第1部分 连续图像特征第1章 连续图像的数学特征 3
1.1 图像表示 3
1.2 二维系统 4
1.2.1 单算子 5
1.2.2 加法线性算子 5
1.2.3 微分算子 8
1.3 二维傅里叶变换 8
1.4 图像随机特征 11
参考文献 15
第2章 心理物理学视觉性质 16
2.1 光感知 16
2.2 眼睛的生理机能 19
2.3 视觉现象 21
2.4 单色视觉模型 24
2.5 彩色视觉模型 29
参考文献 32
第3章 光度学和色度学 35
3.1 光度学 35
3.2 配色 38
3.2.1 加法配色 38
3.2.2 减法配色 41
3.2.3 配色公理 41
3.3 色度学概念 42
3.3.1 彩色视觉模型验证 43
3.3.2 三色值计算 44
3.3.3 亮度计算 46
3.4 三色值变换 47
3.5 彩色空间 50
3.5.1 色度学彩色空间 50
3.5.2 减法彩色空间 59
3.5.3 视频彩色空间 61
3.5.4 非标准彩色空间 67
参考文献 69
第2部分 数字图像特征第4章 图像的采样和重构 75
4.1 图像的采样和重构概念 75
4.1.1 采样确定性的场 75
4.1.2 采样随机图像场 79
4.2 单色图像采样系统 81
4.2.1 采样脉冲效应 81
4.2.2 交叠影响 84
4.3 单色图像重构系统 90
4.3.1 实现技术 90
4.3.2 插值函数 91
4.3.3 不完善的重构滤波器的影响 94
4.4 彩色图像采样系统 97
4.4.1 三滤波器方法 97
4.4.2 Fovean传感器方法 98
4.4.3 Bayer彩色滤波器阵列方法 98
参考文献 102
第5章 图像量化 105
5.1 标量量化 105
5.2 处理量化变量 110
5.3 单色和彩色图像量化 112
5.3.1 单色图像量化 112
5.3.2 彩色图像量化 114
参考文献 118
第3部分 离散二维处理第6章 离散图像数学特征 121
6.1 向量空间图像表示 121
6.2 泛化二维线性算子 122
6.3 图像统计特征 125
6.4 图像概率密度模型 129
6.5 线性算子统计描述 132
参考文献 133
第7章 叠加和卷积 135
7.1 有限区域的叠加和卷积 135
7.1.1 有限区域的叠加和卷积：级数形式 135
7.1.2 有限区域的叠加和卷积：向量空间等式 139
7.2 采样图像的叠加和卷积 141
7.3 循环叠加和卷积 147
7.4 叠加和卷积算子的关系 150
参考文献 152
第8章 酉变换 153
8.1 酉变换概要 153
8.2 傅里叶变换 155
8.3 余弦、正弦及哈特利变换 160
8.3.1 余弦变换 161
8.3.2 正弦变换 161
8.3.3 哈特利变换 164
8.4 Hadamard、Haar和Daubechies变换 164
8.4.1 Hadamard变换 164
8.4.2 Haar变换 165
8.4.3 Daubechies变换 169
8.5 Karhunen-Loeve变换 170
参考文献 172
第9章 线性处理技术 175
9.1 变换域处理 175
9.2 变换域叠加 177
9.3 快速傅里叶变换卷积 181
9.4 傅里叶变换滤波 187
9.4.1 变换函数生成 188
9.4.2 窗口函数 189
9.4.3 离散域变换函数 190
9.5 小生成核卷积 194
参考文献 195
第4部分 图像改进 199
第10章 图像增强 199
10.1 图像对比度处理 199
10.1.1 幅度缩放 200
10.1.2 对比度调整 201
10.1.3 大动态范围的图像幅度缩放 207
10.2 直方图调整 208
10.2.1 非自适应直方图调整 209
10.2.2 自适应直方图调整 214
10.3 噪声去除 216
10.3.1 线性噪声去除 217
10.3.2 非线性噪声去除 222
10.4 边缘锐化 230
10.4.1 线性边缘锐化 230
10.4.2 统计差分 233
10.5 彩色图像增强 235
10.5.1 自然彩色图像增强 235
10.5.2 伪彩色 237
10.5.3 假彩色 238
