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第1章　概论1

1.1 基本概念1

1.1.1　连续图像1

1.1.2　数字图像2

1.1.3　颜色模型3

1.2　图像的统计特性5

1.2.1　基本统计分析量5

1.2.2　直方图6

1.3　图像文件格式8

1.3.1　BMP图像文件格式8

1.3.2　JPG图像文件格式10

1.3.3　GIF图像文件格式10

1.3.4　PNG图像文件格式11

1.4　图像质量的评价标准15

1.4.1　客观评价标准15

1.4.2　主观评价标准16

1.5　数字图像处理的应用16

1.6　习题18

第2章　图像数字化19

2.1 图像采样19

2.1.1　图像采样基本概念19

2.1.2　采样定理21

2.1.3　图像重建23

2.2　图像量化25

2.2.1　标量量化25

2.2.2　向量量化27

2.2.3　采样、量化参数与数字化图像之间的关系31

2.2.4　数字图像的数值描述32

2.3　图像输入／输出设备33

2.3.1　图像输入设备33

2.3.2　图像输出设备36

2.4　习题37

第3章　图像处理基础39

3.1 点运算39

3.1.1　线性点运算40

3.1.2　非线性点运算40

3.1.3　点运算与直方图41

3.1.4　点运算的应用42

3.2　代数运算43

3.2.1　加法运算44

3.2.2　减法运算45

3.2.3　乘法运算48

3.2.4　除法运算48

3.3　点运算和代数运算应用算法48

3.3.1　彩色图像转变为灰度图像49

3.3.2　灰度阈值变换49

3.3.3　灰度线性变换50

3.3.4　伪彩色处理51

3.3.5　图像融合53

3.4　习题53

第4章　图像几何变换55

4.1　图像仿射变换55

4.1.1　齐次坐标系55

4.1.2　图像仿射变换56

4.1.3　仿射变换算法设计60

4.2　图像插值放大62

4.2.1　最邻近插值算法63

4.2.2　双线性插值算法64

4.2.3　三次卷积插值算法65

4.3　图像缩小66

4.3.1　基于等间隔采样的图像缩小算法66

4.3.2　基于局部均值的图像缩小算法67

4.4　习题67

第5章　图像时频变换68

5.1　Fourier变换68

5.1.1　Fourier变换的性质68

5.1.2　离散Fourier变换71

5.1.3　二维离散Fourier变换的性质72

5.2　快速傅里叶变换73

5.2.1　计算DFT的问题及其改进途径74

5.2.2　FFT算法及其原理75

5.3　离散余弦变换80

5.3.1　一维离散余弦变换80

5.3.2　利用FFT快速计算DCT81

5.4　沃尔什-哈达玛变换82

5.4.1　沃尔什函数与哈达玛矩阵82

5.4.2　沃尔什-哈达玛变换83

5.5　K-L变换84

5.5.1　图像的向量表示和统计参数84

5.5.2　Cf的特征值和特征向量85

5.5.3　离散K-L变换及其性质85

5.6　小波变换87

5.6.1　从Fourier分析到小波分析87

5.6.2　小波分析88

5.6.3　小波变换算法93

5.7　习题96

第6章　图像增强98

6.1 空域增强98

6.1.1　灰度变换增强98

6.1.2　直方图变换增强99

6.1.3　平滑滤波104

6.1.4　中值滤波107

6.1.5　空域模板滤波109

6.2　频域增强111

6.2.1　巴特沃斯低通滤波111

6.2.2　巴特沃斯高通滤波114

6.3　图像锐化115

6.3.1　罗伯特算子115

6.3.2　拉普拉斯算子116

6.3.3　索伯尔算子116

6.3.4　普瑞维特算子118

6.3.5　凯西算子118

6.4　习题119

第7章　图像恢复120

7.1　图像退化模型120

7.1.1　线性系统120

7.1.2　图像退化模型122

7.1.3　图像退化模型的离散形式123

7.1.4　运动模糊的退化模型126

7.2　图像代数恢复方法126

7.2.1　无约束代数恢复方法127

7.2.2　有约束代数恢复方法128

7.3　图像频域恢复方法130

7.3.1　逆滤波130

7.3.2　最小二乘方滤波132

7.4　其他图像恢复方法134

7.4.1　人机交互式恢复方法134

7.4.2　几何畸变校正136

7.5　习题138

第8章　图像分割139

8.1　边缘检测139

8.1.1　图像边缘与梯度139

8.1.2　边缘检测算法141

8.2　图像阈值法147

