图像处理和分析教程（微课版 第3版）

第1章 绪论\t1
1．1　图像概述　1
1．1．1　基本概念和术语　1
1．1．2　不同波段的图像示例　2
1．1．3　不同类型的图像示例　5
1．1．4　图像应用的领域　9
1．2　图像工程概述　10
1．2．1　图像工程的3个层次　10
1．2．2　相关学科　11
1．2．3　图像处理分析系统的组成　12
1．3　图像表示和显示　12
1．3．1　图像和像素的表示　12
1．3．2　图像显示　14
1．4　图像存储与格式　16
1．4．1　图像存储器件　16
1．4．2　图像文件格式　17
1．5　本书内容提要　18
1．5．1　图像技术分类和选取　18
1．5．2　图像处理和图像分析　19
1．5．3　如何学习使用本书　20
总结和复习　22
第2章　图像采集　24
2．1　几何成像模型　24
2．1．1　投影成像几何　25
2．1．2　基本成像模型　26
2．1．3　一般成像模型　28
2．2　亮度成像模型　30
2．3　采样和量化　31
2．3．1　空间分辨率和幅度分辨率　31
2．3．2　图像质量与采样和量化　33
2．4　像素间联系　35
2．4．1　像素邻域　35
2．4．2　像素间距离　36
2．5　图像坐标变换和应用　38
2．5．1　基本坐标变换　38
2．5．2　仿射变换　40
2．5．3　几何失真校正　41
总结和复习　44
第3章　空域图像增强　46
3．1　灰度映射　46
3．1．1　灰度映射原理　47
3．1．2　灰度映射示例　48
3．2　图像运算　49
3．2．1　算术运算　49
3．2．2　逻辑运算　52
3．3　直方图修正　53
3．3．1　直方图均衡化　53
3．3．2　直方图规定化　57
3．4　空域滤波　60
3．4．1　原理和分类　60
3．4．2　线性平滑滤波器　61
3．4．3　线性锐化滤波器　63
3．4．4　非线性平滑滤波器　63
3．4．5　非线性锐化滤波器　66
总结和复习　67
第4章　频域图像增强　69
4．1　傅里叶变换　69
4．1．1　2-D傅里叶变换　70
4．1．2　傅里叶变换定理　71
4．1．3　傅里叶变换特性　73
4．2　低通滤波器　74
4．2．1　理想低通滤波器　74
4．2．2　实用低通滤波器　76
4．3　高通滤波器　78
4．3．1　基本高通滤波器　78
4．3．2　特殊高通滤波器　79
4．4　带阻带通滤波器　81
4．4．1　带阻滤波器　81
4．4．2　带通滤波器　82
4．4．3　陷波滤波器　83
4．4．4　交互消除周期噪声　84
4．5　同态滤波器　85
4．6　空域技术与频域技术　87
4．6．1　空域技术的频域分析　87
4．6．2　空域或频域技术的选择　88
总结和复习　89
第5章　图像恢复　91
5．1　图像退化和噪声　92
5．1．1　图像退化示例　92
5．1．2　基本退化模型　93
5．1．3　典型噪声　94
5．1．4　噪声概率密度函数　95
5．2　空域噪声滤波器　97
5．2．1　均值滤波器　97
5．2．2　排序统计滤波器　99
5．3　组合滤波器　100
5．3．1　混合滤波器　100
5．3．2　选择性滤波器　101
5．4　无约束恢复　103
5．4．1　无约束恢复模型　103
5．4．2　逆滤波　103
5．5　有约束恢复　105
5．5．1　有约束恢复模型　105
5．5．2　维纳滤波器　105
5．6　图像修补　106
5．6．1　图像修补原理　107
5．6．2　图像修补示例　107
5．7　图像超分辨率　109
5．7．1　基本模型　109
5．7．2　基于单幅图像的超分辨率
复原　110
5．7．3　基于多幅图像的超分辨率
重建　111
总结和复习　111
第6章　图像投影重建　114
6．1　投影重建方式　114
6．1．1　透射断层成像　114
6．1．2　发射断层成像　116
6．1．3　反射断层成像　116
6．1．4　电阻抗断层成像　117
6．1．5　磁共振成像　118
6．2　投影重建原理　119
6．2．1　基本模型　119
6．2．2　拉东变换　119
6．2．3　逆投影　121
6．3　傅里叶反变换重建　122
6．3．1　基本步骤和定义　122
6．3．2　傅里叶反变换重建公式　123
6．3．3　头部模型重建　125
6．4　卷积逆投影重建　126
6．4．1　连续公式推导　126
6．4．2　离散计算　127
6．4．3　扇束投影重建　128
6．5　级数展开重建　130
6．5．1　重建模型　130
6．5．2　代数重建技术　131
6．5．3　级数法的一些特点　132
6．6　迭代变换重建　133
总结和复习　134
第7章　图像编码基础　136
7．1　图像压缩和数据冗余　136
7．1．1　图像压缩原理　137
7．1．2　数据冗余类型　137
7．2　图像保真度　140
7．2．1　客观保真度准则　140
7．2．2　主观保真度准则　141
7．3　编码定理　142
7．3．1　信息和信源描述　142
7．3．2　无失真编码定理　142
7．4　变长编码　144
7．4．1　哥伦布编码　144
7．4．2　香农-法诺编码　145
7．4．3　哈夫曼编码　146
7．4．4　算术编码　149
7．5　位平面编码　151
7．5．1　位面分解　151
7．5．2　位面编码　153
总结和复习　156
第8章　图像编码技术和标准　158
8．1　预测编码　158
8．1．1　无损预测编码　158
8．1．2　有损预测编码　160
