简介
《图像处理和分析教程》系统地介绍图像处理和分析的一些基本原理、典型方法和实用技术。内容包括图像采集、空域图像增强、彩色图像增强、图像变换、频域图像增强、图像恢复、图像投影重建、图像编码和国际标准、图像分割原理和典型方法、目标表达描述、特征提取和测量误差、数学形态学方法。读者可从中了解图像处理和分析的基本原理和典型技术并应能据此解决实际图像应用中的一些具体问题。《图像处理和分析教程》包括许多讲解例题，每章均有要点小结、参考文献介绍和练习题（部分练习题还提供了解答）。
《图像处理和分析教程》可作为信号与信息处理、通信与信息系统、电子与通信工程、模式识别与智能系统、计算机科学及计算机视觉等学科大学本科专业基础课教材，也适合作为远程教育或继续教育中电子技术、计算机应用等专业大学本科和研究生课程教材，还可供涉及图像技术应用行业（如生物医学、广播电视、工业自动化、文档识别、机器人、电子医疗设备、遥感测绘、智能交通、军事侦察等）的科技工作者自学和科研参考。
目录
第1章 绪论 .1
1.1 图像及应用 1
1.1.1 不同波段的图像 1
1.1.2 不同类型的图像 4
1.1.3 图像应用领域 9
1.2 图像工程概述 9
1.2.1 图像工程的3个层次 9
1.2.2 相关学科 10
1.3 图像表示和显示 11
1.3.1 图像和像素 11
1.3.2 图像显示 13
1.4 图像存储与格式 15
1.4.1 图像存储器件 15
1.4.2 图像文件格式 16
1.5 本书内容提要 17
1.5.1 图像技术分类和选取 17
1.5.2 如何学习使用本书 18
总结和复习 20
第2章 图像采集 22
2.1 几何成像模型 22
.2.1.1 投影成像几何 23
2.1.2 基本模型 24
2.1.3 一般模型 26
2.2 亮度成像模型 28
2.3 采样和量化 29
2.3.1 空间分辨率和幅度分辨率 29
2.3.2 图像质量与采样和量化 31
2.4 像素间联系 33
2.4.1 像素邻域 33
2.4.2 像素间距离 34
2.5 图像坐标变换 35
2.5.1 基本坐标变换 36
2.5.2 几何失真校正 38
总结和复习 40
第3章 空域图像增强 43
3.1 灰度映射 43
3.1.1 灰度映射原理 43
3.1.2 灰度映射示例 45
3.2 图像运算 46
3.2.1 算术运算 47
3.2.2 逻辑运算 48
3.3 直方图修正 50
3.3.1 直方图均衡化 50
3.3.2 直方图规定化 53
3.4 空域滤波 57
3.4.1 原理和分类 57
3.4.2 线性平滑滤波器 58
3.4.3 线性锐化滤波器 60
3.4.4 非线性平滑滤波器 60
3.4.5 非线性锐化滤波器 63
总结和复习 64
第4章 彩色图像增强 66
4.1 三基色与色度图 66
4.1.1 三基色 66
4.1.2 色度图 67
4.2 彩色模型及转换 69
4.2.1 面向硬设备的彩色模型 69
4.2.2 面向视觉感知的彩色模型 71
4.3 伪彩色增强 74
4.4 真彩色增强 76
4.4.1 处理策略 77
4.4.2 彩色单分量增强 77
4.4.3 全彩色增强 79
总结和复习 81
第5章 图像变换 83
5.1 傅里叶变换 83
5.1.1 可分离和对称变换 83
5.1.2 2-d傅里叶变换 85
5.1.3 傅里叶变换定理 86
5.2 沃尔什和哈达玛变换 89
5.2.1 沃尔什变换 89
5.2.2 哈达玛变换 90
5.2.3 两种变换的联系 92
5.3 离散余弦变换 94
5.4 霍特林变换 96
5.4.1 变换的计算 96
5.4.2 变换的特点 98
总结和复习 99
第6章 频域图像增强 101
6.1 低通滤波器 101
6.1.1 理想低通滤波器 102
6.1.2 实用低通滤波器 103
6.2 高通滤波器 105
6.2.1 基本高通滤波器 105
6.2.2 特殊高通滤波器 107
6.3 带阻带通滤波器 109
6.3.1 带阻滤波器 109
