內容簡介
本書為“普通高等教育‘十一五’國家級規劃教材”，是在第一版的基礎上精心修訂而成的。本書系統地介紹了數字圖像處理的基本理論、本算法以及在Visual C++6.0平台下進行圖像處理編程的方法。全書共13章，首先介紹了數字圖像處理的特點與發展、數字圖像基礎知識，簡單介紹了在Visual C++6.0環境下進行圖像編程的方法與步驟；在此基礎上，詳細論述了圖像增強、圖像分割與邊緣檢測、圖像的幾何變換、頻域處理、數學形態學及其套用、 彩色圖像處理、圖像特徵與理解、圖像編碼、圖像復原等內容；最後通過3個工程實例闡述了數字圖像處理技術的套用。附錄中給出了圖像處理的數學基礎以及用OpenCV設計圖像處理程式的方法。本書內容系統，重點突出，理論與實踐並重，實例分析循序漸進，可作為高等學校計算機科學與技術專業和其他信息類專業數字圖像處理課程的教材，也可作為數字圖像處理技術開發人員的參考書。
目錄
第1章 概論 1
1.1 數字圖像基本概念 1
1.1.1 圖像及其特點 1
1.1.2 模擬圖像與數字圖像 2
1.2 圖像處理目的、 內容和特點 4
1.2.1 什麼是數字圖像處理 4
1.2.2 圖像處理的目的和意義 4
1.2.3 圖像處理的主要內容 6
1.2.4 數字圖像處理的特點 8
1.3 圖像工程與相關學科 8
1.3.1 圖像工程的內涵 8
1.3.2 相關學科和領域 9
1.4 數字圖像處理系統 10
1.4.1 數字圖像處理系統硬體 10
1.4.2 高速圖像處理卡 12
1.4.3 圖像處理系統軟體 14
1.5 數字圖像處理的套用 16
1.6 數字圖像處理的發展動向 20
習題 20
第2章 數字圖像處理基礎 22
2.1 圖像數位化技術 22
2.1.1 採樣 23
2.1.2 量化 24
2.1.3 採樣與量化參數的選擇 24
2.1.4 圖像數位化設備 26
2.2 數字圖像類型 27
2.2.1 點陣圖 27
2.2.2 點陣圖的有關術語 28
2.3 圖像檔案格式 29
2.3.1 BMP圖像檔案格式 29
2.3.2 其它檔案格式 32
習題 35
第3章 VC++圖像編程基礎 36
3.1 Visual C++可視化編程 36
3.1.1 概述 36
3.1.2 用戶界面 36
3.1.3 框架和文檔-視結構 38
3.1.4 編程基本流程 39
3.2 設計CDibObject類 40
3.2.1 公用方法的設計 41
3.2.2 類屬性的設計 41
3.3 使用CDibObject類 42
3.4 CDibObject類套用實例 42
3.4.1 建立應用程式框架 42
3.4.2 添加訊息映射函式 43
3.4.3 改寫OnFileOpen函式以打開圖像檔案 43
3.4.4 添加CDibObject類對象成員變數 44
3.4.5 為CDipDoc文檔類映射訊息處理函式 45
3.4.6 繪製讀入的圖像 48
習題 50
第4章 圖像增強 51
4.1 灰度變換 51
4.1.1 灰度線性變換 51
4.1.2 分段線性變換 52
4.1.3 非線性變換 53
4.2 直方圖修正 55
4.2.1 直方圖 55
4.2.2 直方圖均衡化 56
4.2.3 直方圖規定化 59
4.3 圖像平滑 61
4.3.1 圖像噪聲 61
4.3.2 模板卷積 61
4.3.3 鄰域平均法 63
4.3.4 中值濾波 63
4.3.5 多幅圖像平均法 66
4.4 圖像銳化 66
4.4.1 微分法 66
4.4.2 非銳化濾波和高增濾波 69
4.5 偽彩色處理 70
4.5.1 灰度分層法 70
4.5.2 灰度變換法 71
4.5.3 頻域濾波法 71
4.6 圖像增強實例 72
4.7 編程實例 73
4.7.1 編程繪製灰度直方圖 73
4.7.2 中值濾波的VC++編程實現 76
4.7.3 圖像平滑的VC++編程實現 77
習題 79
第5章 圖像分割與邊緣檢測 80
5.1 閾值分割 80
5.1.1 概述 80
5.1.2 全局閾值 82
5.1.3 局部閾值 85
5.1.4 動態閾值 86
5.2 基於區域的分割 87
5.2.1 區域生長 87
5.2.2 區域分裂與合併 88
5.3 邊緣檢測 89
5.3.1 微分運算元 89
