 95
5.4.2 Laplacian算子 97
5.5 频域滤波增强 98
5.5.1 低通滤波 98
5.5.2 高通滤波 101
5.6 彩色图像增强 102
5.6.1 假彩色图像处理 102
5.6.1 伪彩色增强 103
习题 105
第六章 图像复原 108
6.1 图像退化 108
6.1.1 图像退化的原因及图像复原的意义 108
6.1.2 连续图像退化的数学模型 110
6.1.3 离散图像退化的数学模型 111
6.2 非约束复原 112
6.2.1 非约束复原的基本原理 112
6.2.2 逆滤波复原 113
6.2.3 均匀直线运动引起模糊的去除 114
6.3 约束复原 115
6.3.1 约束复原的基本原理 115
6.3.2 维纳滤波方法复原 115
6.3.3 平滑度约束最小平方滤波 117
6.4 非线性复原方法 119
6.4.1 最大后验复原 119
6.4.2 最大熵复原 119
6.4.3 投影复原 120
6.4.4 同态滤波复原 121
6.5 盲图像复原 122
6.5.1 直接测量法 122
6.5.2 间接估计法 122
6.6 几何失真校正 124
6.6.1 典型的几何失真 124
6.6.2 空间几何坐标变换 125
6.6.3 校正空间像素点灰度值的确定 125
习题 127
第七章 图像编码与压缩 128
7.1 引言 128
7.1.1 图像压缩的概念 128
7.1.2 图像压缩的性能评价 129
7.2 统计编码 130
7.2.1 信息论基础知识 131
7.2.2 霍夫曼编码 131
7.2.3 游程编码 133
7.2.4 算术编码 133
7.3 预测编码 135
7.3.1 DPCM编码 135
7.3.2 最佳线性预测 136
7.3.3 自适应预测编码 137
7.4 变换编码 138
7.4.1 正交变换的优点 138
7.4.2 最佳变换 139
7.4.3 子图像尺寸的选择 139
7.4.4 系数选择与比特分配 139
7.5 压缩新技术进展 140
7.5.1 基于小波变换的图像压缩编码 141
7.5.2 基于分形技术的压缩编码 142
7.6 国际标准介绍 144
7.6.1 JPEG 144
7.6.2 MPEG标准 147
7.6.3 H.261建议、H.263建议和H.264建议 149
习题 151
第八章 图像分割与描述 152
8.1 边缘检测 152
8.1.1 微分算子 152
8.1.2 Marr算子 154
8.1.3 Canny算子 155
8.2 图像阈值分割 157
8.2.1 双峰法 159
8.2.2 最大方差阈值法 160
8.2.3 利用最小误判概率准则 161
8.3 区域分割 162
8.3.1 区域描述 162
8.3.2 区域生长 163
8.3.3 分裂-合并 165
8.4 Hough变换 167
8.4.1 Hough变换检测直线 168
8.4.2 Hough变换检测曲线 170
8.4.3 广义Hough变换 171
8.5 形态学分割 172
8.5.1 基本形态学运算 172
8.5.2 分水岭分割算法 174
8.6 图像特征描述 175
8.6.1 不变矩特征 176
8.6.2 纹理特征 179
8.6.3 角点特征 181
8.6.4 SIFT方法 185
习题 187
第九章 图像融合 188
9.1 图像融合概述 188
9.2 图像配准 190
9.2.1 图像配准基本理论及方法 190
9.2.2 图像配准定义 191
9.2.3 图像配准的空间变换模型原理 191
9.2.4 变换模型配准参数求解 192
9.2.5 重采样 194
9.3 图像融合方法 194
9.3.1 常用的融合方法 194
9.3.2 基于提升小波变换的图像融合 196
9.3.3 基于人眼视觉特性的图像融合 199
9.4 图像融合质量的评价 202
9.4.1 基于信息量的评价 202
9.4.2 基于统计特性的评价 203
9.4.3 基于信噪比的评价 203
9.4.4 基于梯度值的评价 204
9.4.5 基于光谱信息的评价 204
9.4.6 基于小波能量的评价 204
9.4.7 评价指标的选取 205
9.5 多光谱图像融合 205
习题 206
第十章 光电成像系统 207
10.1 光电成像 207
10.1.1 光电成像对人类视觉的延伸 207
10.1.2 光电成像系统的基本构成 208
10.1.3 光学滤波系统及其应用 210
10.2 光电图像传感器 213
10.2.1 电荷耦合器件CCD 213
10.2.2 CMOS图像传感器 214
10.2.3 红外焦平面器件 216
10.3 红外成像系统 218
10.3.1 红外基础理论 218
10.3.2 红外热像仪原理与发展 219
10.4 微光成像技术 220
10.4.1 夜天辐射 220
10.4.2 微光像增器件 221
10.4.3 微光夜视仪概述 222
10.4.4 主动红外夜视仪 222
10.4.5 基于红外和微光的夜视技术比较 223
10.5 光电对抗 224
10.5.1 光电对抗简介 224
10.5.2 光电侦察告警技术 224
10.5.3 光电干扰技术和装备 226
10.5.4 光电隐身技术 227
习题 228
第十一章 运动目标检测与成像跟踪 229
11.1 引言 229
11.2 运动目标检测方法 230
11.2.1 静止背景下的运动目标检测 230
11.2.2 光流法 233
11.2.3 块匹配方法 236
11.3 运动目标跟踪方法 239
11.3.1 波门跟踪 239
11.3.2 相关跟踪 242
11.3.3 卡尔曼滤波跟踪 244
11.4 粒子滤波目标跟踪 246
11.4.1 状态模型与观测模型 247
11.4.2 贝叶斯递归滤波 247
11.4.3 粒子滤波器原理 248
11.4.4 粒子滤波跟踪模型 249
11.4.5 图像序列跟踪试验 251
11.5 智能跟踪策略与跟踪置信度 253
习题 253
第十二章 红外图像处理及应用 255
12.1 红外成像机理 255
12.1.1 设备红外辐射分布图 255
12.1.2 红外成像光学系统 255
12.1.3 红外成像探测 256
12.1.4 红外成像系统中的综合特性 257
12.1.5 信息处理 259
12.2 红外图像处理 260
12.2.1 红外图像增强 260
12.2.2 红外图像的非均匀校正 266
12.3 红外热成像系统应用介绍 270
12.3.1 电路故障的红外热成像诊断 270
12.3.2 飞机涡轮发动机叶片红外热波无损探伤系统 272
12.3.3 红外末敏系统 275
习题 279
参考文献 281