6.3.2 带通滤波器 109
6.3.3 陷波滤波器 111
6.3.4 交互消除周期噪声 112
6.4 同态滤波器 113
6.5 空域技术与频域技术 115
6.5.1 空域技术的频域分析 115
6.5.2 空域或频域技术的选择 116
总结和复习 117
第7章 图像恢复 120
7.1 图像退化和噪声 121
7.1.1 图像退化示例 121
7.1.2 基本退化模型 122
7.1.3 噪声介绍 ..123
7.1.4 噪声概率密度函数 124
7.2 空域噪声滤波器 126
7.2.1 均值滤波器 126
7.2.2 排序统计滤波器 128
7.2.3 自适应滤波器 129
7.3 组合滤波器 131
7.3.1 混合滤波器 131
7.3.2 选择性滤波器 132
7.4 无约束恢复 133
7.4.1 无约束恢复模型 133
7.4.2 逆滤波 134
7.4.3 消除匀速直线运动模糊 135
7.5 有约束恢复 136
7.5.1 有约束恢复模型 136
7.5.2 维纳滤波器 136
总结和复习 138
第8章 图像投影重建 140
8.1 投影重建方式 140
8.1.1 透射断层成像 140
8.1.2 发射断层成像 142
8.1.3 反射断层成像 143
8.2 投影重建原理 143
8.2.1 基本模型 143
8.2.2 拉东变换 144
8.2.3 逆投影 145
8.3 傅里叶反变换重建 147
8.3.1 基本步骤和定义 147
8.3.2 傅里叶反变换重建公式 147
8.3.3 头部模型重建 149
8.4 卷积逆投影重建 151
8.4.1 连续公式推导 151
8.4.2 离散计算 152
8.4.3 扇束投影重建 153
8.5 级数展开重建 154
8.5.1 重建模型 154
8.5.2 代数重建技术 155
8.5.3 级数法的一些特点 156
总结和复习 156
第9章 图像编码基础 159
9.1 图像压缩和数据冗余 159
9.1.1 图像压缩原理 160
9.1.2 数据冗余类型 160
9.2 图像保真度 163
9.2.1 客观保真度准则 163
9.2.2 主观保真度准则 164
9.3 编码定理 164
9.3.1 信息和信源描述 165
9.3.2 无失真编码定理 166
9.4 变长编码 167
9.4.1 哈夫曼编码 167
9.4.2 算术编码 170
9.5 位平面编码 172
9.5.1 位面分解 172
9.5.2 位面编码 174
总结和复习 176
第10章 图像编码技术和标准 179
10.1 预测编码 179
10.1.1 无损预测编码 179
10.1.2 有损预测编码 181
10.2 变换编码 185
10.2.1 基于dct的变换编码 185
10.2.2 基于dwt的变换编码 187
10.3 静止图像压缩国际标准 189
10.4 运动图像压缩国际标准 191
总结和复习 197
第11章 基本图像分割技术 200
11.1 图像分割定义和技术分类 200
11.1.1 图像分割定义 200
11.1.2 图像分割技术分类 201
11.2 并行边界技术 201
11.2.1 边缘及检测原理 201
11.2.2 一阶导数算子 202
11.2.3 二阶导数算子 204
11.2.4 边界闭合 207
11.3 串行边界技术 208
11.3.1 图搜索 208
11.3.2 动态规划 209
11.4 并行区域技术 211
11.4.1 原理和分类 211
11.4.2 全局阈值的选取 212
11.4.3 局部阈值的选取 214
11.4.4 动态阈值的选取 217
11.5 串行区域技术 218
11.5.1 区域生长 218
11.5.2 分裂合并 219
总结和复习 220
第12章 典型图像分割算法 224
12.1 susan检测算子 224
12.1.1 usan原理 224
12.1.2 susan算子边缘检测 225
12.2 主动轮廓模型 228
