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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 JPEG164

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CCD243

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