1.1 引言 1
第1章 绪论 1
1.2 数字图像概述 2
1.2.1 图像和数字图像 2
1.2.2 图像技术和图像工程 4
1.3 数字图像处理的重要性 5
1.4 数字图像处理的应用领域 5
1.5 数字图像处理的基本步骤 9
1.6.1 图像处理和分析系统 11
1.6.2 图像的采集 11
1.6 数字图像处理系统 11
1.6.3 图像的显示 13
1.6.4 图像的存储 13
1.6.5 图像通信 14
1.6.6 图像处理和分析 14
小结 14
练习一 15
一、选择题 15
二、思考题 15
三、上机题 15
2.1.1 人眼成像 16
2.1 人眼视觉和色彩空间 16
第2章 数字图像基础 16
2.1.2 亮度适应和区分 17
2.1.3 颜色基础 19
2.1.4 色彩空间 19
2.2 数字图像文件的存储格式 21
2.2.1 BMP格式的图像文件 21
2.2.2 TIFF格式的图像文件 22
2.2.3 GIF格式的图像文件 22
2.2.4 JPEG格式的图像文件 23
2.2.5 TGA格式的图像文件 23
2.2.6 PCX格式的图像文件 24
2.3 数字图像表示 26
2.4 空间和灰度级分辨率 27
2.5 放大和收缩数字图像 30
2.6 像素间的基本关系 31
2.6.1 像素的邻域 31
2.6.2 像素的连通性 32
2.6.3 距离量度 33
2.7 算术和逻辑运算 34
2.7.1 算术运算 34
2.7.2 逻辑运算 37
2.8 坐标变换 38
小结 39
练习二 40
一、选择题 40
二、思考题 40
三、上机题 40
第3章 线性系统 41
3.1 引言 41
3.2.1 调谐信号 43
3.2.2 对调谐输入的响应 43
3.2 调谐信号与复信号 43
3.2.3 调谐信号与正弦性信号 44
3.2.4 传递函数 45
3.3 卷积 45
3.3.1 卷积的由来 45
3.3.2 一维卷积 46
3.3.3 离散一维卷积 48
3.3.4 二维卷积 49
3.3.5 离散二维卷积 50
3.4.1 矩形脉冲 52
3.4.2 三角脉冲 52
3.3.6 卷积的应用 52
3.4 一些有用函数 52
3.4.3 高斯脉冲 53
3.4.4 冲激函数 54
3.4.5 阶跃函数 56
3.5 卷积滤波 57
3.5.1 平滑 57
3.5.2 边缘增强 58
小结 58
练习三 59
一、选择题 59
三、上机题 60
二、思考题 60
第4章 傅立叶变换 61
4.1 傅立叶变换的概念 61
4.1.1 连续傅立叶变换 62
4.1.2 傅立叶变换的存在性 63
4.1.3 傅立叶级数的展开 64
4.1.4 离散傅立叶变换 65
4.1.5 快速傅立叶变换（FFT） 66
4.1.6 一些常用的傅立叶变换 67
4.2 傅立叶变换的性质 67
4.2.1 对称性 67
4.2.2 加法定理 69
4.2.4 卷积定理 70
4.2.3 位移定理 70
4.2.5 相似性定理 71
4.2.6 Rayleigh定理 72
4.3 线性系统和傅立叶变换 73
4.3.1 线性系统术语 73
4.3.2 线性系统辨识 74
4.3.3 正弦型分解 76
4.4 二维傅立叶变换 79
4.4.1 二维傅立叶变换的定义 79
4.3.4 复频率 79
4.4.2 二维离散傅立叶变换（DFT） 80
4.4.3 二维傅立叶变换的矩阵表示 81
4.4.4 二维傅立叶变换的性质 81
4.4.5 圆对称和Hankel变换 84
4.5 相关性和能量谱概念 86
4.5.1 互相关 86
4.5.2 自相关 86
4.5.3 能量谱（功率谱） 87
4.6 傅立叶变换性质总结 87
小结 88
三、上机题 89
二、思考题 89
练习四 89
一、选择题 89
第5章 采样数据处理 90
5.1 预备知识 90
5.2 采样和插值 92
5.2.1 使用Shah函数采样及其频谱 92
5.2.2 采样定理 93
5.2.3 欠采样与混叠效应 94
5.2.4 内插 95
5.2.5 采样与欠采样分析 95
5.3.2 频域上截取 97
5.3 频谱计算 97
5.3.1 时域中截取 97
