第1章 概论 1
1.1 基本概念 1
1.1.1 连续图像 1
1.1.2 数字图像 2
1.1.3 颜色模型 3
1.2 图像的统计特性 5
1.2.1 基本统计分析量 5
1.2.2 直方图 6
1.3 图像文件格式 8
1.3.1 BMP图像文件格式 8
1.3.2 JPG图像文件格式 10
1.3.3 GIF图像文件格式 10
1.3.4 PNG图像文件格式 11
1.4 图像质量的评价标准 15
1.4.1 客观评价标准 15
1.4.2 主观评价标准 16
1.5 数字图像处理的应用 16
1.6 习题 18
第2章 图像数字化 19
2.1 图像采样 19
2.1.1 图像采样基本概念 19
2.1.2 采样定理 21
2.1.3 图像重建 23
2.2 图像量化 25
2.2.1 标量量化 25
2.2.2 向量量化 27
2.2.3 采样、量化参数与数字化图像之间的关系 31
2.2.4 数字图像的数值描述 32
2.3 图像输入／输出设备 33
2.3.1 图像输入设备 33
2.3.2 图像输出设备 36
2.4 习题 37
第3章 图像处理基础 39
3.1 点运算 39
3.1.1 线性点运算 40
3.1.2 非线性点运算 40
3.1.3 点运算与直方图 41
3.1.4 点运算的应用 42
3.2 代数运算 43
3.2.1 加法运算 44
3.2.2 减法运算 45
3.2.3 乘法运算 48
3.2.4 除法运算 48
3.3 点运算和代数运算应用算法 48
3.3.1 彩色图像转变为灰度图像 49
3.3.2 灰度阈值变换 49
3.3.3 灰度线性变换 50
3.3.4 伪彩色处理 51
3.3.5 图像融合 53
3.4 习题 53
第4章 图像几何变换 55
4.1 图像仿射变换 55
4.1.1 齐次坐标系 55
4.1.2 图像仿射变换 56
4.1.3 仿射变换算法设计 60
4.2 图像插值放大 62
4.2.1 最邻近插值算法 63
4.2.2 双线性插值算法 64
4.2.3 三次卷积插值算法 65
4.3 图像缩小 66
4.3.1 基于等间隔采样的图像缩小算法 66
4.3.2 基于局部均值的图像缩小算法 67
4.4 习题 67
第5章 图像时频变换 68
5.1 Fourier变换 68
5.1.1 Fourier变换的性质 68
5.1.2 离散Fourier变换 71
5.1.3 二维离散Fourier变换的性质 72
5.2 快速傅里叶变换 73
5.2.1 计算DFT的问题及其改进途径 74
5.2.2 FFT算法及其原理 75
5.3 离散余弦变换 80
5.3.1 一维离散余弦变换 80
5.3.2 利用FFT快速计算DCT 81
5.4 沃尔什-哈达玛变换 82
5.4.1 沃尔什函数与哈达玛矩阵 82
5.4.2 沃尔什-哈达玛变换 83
5.5 K-L变换 84
5.5.1 图像的向量表示和统计参数 84
5.5.2 Cf的特征值和特征向量 85
5.5.3 离散K-L变换及其性质 85
5.6 小波变换 87
5.6.1 从Fourier分析到小波分析 87
5.6.2 小波分析 88
5.6.3 小波变换算法 93
5.7 习题 96
第6章 图像增强 98
6.1 空域增强 98
6.1.1 灰度变换增强 98
6.1.2 直方图变换增强 99
6.1.3 平滑滤波 104
6.1.4 中值滤波 107
6.1.5 空域模板滤波 109
6.2 频域增强 111
6.2.1 巴特沃斯低通滤波 111
6.2.2 巴特沃斯高通滤波 114
6.3 图像锐化 115
6.3.1 罗伯特算子 115
6.3.2 拉普拉斯算子 116
6.3.3 索伯尔算子 116
6.3.4 普瑞维特算子 118
6.3.5 凯西算子 118
6.4 习题 119
第7章 图像恢复 120
7.1 图像退化模型 120
7.1.1 线性系统 120
7.1.2 图像退化模型 122
7.1.3 图像退化模型的离散形式 123
7.1.4 运动模糊的退化模型 126
7.2 图像代数恢复方法 126
7.2.1 无约束代数恢复方法 127
7.2.2 有约束代数恢复方法 128
7.3 图像频域恢复方法 130
7.3.1 逆滤波 130
7.3.2 最小二乘方滤波 132
7.4 其他图像恢复方法 134
7.4.1 人机交互式恢复方法 134
7.4.2 几何畸变校正 136
7.5 习题 138
第8章 图像分割 139
8.1 边缘检测 139
8.1.1 图像边缘与梯度 139
8.1.2 边缘检测算法 141
8.2 图像阈值法 147
8.2.1 阈值分割原理 147
8.2.2 最佳阈值分割算法 148