10.6 多光谱图像增强 241
参考文献 244
第11章 图像恢复模型 248
11.1 常规图像恢复模型 248
11.2 光学系统模型 250
11.3 拍摄过程模型 253
11.3.1 单色摄影技术 253
11.3.2 彩色照片 256
11.4 离散图像恢复系统 259
参考文献 263
第12章 图像恢复技术 264
12.1 传感器和显示器的点非线性校正 264
12.1.1 传感器点非线性校正 264
12.1.2 显示器点非线性校正 267
12.2 连续图像信号的空域滤波恢复 269
12.2.1 逆滤波 270
12.2.2 维纳滤波器 271
12.2.3 参数估计滤波器 274
12.2.4 离散图像中的应用 275
12.3 伪逆空间图像恢复 279
12.3.1 伪逆：图像模糊 279
12.3.2 伪逆矩阵：图像模糊及加性噪声 282
12.3.3 伪逆计算算法 285
12.4 SVD伪逆空域图像恢复 288
12.5 统计估计空域图像恢复 292
12.5.1 回归空域统计图像恢复 293
12.5.2 维纳估计空域图像恢复 293
12.6 有约束图像恢复 297
12.6.1 平滑方法 297
12.6.2 有约束恢复技术 298
12.7 盲图像恢复 299
12.7.1 直接测量方法 300
12.7.2 间接估计方法 300
12.8 多平面图像恢复 305
参考文献 307
第13章 图像的几何变换 311
13.1 基本的几何方法 311
13.1.1 平移 312
13.1.2 缩放 312
13.1.3 旋转 313
13.1.4 一般化的线性几何变换 313
13.1.5 仿射变换 315
13.1.6 可分离的旋转 315
13.1.7 极坐标变换 318
13.2 空间扭曲 321
13.3 透视变换 324
13.4 相机成像模型 327
13.5 几何图像重采样 330
13.5.1 插值方法 330
13.5.2 卷积 331
参考文献 334
第5部分 图像分析 339
第14章 形态学图像处理 339
14.1 二值图像的连通性 339
14.2 二值图像的击中-击不中变换 341
14.2.1 加性算子 342
14.2.2 减性算子 345
14.2.3 绝大多数变黑算子 346
14.3 二值图像的收缩、细化、轮廓化和粗化 347
14.3.1 二值图像的收缩 347
14.3.2 二值图像的细化 351
14.3.3 二值图像的轮廓化 353
14.3.4 二值图像的粗化 356
14.4 二值图像的广义膨胀和腐蚀 356
14.4.1 广义膨胀 357
14.4.2 广义腐蚀 360
14.4.3 广义膨胀和腐蚀的特性 362
14.4.4 结构元素分解 363
14.5 二值图像的闭合运算和开启运算 366
14.6 灰度图像的形态学操作 368
14.6.1 灰度图像的膨胀和腐蚀 368
14.6.2 灰度图像的闭运算和开运算 370
14.6.3 条件化灰度图像的形态学运算 372
参考文献 372
第15章 边缘检测 374
15.1 边缘、线、点模型 374
15.2 一阶导数边缘检测 377
15.2.1 正交方向上的梯度计算 378
15.2.2 边缘模板梯度生成 388
15.2.3 阈值选择 391
15.2.4 形态学预处理 394
15.3 二阶导数边缘检测 395
15.3.1 拉普拉斯边缘检测 395
15.3.2 拉普拉斯零点检测 399
15.3.3 有向二阶导数边缘检测 400
15.4 边缘检测曲线拟合 405
15.5 边缘检测性能描述 406
15.5.1 边缘检测概率 406
15.5.2 边缘方向检测 407
15.5.3 边缘检测局部化 408
15.5.4 边缘检测品质因数 411
15.6 彩色图像边缘检测 417
15.7 线和点的检测 424
参考文献 425
第16章 图像特征提取 428
16.1 图像特征评估 428
16.2 幅度特征 429
16.3 变换系数特征 433
16.4 纹理定义 435
16.5 视觉纹理识别 437
16.5.1 Julesz纹理场 438