5.3.2 邊界連線 92
5.3.3 哈夫變換 93
5.4 區域標記與輪廓跟蹤 94
5.4.1 區域標記 94
5.4.2 輪廓提取 95
5.4.3 輪廓跟蹤 95
5.5 分水嶺分割 97
5.6 投影法與差影法 100
5.6.1 投影法 100
5.6.2 差影法 101
5.7 圖像分割實例 103
習題 105
第6章 圖像的幾何變換 106
6.1 幾何變換基礎 106
6.1.1 概述 106
6.1.2 齊次坐標 107
6.1.3 二維圖像幾何變換的矩陣 108
6.2 圖像比例縮放 109
6.2.1 圖像比例縮放變換 109
6.2.2 比例縮放的實現 113
6.3 圖像平移 115
6.3.1 圖像平移變換 115
6.3.2 圖像平移的算法 116
6.4 圖像鏡像 117
6.4.1 圖像鏡像變換 117
6.4.2 圖像鏡像的算法 118
6.5 圖像旋轉 120
6.5.1 圖像旋轉變換 120
6.5.2 圖像旋轉的實現 123
6.6 圖像複合變換 125
6.6.1 圖像的複合變換 125
6.6.2 圖像複合變換示例 128
6.7 圖像透視變換 130
6.7.1 透視變換 130
6.7.2 其他變換 132
6.8 套用實例——幾何畸變的校正 133
習題 137
第7章 頻域處理 138
7.1 頻域與頻域變換 138
7.2 傅立葉變換 140
7.2.1 連續函式的傅立葉變換 140
7.2.2 離散傅立葉變換 140
7.2.3 離散傅立葉變換的性質 142
7.2.4 快速離散傅立葉變換 143
7.3 頻域變換的一般表達式 144
7.3.1 可分離變換 144
7.3.2 圖像變換的矩陣表示 145
7.4 離散餘弦變換（DCT） 145
7.4.1 一維離散餘弦變換 145
7.4.2 二維離散餘弦變換 146
7.5 離散沃爾什-哈達瑪變換（WHT） 147
7.5.1 一維離散沃爾什-哈達瑪變換 148
7.5.2 二維離散沃爾什變換 149
7.5.3 快速沃爾什變換（FWHT） 150
7.6 頻域中圖像處理的實現 151
7.6.1 理解數字圖像的頻譜圖 151
7.6.2 頻域圖像處理步驟 152
7.6.3 頻域濾波 152
7.7 用Matrix〈LIB〉C++庫實現圖像變換的Visual C++編程 156
7.7.1 [WB]Matrix〈LIB〉簡介及其與Visual C++工程的集成 156
7.7.2 創建圖像數據矩陣 157
7.7.3 將矩陣數據賦給圖像數據區 158
7.7.4 利用矩陣運算進行圖像變換 159
7.8 小波變換簡介 161
7.8.1 小波變換的理論基礎 161
7.8.2 離散小波變換在圖像處理中的套用簡介 167
習題 169
第8章 數學形態學及其套用 170
8.1 引言 170
8.1.1 數學形態學 170
8.1.2 基本符號和術語 171
8.2 二值形態學 173
8.2.1 腐蝕 173
8.2.2 膨脹 178
8.2.3 開、 閉運算 179
8.2.4 擊中/擊不中（Hit/Miss）變換 184
8.3 灰值形態學 186
8.3.1 灰值腐蝕 186
8.3.2 灰值膨脹 187
8.3.3 灰值開、 閉運算 188
8.4 形態學的套用 191
8.4.1 形態學濾波 191
8.4.2 骨架抽取 192
8.5 套用實例——細化 194
習題 200
第9章 彩色圖像處理 201
9.1 色度學基礎與顏色模型 201
9.1.1 色度學基礎 201
9.1.2 顏色模型 202
9.2 顏色變換 209
9.2.1 基本變換 209
9.2.2 彩色切片 210
9.2.3 直方圖處理 210
9.3 平滑與銳化 211
9.3.1 彩色圖像平滑 211
9.3.2 彩色圖像銳化 212
9.4 彩色圖像處理的套用 213
9.4.1 去紅眼 213
9.4.2 膚色檢測 214
習題 214
第10章 圖像特徵與理解 216
10.1 圖像的幾何特徵 216
10.1.1 位置與方向 216
10.1.2 周長 217
10.1.3 面積 218
10.1.4 長軸和短軸 219
10.1.5 距離 220
10.2 形狀特徵 220