8.2.3 Otsu阈值分割算法 150
8.2.4 基于熵的二值化方法 150
8.3 基于区域的分割 153
8.3.1 区域生长法 153
8.3.2 区域分裂与合并 155
8.4 霍夫变换 157
8.4.1 直线的检测 157
8.4.2 广义Hough变换检测曲线 159
8.5 习题 160
第9章 图像特征提取与分析 162
9.1 几何特征 162
9.1.1 位置和面积 162
9.1.2 距离 163
9.2 形状特征 164
9.2.1 区域外部空间域分析 164
9.2.2 区域内部空间域分析 165
9.2.3 区域内部变换分析 167
9.3 边界特征 169
9.3.1 链码描述 170
9.3.2 傅里叶描述子 172
9.3.3 边界提取与外轮廓跟踪 173
9.4 图形细化 174
9.4.1 细化算法1 174
9.4.2 细化算法2 175
9.5 纹理分析 176
9.5.1 统计法 176
9.5.2 用空间自相关函数作纹理测度 178
9.5.3 频谱法 178
9.5.4 联合概率矩阵法 178
9.6 习题 180
第10章 图像形态学 181
10.1 二值图像形态学 181
10.1.1 基本概念 181
10.1.2 基本运算 183
10.1.3 击中与未击中变换 185
10.1.4 二值图像形态学的应用 187
10.2 灰度图像形态学 191
10.2.1 基本运算 191
10.2.2 实用算法 191
10.3 习题 193
第11章 模式识别 195
11.1 概论 195
11.1.1 模式识别及其方法 195
11.1.2 模式的描述方法与识别系统 196
11.1.3 图像识别 199
11.2 模板匹配分类器 200
11.2.1 特征类设计 200
11.2.2 模板匹配分类法 201
11.3 基于概率统计的Bayes分类器 202
11.3.1 Bayes方法 203
11.3.2 手写数字的分类问题算法 204
11.4 感知器算法与最小均方误差算法 205
11.4.1 感知器算法 205
11.4.2 最小均方误差算法 210
11.5 习题 211
第12章 图像压缩 213
12.1 图像压缩概论 213
12.1.1 图像编码的必要性 213
12.1.2 图像压缩的可能性 213
12.1.3 图像编码分类 214
12.2 RAW图像的读写与压缩 215
12.2.1 RAW图像的读写 215
12.2.2 RAW图像的压缩试验 216
12.3 数据压缩算法 217
12.3.1 哈夫曼编码 217
12.3.2 游程编码 218
12.3.3 LZW压缩算法 220
12.4 JPEG图像文件与压缩 223
12.4.1 JPEG图像文件格式 223
12.4.2 JPEG 2000静态图像压缩标准 228
12.5 习题 229
第13章 分形图像压缩 231
13.1 分形简介 231
13.1.1 几个著名分形 231
13.1.2 分形维数 233
13.1.3 分形空间 234
13.2 确定性迭代函数系统 236
13.2.1 迭代函数系统 236
13.2.2 拼贴定理与IFS编码方法 238
13.2.3 二值图像IFS编码方法 240
13.3 随机迭代函数系统 241
13.3.1 随机IFS方法 242
13.3.2 随机迭代算法 243
13.4 全自动分形图像编码方法 245
13.4.1 分形图像压缩方法 245
13.4.2 分形图像压缩编码算法的改进 248
13.5 习题 251
第14章 图像加密 252
14.1 空域图像加密 252
14.1.1 Arnold变换置乱算法 253
14.1.2 Logistic混沌置乱算法 257
14.1.3 序列加密算法 261
14.2 频域图像加密 262
14.2.1 DCT频域Arnold置乱算法 262
14.2.2 沃尔什-哈达玛变换域混沌置乱算法 263
14.2.3 DWT频域Logistic混沌置乱算法 264
14.3 习题 265
第15章 图像数字水印 268
15.1 数字水印基础 268
15.1.1 概论 268
15.1.2 数字水印的分类 269
15.1.3 数字水印系统的组成 270
15.1.4 数字水印的攻击 271
15.1.5 数字水印设计和产生 272
15.2 空域数字水印 275
15.2.1 最低有效位水印算法 276
15.2.2 双集法 278
15.3 频域数字水印 281
15.3.1 基于扩频的数字水印技术 281
15.3.2 抖动调制算法 283
15.4 习题 286
附录 常用符号 287
参考文献 290