5.3.3 频谱计算 98
5.4 混叠 98
5.4.1 混叠的不可避免性 98
5.4.2 混叠误差的上界 99
5.4.3 频谱分辨率 99
5.5 截取 100
5.6 数字处理简介 101
小结 103
5.7 混叠误差的控制 103
练习五 104
一、选择题 104
二、思考题 104
三、上机题 104
第6章 离散图像变换 105
6.1 线性变换 105
6.1.1 一维离散线性变换 105
6.1.2 酉变换 106
6.1.3 二维离散线性变换 107
6.2.2 基图像 108
6.2.1 基函数 108
6.2 基函数和基图像 108
6.3 正弦型变换和方波型变换 109
6.3.1 正弦型变换 109
6.3.2 方波型变换 110
6.4 基于特征向量的变换 113
6.4.1 特征分析 113
6.4.2 主分量分析（PCA） 113
6.4.3 卡胡南－列夫变换（K-L变换）的应用 115
6.5 变换域滤波 119
6.5.1 边、线和点的检测 119
一、选择题 120
练习六 120
6.5.2 滤波器设计 120
小结 120
二、思考题 121
三、上机题 121
第7章 滤波器设计 122
7.1 低通滤波器 122
7.1.1 常用低通滤波器 122
7.1.2 空间域 123
7.2.1 理想的带通滤波器 124
7.2 带通或带阻滤波器 124
7.1.4 高频截止 124
7.1.3 频域 124
7.2.2 理想带阻滤波器 125
7.2.3 通用带通滤波器 126
7.3 高频增强滤波器 126
7.3.1 高斯差分（DOG）滤波器 127
7.3.2 设计高通滤波器的经验规则 128
7.4 最优线性滤波器设计 129
7.4.1 随机变量 131
7.4.2 维纳滤波器 131
7.4.3 维纳滤波器举例 135
7.4.4 匹配检测器（Matched Detector） 138
7.4.5 匹配检测器举例 141
7.4.6 通过求平均值降噪 142
7.4.7 一个实例（血管造影术） 143
7.5 排序统计滤波器 145
7.5.1 中值滤波器 145
7.5.2 滤波模板因子 146
7.5.3 其他排序统计滤波器——第X百分点的滤波器 146
小结 146
二、思考题 147
三、上机题 147
练习七 147
一、选择题 147
第8章 小波分析 149
8.1 引言 149
8.2 傅立叶变换的局限性 150
8.3 连续Wavelet变换 152
8.4 离散小波变换 153
8.5 多分辨率分析 154
8.5.1 多分辨率分析 154
8.5.2 Mallat塔式算法 155
8.5.3 图像的小波特性 157
8.6 维小波变换 160
8.7 小波变换的应用 161
小结 161
练习八 162
一、选择题 162
二、思考题 162
三、上机题 162
9.1 灰度直方图 163
9.1.1 灰度直方图的概念 163
第9章 图像的灰度直方图及基本运算 163
9.1.2 二维直方图 165
9.1.3 直方图的性质 165
9.2 直方图的用途 165
9.2.1 数字化参数 165
9.2.2 图像二值化边界阈值选择 165
9.2.3 综合光密度 166
9.3 点运算 167
9.3.1 点运算的应用 167
9.3.2 点运算的种类 168
9.4 点运算和直方图 169
9.5.1 直方图均衡化 170
9.5 点运算的应用 170
9.5.2 直方图匹配 173
小结 173
练习九 173
一、选择题 173
二、思考题 173
三、上机题 174
第10章 图像分割 175
10.1 图像的不连续性的检测 175
10.1.1 点检测 176
10.1.2 线条检测 177
10.1.3 边缘检测 178
10.1.4 组合检测 184
10.2 边缘连接和边界检测 187
10.2.1 局部处理 187
10.2.2 运用Hough变换进行全局处理 188
10.2.3 运用图论技术进行全局处理 190
10.3 阈值处理 192
10.3.1 基础 193
10.3.2 简单的全局阈值 194
10.3.3 基本自适应阈值 195
