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 2
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 5
1.2.1数字图像的表示 5
1.2.2数字图像的主要类型 6
1.2.3分辨率 7
1.2.4数字图像的主要研究内容 7
1.2.5数字图像处理的特点 8
1.3数字图像处理系统 9
1.3.1图像输入设备 9
1.3.2图像输出设备 11
1.3.3图像存储介质 12
1.3.4主机 12
习题 12
第二章 图像处理的光学与视觉基础知识 13
2.1视觉基础 13
2.1.1人眼构造 13
2.1.2图像的形成 14
2.1.3视觉功能 15
2.1.4光觉和色觉 16
2.1.5视觉特性研究 16
2.2光学基础知识 18
2.3色度学原理与颜色模型 19
2.3.1色彩的基本属性 20
2.3.2三基色原理 21
2.3.3颜色模型 22
2.4亮度和颜色感觉的视觉特征 25
2.4.1刺激强度与人眼感觉 25
2.4.2亮度适应和颜色适应 25
2.4.3颜色对比 25
2.4.4亮度和颜色视觉的恒常性 26
2.4.5颜色错觉 27
2.5视觉模型 27
2.5.1点扩散函数和调制转移函数 27
2.5.2空间深度感与立体视觉 28
习题 30
第三章 图像的数字化 31
3.1图像数字化器 31
3.2电视信号基础 32
3.2.1摄像与显像方式 33
3.2.2扫描与同步 34
3.2.3模拟彩色电视 35
3.3图像的数字化 36
3.3.1采样 36
3.3.2量化 37
3.3.3采样、量化参数与数字化图像间的关系 39
3.4图像文件格式 39
3.4.1 BMP图像文件格式 39
3.4.2 GIF文件格式 41
3.4.3 TIFF文件格式 41
3.4.4 JPEG文件格式 42
习题 43
第四章 图像变换 44
4.1二维连续线性系统 44
4.2傅里叶变换 46
4.2.1连续傅里叶变换 46
4.2.2离散傅里叶变换 47
4.2.3二维离散傅里叶变换的性质 48
4.2.4快速傅里叶变换 51
4.2.5傅里叶变换在图像处理中的应用 54
4.3离散余弦变换 54
4.3.1一维离散余弦变换 54
4.3.2二维离散余弦变换 55
4.4离散沃尔什-哈达玛变换 56
4.4.1离散沃尔什变换 56
4.4.2离散哈达玛变换 61
4.4.3离散沃尔什-哈达玛变换 63
4.5基于特征向量的变换——离散K-L变换 64
4.5.1图像的协方差矩阵 64
4.5.2离散K-L变换 65
4.5.3离散K-L变换的基本性质 65
4.6小波变换 67
4.6.1小波分析基础 67
4.6.2连续小波变换 70
4.6.3离散小波变换 72
4.6.4小波变换的多分辨率分析 72
4.6.5图像的小波变换 74
4.6.6提升小波变换 77
4.6.7小波变换的优异性能与应用 78
4.7 S变换 78
4.7.1 S变换的基本原理 79
4.7.2二维信号S变换 81
4.7.3广义S变换 82
4.7.4离散信号广义S变换的算法实现 82
4.7.5 S变换实例分析 84
习题 91
第五章 图像增强 93
5.1灰度变换 93
5.1.1线性拉伸 93
5.1.2分段线性变换 94
5.1.3非线性拉伸 95
5.2直方图修正 96
5.2.1直方图的概念 96
5.2.2直方图均衡 97
5.2.3直方图规定化 100
5.3图像空域平滑 104
5.3.1邻域平均 104
5.3.2梯度倒数加权滤波 105
5.3.3中值滤波 106
5.3.4多帧累加平均 108
5.4图像锐化 109
5.4.1梯度法 109
5.4.2 Laplacian算子 112
5.5频域滤波增强 113
5.5.1低通滤波 113
5.5.2高通滤波 116
5.6彩色图像增强 117
5.6.1假彩色图像处理 117
5.6.1伪彩色增强 118
习题 121
第六章 图像复原 123
6.1图像退化 123
6.1.1图像退化的原因及图像复原的意义 123
6.1.2连续图像退化的数学模型 125
6.1.3离散图像退化的数学模型 126
6.2非约束复原 128
6.2.1非约束复原的基本原理 128
6.2.2逆滤波复原 128
6.2.3均匀直线运动引起模糊的去除 130
6.3约束复原 131
6.3.1约束复原的基本原理 131
6.3.2维纳滤波方法复原 131
6.3.3平滑度约束最小平方滤波 134
6.4非线性复原方法 135
6.4.1最大后验复原 135
6.4.2最大熵复原 136
6.4.3投影复原 137
6.4.4同态滤波复原 138
6.5盲图像复原 139
6.5.1直接测量法 139
6.5.2间接估计法 139
6.6几何失真校正 141
6.6.1典型的几何失真 141
6.6.2空间几何坐标变换 142
6.6.3校正空间像素点灰度值的确定 142
习题 144
第七章 图像编码与压缩 145
7.1引言 145