10.2.1 矩形度 220
10.2.2 圓形度 221
10.2.3 球狀性 222
10.2.4 不變矩 222
10.2.5 偏心率 223
10.2.6 形狀描述子 224
10.3 紋理分析 226
10.3.1 統計法 227
10.3.2 用空間自相關函式作紋理測度 228
10.3.3 頻譜法 228
10.3.4 聯合機率矩陣法 229
10.3.5 紋理的句法結構分析法 230
10.4 中軸變換與骨架提取 231
10.5 其它特徵或描述 233
10.5.1 標記 233
10.5.2 歐拉數與孔洞數 233
10.5.3 四叉樹 234
10.6 圖像匹配 235
10.6.1 模板匹配 235
10.6.2 直方圖匹配 237
10.6.3 形狀匹配 239
10.7 編程實例 241
習題 249
第11章 圖像編碼 250
11.1 圖像編碼概述 250
11.1.1 圖像編碼基本原理 250
11.1.2 圖像編碼方法 251
11.1.3 圖像編碼新技術 252
11.1.4 圖像編碼評價 252
11.2 哈夫曼編碼 253
11.2.1 哈夫曼編碼的理論基礎 253
11.2.2 哈夫曼編碼算法 254
11.3 香農-范諾編碼 256
11.4 行程編碼 258
11.4.1 行程編碼基本方法 258
11.4.2 PCX檔案中的行程編碼 258
11.5 LZW編碼 259
11.5.1 LZW編碼方法 259
11.5.2 LZW編碼實例 260
11.6 算術編碼 262
11.7 JPEG編碼 264
11.7.1 JPEG編碼簡介 264
11.7.2 JPEG基本系統編碼 264
11.8 編碼實例 271
11.8.1 顏色轉換和採樣 271
11.8.2 多點控制單元（MCU） 271
11.8.3 DCT變換 272
11.8.4 編碼實例 272
習題 274
第12章 圖像復原 275
12.1 圖像退化與復原 275
12.1.1 圖像降質的數學模型 275
12.1.2 離散圖像退化的數學模型 277
12.2 非約束復原 280
12.2.1 逆濾波 280
12.2.2 非約束圖像復原的病態性質 280
12.3 最小二乘類約束復原 281
12.3.1 維納濾波 282
12.3.2 約束最小平方濾波 284
12.4 非線性復原方法 285
12.4.1 最大後驗復原 285
12.4.2 最大熵復原 286
12.4.3 投影復原 287
12.5 其他圖像復原技術 287
12.5.1 幾何畸變校正 287
12.5.2 盲目圖像復原 289
12.6 編程實例 290
習題 293
第13章 工程實例 294
13.1 實例一——水果圖像的個體識別 294
13.1.1 亮度調整 295
13.1.2 邊緣提取 295
13.1.3 圖像分割 296
13.1.4 區域標記 296
13.1.5 輪廓跟蹤 297
13.1.6 特徵提取 297
13.1.7 個體識別 297
13.2 實例二——細胞計數 298
13.2.1 圖像預處理 298
13.2.2 閾值分割 299
13.2.3 形態學處理 299
13.2.4 填充孔洞 299
13.2.5 細胞計數及面積計算 300
13.3 實例三——蝴蝶與蛾的分類 300
13.3.1 圖像預處理 301
13.3.2 圖像分割 303
13.3.3 輪廓跟蹤 304
13.3.4 特徵提取 304
13.3.5 特徵參數測量及特徵篩選 305
13.3.6 圖像分類 305
附錄A 圖像處理的數學基礎 307
A.1 線性代數 307
A.1.1 向量和矩陣 307
A.1.2 特徵值與特徵向量 309
A.1.3 矩陣的奇異值分解 309
A.1.4 線性方程組 310
A.1.5 最小二乘法求解 310
A.1.6 線性變換 311
A.2 機率論與數理統計 311
A.2.1 常態分配 311
A.2.2 隨機過程 311
附錄B 用OpenCV設計圖像處理程式 315
B.1 OpenCV概述 315
B.2 OpenCV的圖像數據結構 316
B.3 配置OpenCV應用程式 317
B.4 OpenCV應用程式實例 319
參考文獻 325