8．2　余弦变换编码　163
8．2．1　离散余弦变换　164
8．2．2　基于DCT的编码　166
8．3　小波变换编码　168
8．3．1　小波变换基础　168
8．3．2　离散小波变换　170
8．3．3　基于DWT的编码　171
8．3．4　基于提升小波的编码　172
8．4　图像压缩国际标准　173
8．4．1　二值图像压缩国际标准　173
8．4．2　灰度图像压缩国际标准　174
总结和复习　178
第9章　图像信息安全　180
9．1　水印原理和特性　180
9．1．1　水印的嵌入和检测　181
9．1．2　水印的两个重要特性　182
9．1．3　水印的分类方法　182
9．2　变换域图像水印　184
9．2．1　DCT域图像水印　184
9．2．2　DWT域图像水印　187
9．3　图像认证和取证　190
9．3．1　基本概念　190
9．3．2　图像可逆认证　192
9．3．3　图像被动取证　192
9．3．4　图像取证示例　193
9．3．5　图像反取证　194
9．4　图像信息隐藏　196
9．4．1　信息隐藏技术分类　196
9．4．2　基于迭代混合的图像隐藏　197
总结和复习　200
第10章　图像分割　202
10．1　定义和技术分类　202
10．1．1　图像分割定义　202
10．1．2　图像分割技术分类　203
10．2　并行边界技术　203
10．2．1　边缘及检测原理　203
10．2．2　一阶导数算子　204
10．2．3　二阶导数算子　205
10．2．4　边界闭合　209
10．3　串行边界技术　210
10．3．1　图搜索　210
10．3．2　动态规划　211
10．4　并行区域技术　213
10．4．1　原理和分类　213
10．4．2　全局阈值的选取　214
10．4．3　局部阈值的选取　216
10．4．4　动态阈值的选取　218
10．5　串行区域技术　219
10．5．1　区域生长　220
10．5．2　分裂合并　221
总结和复习　222
第11章　目标表达和描述　225
11．1　目标标记　225
11．2　基于边界的表达　227
11．2．1　技术分类　227
11．2．2　链码　227
11．2．3　边界段和凸包　229
11．2．4　边界标记　229
11．2．5　多边形　231
11．2．6　地标点　232
11．3　基于区域的表达　233
11．3．1　技术分类　233
11．3．2　空间占有数组　233
11．3．3　四叉树　233
11．3．4　金字塔　234
11．3．5　围绕区域　235
11．3．6　骨架　235
11．4　基于边界的描述　238
11．4．1　简单边界描述符　238
11．4．2　形状数　239
11．4．3　边界矩　240
11．5　基于区域的描述　241
11．5．1　简单区域描述符　241
11．5．2　拓扑描述符　243
11．5．3　不变矩　243
总结和复习　245
第12章　特征提取和测量误差　247
12．1　区域纹理特征及测量　247
12．1．1　统计法　247
12．1．2　结构法　251
12．1．3　频谱法　254
12．2　区域形状特征及测量　256
12．2．1　形状紧凑性　256
12．2．2　形状复杂性　260
12．3　拓扑结构描述参数　262
12．4　特征测量的准确度　263
12．4．1　准确度和精确度　263
12．4．2　影响测量准确度的因素　265
12．4．3　采样密度选取　265
12．4．4　直线长度测量　266
总结和复习　267
第13章　彩色图像处理和分析　270
13．1　基于物理的彩色模型　270
13．1．1　三基色模型　271
13．1．2　三基色相关模型　272
13．2　基于感知的彩色模型　273
13．2．1　HSI模型　273
13．2．2　其他彩色感知模型　276
13．3　伪彩色增强　277
13．4　真彩色增强　279
13．4．1　处理策略　280
13．4．2　彩色单分量增强　280
13．4．3　全彩色增强　282
13．5　彩色图像消噪　284
13．6　彩色图像分割　288
13．6．1　彩色空间的选择　288
13．6．2　彩色图像分割策略　288
总结和复习　289
第14章　视频图像处理和分析　292
14．1　视频表达和格式　292
14．2　运动信息检测　295
14．2．1　基于摄像机模型的检测　296
14．2．2　基于差图像的检测　297
14．3　视频滤波　300
14．3．1　基于运动检测的滤波　300
14．3．2　基于运动补偿的滤波　301
14．3．3　消除匀速直线运动模糊　303
14．4　视频压缩国际标准　304
14．5　背景建模　309
14．5．1　基本原理　309
14．5．2　典型实用方法　310
14．5．3　效果示例　311
总结和复习　312
第15章　数学形态学方法　314
15．1　二值形态学基本运算　314
15．1．1　膨胀和腐蚀　315
15．1．2　开启和闭合　317
15．2　二值形态学组合运算　319
15．2．1　击中-击不中变换　319
15．2．2　组合运算　321
15．3　二值形态学实用算法　324
15．4　灰度形态学基本运算　326
15．4．1　灰度图像排序　326
15．4．2　灰度膨胀和腐蚀　328
15．4．3　灰度开启和闭合　331
15．5　灰度形态学组合运算　332
总结和复习　334
部分思考题和练习题的参考解答　337
参考文献　342
索引　350