7.1.1图像压缩的概念 145
7.1.2图像压缩的性能评价 146
7.2统计编码 148
7.2.1信息论基础知识 148
7.2.2霍夫曼编码 149
7.2.3游程编码 150
7.2.4算术编码 151
7.3预测编码 153
7.3.1 DPCM编码 153
7.3.2最佳线性预测 154
7.3.3自适应预测编码 156
7.4变换编码 156
7.4.1正交变换的优点 157
7.4.2最佳变换 157
7.4.3子图像尺寸的选择 158
7.4.4系数选择与比特分配 158
7.5压缩新技术进展 159
7.5.1基于小波变换的图像压缩编码 160
7.5.2基于分形技术的压缩编码 162
7.6国际标准介绍 163
7.6.1 JPEG 164
7.6.2 MPEG标准 167
7.6.3 H.261建议、H.263建议和H.264建议 170
习题 172
第八章 图像分割与描述 173
8.1边缘检测 173
8.1.1微分算子 173
8.1.2 Marr算子 175
8.1.3 Canny算子 176
8.2图像阈值分割 179
8.2.1双峰法 181
8.2.2最大方差阈值法 182
8.2.3利用最小误判概率准则 183
8.3区域分割 184
8.3.1区域描述 184
8.3.2区域生长 186
8.3.3分裂-合并 188
8.4 Hough变换 190
8.4.1 Hough变换检测直线 191
8.4.2 Hough变换检测曲线 193
8.4.3广义Hough变换 195
8.5形态学分割 196
8.5.1基本形态学运算 196
8.5.2分水岭分割算法 198
8.6图像特征描述 200
8.6.1不变矩特征 200
8.6.2纹理特征 204
8.6.3角点特征 206
8.6.4 SIFT方法 210
习题 213
第九章 图像融合 214
9.1图像融合概述 214
9.2图像配准 215
9.2.1图像配准基本理论及方法 215
9.2.2图像配准定义 217
9.2.3图像配准的空间变换模型原理 218
9.2.4变换模型配准参数求解 219
9.2.5重采样 220
9.3图像融合方法 220
9.3.1常用的融合方法 220
9.3.2基于提升小波变换的图像融合 223
9.3.3基于人眼视觉特性的图像融合 227
9.4图像融合质量的评价 229
9.4.1基于信息量的评价 230
9.4.2基于统计特性的评价 231
9.4.3基于信噪比的评价 231
9.4.4基于梯度值的评价 232
9.4.5基于光谱信息的评价 232
9.4.6基于小波能量的评价 232
9.4.7评价指标的选取 233
9.5多光谱图像融合 233
习题 234
第十章 光电成像系统 236
10.1光电成像 236
10.1.1光电成像对人类视觉的延伸 236
10.1.2光电成像系统的基本构成 237
10.1.3光学滤波系统及其应用 240
10.2光电图像传感器 243
10.2.1电荷耦合器件CCD 243
10.2.2 CMOS图像传感器 245
10.2.3红外焦平面器件 247
10.3红外成像系统 248
10.3.1红外基础理论 248
10.3.2红外热像仪原理与发展 249
10.4微光成像技术 251
10.4.1夜天辐射 251
10.4.2微光像增器件 252
10.4.3微光夜视仪概述 253
10.4.4主动红外夜视仪 253
10.4.5基于红外和微光的夜视技术比较 254
10.5光电对抗 255
10.5.1光电对抗简介 255
10.5.2光电侦察告警技术 256
10.5.3光电干扰技术和装备 258
10.5.4光电隐身技术 259
习题 260
第十一章 运动目标检测与成像跟踪 261
11.1引言 261
11.2运动目标检测方法 262
11.2.1静止背景下的运动目标检测 262
11.2.2光流法 266
11.2.3块匹配方法 269
11.3运动目标跟踪方法 272
11.3.1波门跟踪 273
11.3.2相关跟踪 276
11.3.3卡尔曼滤波跟踪 278
11.4粒子滤波目标跟踪 281
11.4.1状态模型与观测模型 281
11.4.2贝叶斯递归滤波 281
11.4.3粒子滤波器原理 282
11.4.4粒子滤波跟踪模型 284
11.4.5图像序列跟踪试验 286
11.5智能跟踪策略与跟踪置信度 288
习题 289
第十二章 红外图像处理及应用 290
12.1红外成像机理 290
12.1.1设备红外辐射分布图 290
12.1.2红外成像光学系统 290
12.1.3红外成像探测 291
12.1.4红外成像系统中的综合特性 292
12.1.5信息处理 295
12.2红外图像处理 295
12.2.1红外图像增强 296
12.2.2红外图像的非均匀校正 302
12.3红外热成像系统应用介绍 307
12.3.1电路故障的红外热成像诊断 307
12.3.2飞机涡轮发动机叶片红外热波无损探伤系统 310
12.3.3红外末敏系统 313
习题 318
参考文献 319