16.5.2 Pratt、Faugeras和Gagalowicz纹理场 440
16.6 纹理特征 444
16.6.1 傅里叶频谱方法 444
16.6.2 边缘检测方法 445
16.6.3 自相关方法 445
16.6.4 相关消除方法 446
16.6.5 相关矩阵法 450
16.6.6 微结构法 452
16.6.7 Gabor滤波器方法 456
16.6.8 变换与小波方法 457
16.6.9 奇异值分解法 458
参考文献 460
第17章 图像分割 463
17.1 幅度分割方法 463
17.1.1 双水平亮度阈值分割 463
17.1.2 多水平亮度阈值分割 465
17.1.3 多水平彩色元素阈值分割 468
17.1.4 幅度投影 469
17.2 聚类分割方法 470
17.3 区域分割方法 472
17.3.1 区域增长 472
17.3.2 分离-合并区域方法 474
17.3.3 分水岭方法 475
17.4 边界检测 476
17.4.1 曲线拟合边缘连接 476
17.4.2 启发式边缘连接方法 479
17.4.3 霍夫变换边缘连接 480
17.4.4 弯曲边界检测 488
17.5 纹理分割 489
17.6 分割段标记 491
参考文献 493
第18章 形状分析 500
18.1 拓扑特性 500
18.2 距离、周长和面积的测量 501
18.2.1 距离测量 501
18.2.2 周长和面积测量 502
18.2.3 位四边形 504
18.2.4 几何特性 505
18.3 空间矩 507
18.3.1 离散图像空间矩 507
18.3.2 Hu不变量矩 513
18.3.3 非几何空间矩 514
18.4 形状方位描述子 514
18.5 傅里叶描述子 516
18.6 细化和绘制轮廓 518
参考文献 518
第19章 图像的检测和配准 522
19.1 模板匹配 522
19.2 连续图像的匹配滤波 525
19.2.1 确定性连续图像的匹配滤波 525
19.2.2 随机连续图像的匹配滤波 528
19.3 离散图像的匹配滤波 530
19.4 图像配准 531
19.4.1 平移性失调检测 532
19.4.2 缩放和旋转失调检测 539
19.4.3 广义失调检测 539
19.4.4 高级图像配准方法 541
参考文献 541
第6部分 图像处理软件第20章 PIKS图像处理软件 547
20.1 PIKS功能概述 547
20.1.1 PIKS成像模型 547
20.1.2 PIKS数据对象 548
20.1.3 PIKS算子、工具、应用程序和机制 550
20.1.4 PIKS算子模型 559
20.1.5 PIKS应用程序界面 566
20.1.6 PIKS一致性能力集合 567
20.2 PIKS科学工具综述 568
20.2.1 PIKS科学工具的非图像数据对象 568
20.2.2 PIKS核心图像数据对象 572
20.2.3 PIKS科学工具C语言联编 572
参考文献 575
第21章 PIKS图像处理编程练习 576
21.1 程序生成练习 576
21.2 图像处理练习 577
21.3 色彩空间练习 578
21.4 关注区域练习 579
21.5 图像测试练习 580
21.6 量化练习 581
21.7 卷积练习 582
21.8 酉变换练习 583
21.9 线性处理练习 584
21.10 图像增强练习 584
21.11 图像恢复模型练习 586
21.12 图像恢复练习 587
21.13 几何图像修正练习 588
21.14 形态学图像处理练习 588
21.15 边缘检测练习 590
21.16 图像特征提取练习 590
21.17 图像分割练习 592
21.18 形状分析练习 592
21.19 图像检测和配准练习 592
附录 594
附录A 向量空间代数的概念 594
A.1 向量代数 594
A.2 奇异值矩阵分解 597
A.3 伪逆运算 598
A.4 线性系统的解 600
A.4.1 相容线性系统的解 601
A.4.2 不相容线性系统的近似解 602
参考文献 603
附录B 色彩坐标变换 604
附录C 图像误差测量 607
参考文献 608