8.2.1　阈值分割原理147

8.2.2　最佳阈值分割算法148

8.2.3　Otsu阈值分割算法150

8.2.4　基于熵的二值化方法150

8.3　基于区域的分割153

8.3.1　区域生长法153

8.3.2　区域分裂与合并155

8.4　霍夫变换157

8.4.1　直线的检测157

8.4.2　广义Hough变换检测曲线159

8.5　习题160

第9章　图像特征提取与分析162

9.1　几何特征162

9.1.1　位置和面积162

9.1.2　距离163

9.2　形状特征164

9.2.1　区域外部空间域分析164

9.2.2　区域内部空间域分析165

9.2.3　区域内部变换分析167

9.3　边界特征169

9.3.1　链码描述170

9.3.2　傅里叶描述子172

9.3.3　边界提取与外轮廓跟踪173

9.4　图形细化174

9.4.1　细化算法1174

9.4.2　细化算法2175

9.5　纹理分析176

9.5.1　统计法176

9.5.2　用空间自相关函数作纹理测度178

9.5.3　频谱法178

9.5.4　联合概率矩阵法178

9.6　习题180

第10章　图像形态学181

10.1　二值图像形态学181

10.1.1 基本概念181

10.1.2　基本运算183

10.1.3　击中与未击中变换185

10.1.4　二值图像形态学的应用187

10.2　灰度图像形态学191

10.2.1　基本运算191

10.2.2　实用算法191

10.3　习题193

第11章　模式识别195

11.1　概论195

11.1.1　模式识别及其方法195

11.1.2　模式的描述方法与识别系统196

11.1.3 图像识别199

11.2　模板匹配分类器200

11.2.1　特征类设计200

11.2.2　模板匹配分类法201

11.3　基于概率统计的Bayes分类器202

11.3.1　Bayes方法203

11.3.2　手写数字的分类问题算法204

11.4　感知器算法与最小均方误差算法205

11.4.1　感知器算法205

11.4.2　最小均方误差算法210

11.5　习题211

第12章　图像压缩213

12.1 图像压缩概论213

12.1.1 图像编码的必要性213

12.1.2　图像压缩的可能性213

12.1.3　图像编码分类214

12.2　RAW图像的读写与压缩215

12.2.1 RAW图像的读写215

12.2.2　RAW图像的压缩试验216

12.3　数据压缩算法217

12.3.1　哈夫曼编码217

12.3.2　游程编码218

12.3.3　LZW压缩算法220

12.4　JPEG图像文件与压缩223

12.4.1　JPEG图像文件格式223

12.4.2　JPEG 2000静态图像压缩标准228

12.5　习题229

第13章　分形图像压缩231

13.1　分形简介231

13.1.1　几个著名分形231

13.1.2　分形维数233

13.1.3　分形空间234

13.2　确定性迭代函数系统236

13.2.1　迭代函数系统236

13.2.2　拼贴定理与IFS编码方法238

13.2.3　二值图像IFS编码方法240

13.3　随机迭代函数系统241

13.3.1　随机IFS方法242

13.3.2　随机迭代算法243

13.4　全自动分形图像编码方法245

13.4.1　分形图像压缩方法245

13.4.2　分形图像压缩编码算法的改进248

13.5　习题251

第14章　图像加密252

14.1　空域图像加密252

14.1.1　Arnold变换置乱算法253

14.1.2　Logistic混沌置乱算法257

14.1.3　序列加密算法261

14.2　频域图像加密262

14.2.1　DCT频域Arnold置乱算法262

14.2.2　沃尔什-哈达玛变换域混沌置乱算法263

14.2.3　DWT频域Logistic混沌置乱算法264

14.3　习题265

第15章　图像数字水印268

15.1　数字水印基础268

15.1.1　概论268

15.1.2　数字水印的分类269

15.1.3　数字水印系统的组成270

15.1.4　数字水印的攻击271

15.1.5　数字水印设计和产生272

15.2　空域数字水印275

15.2.1　最低有效位水印算法276

15.2.2　双集法278

15.3　频域数字水印281

15.3.1　基于扩频的数字水印技术281

15.3.2　抖动调制算法283

15.4　习题286

附录　常用符号287

参考文献290