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第1章　图像生成与采集基础1

1.1 绪言1

1.2　图像的生成1

1.2.1　成像的概念1

1.2.2　理想光学系统和共线成像4

1.2.3　成像光学系统的分辨极限5

1.2.4　成像光学系统质量描述8

1.2.5　感光底片12

1.3　视觉17

1.3.1　视觉原理17

1.3.2　视觉现象18

1.3.3　视觉模型21

习题25

第2章　光度学与色度学基础27

2.1　辐射度量与光度量27

2.1.1　基本辐射度量27

2.1.2　人眼的光谱光视效率29

2.1.3　光度量29

2.2　光束传播中光度量的变化规律31

2.2.1　点光源的光通量和对微面元的照度31

2.2.2　朗伯余弦辐射体及其光通量33

2.2.3　光亮度的传递35

2.2.4　光学成像系统像面的光照度37

2.3　颜色的表征和基本色度量39

2.3.1　颜色视觉39

2.3.2　颜色匹配和基本色度量40

2.4　CIE标准色度系统42

2.4.1　CIE1931标准色度系统42

2.4.2　CIE1964补充标准色度系统45

2.5　色差及均匀颜色空间45

2.5.1　色差的概念45

2.5.2　1931CIE-XYZ颜色空间的视觉非均匀性46

2.5.3　均匀颜色空间及色差公式46

习题50

第3章　成像系统51

3.1　典型光学成像系统51

3.1.1　放大镜51

3.1.2　望远系统53

3.1.3　显微系统58

3.1.4　摄影系统60

3.1.5　成像物镜62

3.2　照明系统66

3.2.1　照明系统设计的基本原则66

3.2.2　临界照明和柯勒照明66

3.2.3　LED照明系统67

3.3　数字成像系统68

3.3.1　数字照相系统68

3.3.2　数字显微成像系统70

3.3.3　数字望远成像系统71

3.3.4　其他数字成像方法71

习题73

第4章　数字图像的采集74

4.1　概述74

4.2　CCD图像传感器工作原理74

4.2.1　CCD工作原理75

4.2.2　CCD特性参数78

4.3　CCD图像传感器结构81

4.3.1　线阵CCD图像传感器的基本结构81

4.3.2　典型线阵CCD图像传感器82

4.3.3　面阵CCD图像传感器的基本结构84

4.3.4　典型面阵CCD图像传感器87

4.4　CCD图像数据采集与计算机接口89

4.4.1　CCD图像数据的量化89

4.4.2　计算机接口91

4.4.3　线阵CCD图像数据的采集92

4.4.4　面阵CCD图像数据的采集95

4.5　基于嵌入式系统的CCD图像数据采集97

4.5.1　线阵CCD图像数据的采集98

4.5.2　面阵CCD图像数据的采集99

4.6　CCD数字图像的保存100

习题100

第5章　图像的数学表征101

5.1　连续图像的表达式101

5.2　二维线性系统102

5.3　连续图像的统计表征105

5.4　抽样与量化107

5.5　抽样理论113

5.5.1　理想抽样113

5.5.2　实际的图像抽样系统117

5.6　图像的矩阵与向量表示120

5.6.1　图像的矩阵表示120

5.6.2　图像的向量表示121

5.6.3　向量空间中的随机图像场121

习题122

第6章　图像正交变换124

6.1　正交变换概述124

6.1.1　一维变换124

6.1.2　二维变换126

6.2　傅里叶变换128

6.2.1　连续函数的傅里叶变换128

6.2.2　离散傅里叶变换133

6.2.3　图像傅里叶变换的性质137

6.2.4　FFT145

6.3　离散余弦变换148

6.4　沃尔什变换150

6.5　阿德玛变换154

6.6　哈尔变换158

6.7　K-L变换161

习题165

第7章　数字图像增强167

7.1　直方图处理167

7.1.1　直方图定义167

7.1.2　灰度级变换169

7.1.3　直方图均衡化173

7.2　图像平滑175

7.2.1　低通滤波法175

7.2.2　中值滤波法178

7.2.3　多图像平均法181

7.3 图像锐化182

7.3.1　微分滤波182

7.3.2　高通滤波184

7.4　伪彩色增强186

7.4.1　基于灰度调色板的伪彩色方法186

7.4.2　基于灰度变换的伪彩色方法186

7.4.3　基于频率滤波的伪彩色方法186

7.4.4　基于区域分割的伪彩色方法187

习题188

第8章　图像复原189

8.1　退化模型190

8.1.1　退化的数学模型190

8.1.2　连续函数退化模型191

8.1.3　离散的退化模型192

8.1.4　循环矩阵对角化193

8.2　经典的图像复原方法196

8.2.1　逆滤波复原196

8.2.2　维纳滤波复原197

8.2.3　等功率谱滤波复原199

8.3　常见的退化模型及其复原过程201

8.3.1　常见的退化现象201

8.3.2　退化系统及退化传递函数实例202

8.3.3　消除匀速直线运动模糊205

8.3.4　几何畸变校正208

8.3.5　消除显微成像景深不足引起的图像模糊213

8.3.6　图像复原的一些新方法218

习题223

第9章　图像压缩编码225

9.1　图像压缩的基本概念225

9.1.1　图像压缩的必要性225

9.1.2　图像压缩的基础226

9.1.3　常用的图像压缩方法及其分类229

9.2　典型的统计编码229

9.2.1　游程编码230

9.2.2　哈夫曼编码230

9.2.3　算术编码232

9.3　预测编码233

9.3.1　预测编码压缩的原理233

9.3.2　无损预测编码235

9.3.3　有损预测编码236

9.3.4　图像的预测编码236

9.4　正交变换编码238

9.4.1　正交变换编码的基本原理238

9.4.2　子图像尺寸的选择239

9.4.3　变换的选择239

9.4.4　比特分配240

9.5　基于小波变换的图像压缩编码241

9.5.1　小波变换242

9.5.2　小波系数编码的实质247

9.5.3　小波系数的能量分布特点248

9.5.4　EZW编码254

9.5.5　SPIHT编码256

9.6　图像压缩国际标准简介259

9.6.1　二值图像压缩标准259

9.6.2　静止图像压缩标准260

9.6.3　运动图像压缩标准262

习题268

第10章　图像分割与描述270

10.1　概述270

10.2　图像分割272

10.2.1　灰度阈值分割技术272

10.2.2　基于边界的分割技术278

10.2.3　基于区域的图像分割方法288

10.2.4　匹配检测技术与分割289

10.3　图像描述291

10.3.1　边界描述291

10.3.2　区域描述298

10.3.3　纹理描述306

习题314

第11章　彩色图像处理基础316

11.1 电视系统及数字媒体设备的颜色模型316

11.1.1 电视系统的颜色模型316

11.1.2　多媒体设备的颜色模型319

11.2　彩色图像的常规处理323

11.3　彩色图像的颜色平衡324

11.3.1 白平衡调整324

11.3.2　灰平衡处理326

11.4　彩色图像的颜色增强327

11.4.1　饱和度增强328

11.4.2　其他应用需求的颜色处理328

11.5　彩色图像的色彩管理330

11.5.1　设备颜色的表示及传递330

11.5.2　ICC色彩管理的基本内容333

习题336

参考文献338