10.3.4 最佳全局阈值和自适应阈值 195
10.3.5 利用边界特性改进直方图和局部阈值处理 197
10.4 基于区域的分割 198
10.4.1 基本公式 198
10.3.6 基于不同变量的阈值 198
10.4.2 区域生长 199
10.4.3 区域分裂与合并 200
10.5 基于形态学分水岭的分割 201
10.5.1 基本概念 202
10.5.2 水坝构造 203
10.5.3 分水岭分割算法 204
10.5.4 应用标记 206
10.6.1 空域分割技术 207
10.6 运动在图像分割中的运用 207
10.6.2 频域技术 211
小结 214
练习十 214
一、选择题 214
二、思考题 215
三、上机题 216
第11章 基于形态学的图像处理 217
11.1 基本概念 217
11.1.1 集合论的几个基本概念 217
11.2.1 膨胀 219
11.1.2 二值图像的逻辑运算 219
11.2 膨胀与腐蚀 219
11.2.2 腐蚀 220
11.2.3 膨胀与腐蚀的对偶性 221
11.3 开启与闭合 222
11.3.1 开启 222
11.3.2 闭合 223
11.5 几个基本的形态学算法 225
11.5.1 连接约定方式 225
11.4 击中与击不中变换 225
11.3.3 开启与闭合的对偶性 225
11.5.2 对象标注 227
11.5.3 边界提取 228
11.5.4 区域填充 229
11.5.5 细化 230
11.5.6 粗化 230
11.5.7 抽骨架 231
11.6 灰度图像扩展 232
小结 232
练习十一 232
一、选择题 232
三、上机题 233
二、思考题 233
第12章 图像压缩技术简介 234
12.1 绪论 234
12.1.1 数据的压缩 234
12.1.2 数据压缩的必要性 234
12.1.3 压缩的条件 235
12.1.4 数据冗余 235
12.1.5 数据压缩的标准和应用 236
12.2 数据压缩算法 237
12.3 无损压缩技术 237
12.3.2 统计编码方法（不定长编码） 238
12.3.1 基于字典的技术（定长编码） 238
12.4 有损压缩技术 240
12.4.1 标量量化（对应矢量量化） 240
12.4.2 率失真函数理论 240
小结 241
练习十二 241
一、选择题 241
二、思考题 241
三、上机题 241
第13章 彩色图像处理 242
13.1 人眼视觉原理及彩色基础 242
13.2 彩色模型和彩色坐标转换 244
13.2.1 XYZ计色体系 245
13.2.2 UCS均匀色标体系 246
13.2.3 RGB彩色模型 246
13.2.4 CMY、CMYK彩色模型 249
13.2.5 HSI模型 250
13.2.6 RGB到HSI彩色模型的转换 252
13.2.7 HSI到RGB彩色模型的转换 252
13.3 彩色变换 253
13.3.1 公式 253
13.3.2 补色 255
13.3.3 彩色分层 256
13.3.4 彩色平衡 257
13.3.5 直方图处理 258
13.4 平滑和锐化 259
13.4.1 彩色图像的平滑 259
13.4.2 彩色图像锐化 260
13.5 彩色分割 261
13.5.1 HSI彩色空间分割 261
13.5.2 RGB彩色空间分割 262
13.5.3 彩色图像的边缘检测 264
13.6.1 伪彩色处理 267
13.6 伪彩色和假彩色处理 267
1 3.6.2 假彩色处理 268
13.7 彩色图像的噪声 268
13.8 彩色图像的压缩 270
小结 270
练习十三 271
一、选择题 271
二、思考题 271
三、上机题 272
14.1 模式识别和模式的概念 273
第14章 模式识别初步 273
14.2 模式识别系统 274
14.3 关于模式识别的一些基本问题 275
14.4 模式识别简介 277
14.4.1 简介 277
14.4.2 特征选择 278
小结 280
练习十四 281
一、选择题 281
二、思考题 281
三、上机题 281
参考文献 282