12.2.1 主动轮廓 228
12.2.2 设计能量函数 229
12.3 特色的取阈值技术 232
12.3.1 多分辨率阈值选取 232
12.3.2 类间最大交叉熵阈值 233
12.3.3 类内最小模糊散度阈值 235
12.3.4 借助过渡区选择阈值 237
12.4 分水岭分割算法 240
总结和复习 243
第13章 目标表达和描述 245
13.1 目标标记 245
13.2 基于边界的表达 247
13.2.1 技术分类 247
13.2.2 链码 247
13.2.3 边界段和凸包 249
13.2.4 边界标记 249
13.2.5 多边形 251
13.2.6 地标点 252
13.3 基于区域的表达 253
13.3.1 技术分类 253
13.3.2 空间占有数组 253
13.3.3 四叉树 253
13.3.4 金字塔 254
13.3.5 围绕区域 255
13.3.6 骨架 256
13.4 基于边界的描述 258
13.4.1 简单边界描述符 258
13.4.2 形状数 259
13.4.3 边界矩 260
13.5 基于区域的描述 261
13.5.1 简单区域描述符 261
13.5.2 拓扑描述符 262
13.5.3 不变矩 263
总结和复习 264
第14章 特征提取和测量误差 267
14.1 区域形状特征及测量 267
14.1.1 形状紧凑性 267
14.1.2 形状复杂性 270
14.2 区域纹理特征及测量 272
14.2.1 统计法 272
14.2.2 结构法 274
14.2.3 频谱法 276
14.3 运动检测及测量 278
14.3.1 差图像的计算 278
14.3.2 累积差图像的计算 279
14.4 特征测量的准确度 280
14.4.1 准确度和精确度 281
14.4.2 影响测量准确度的因素 282
14.4.3 直线长度测量 283
总结和复习 284
第15章 数学形态学方法 286
15.1 二值形态学基本运算 286
15.1.1 膨胀和腐蚀 287
15.1.2 开启和闭合 290
15.2 二值形态学组合运算 292
15.2.1 击中-击不中变换 292
15.2.2 组合运算 294
15.3 二值形态学实用算法 297
15.4 灰度数学形态学 300
15.4.1 灰度图像排序 300
15.4.2 灰度膨胀和腐蚀 301
15.4.3 灰度开启和闭合 305
总结和复习 306
部分练习题解答 308
参考文献 318
索引 ...324
1.1 图像及应用 1
1.1.1 不同波段的图像 1
1.1.2 不同类型的图像 4
1.1.3 图像应用领域 9
1.2 图像工程概述 9
1.2.1 图像工程的3个层次 9
1.2.2 相关学科 10
1.3 图像表示和显示 11
1.3.1 图像和像素 11
1.3.2 图像显示 13
1.4 图像存储与格式 15
1.4.1 图像存储器件 15
1.4.2 图像文件格式 16
1.5 本书内容提要 17
1.5.1 图像技术分类和选取 17
1.5.2 如何学习使用本书 18
总结和复习 20
第2章 图像采集 22
2.1 几何成像模型 22
.2.1.1 投影成像几何 23
2.1.2 基本模型 24
2.1.3 一般模型 26
2.2 亮度成像模型 28
2.3 采样和量化 29
2.3.1 空间分辨率和幅度分辨率 29
2.3.2 图像质量与采样和量化 31
2.4 像素间联系 33
2.4.1 像素邻域 33
2.4.2 像素间距离 34
2.5 图像坐标变换 35
2.5.1 基本坐标变换 36
2.5.2 几何失真校正 38
总结和复习 40
第3章 空域图像增强 43
3.1 灰度映射 43
3.1.1 灰度映射原理 43
3.1.2 灰度映射示例 45
3.2 图像运算 46
3.2.1 算术运算 47
3.2.2 逻辑运算 48
3.3 直方图修正 50
3.3.1 直方图均衡化 50
3.3.2 直方图规定化 53
3.4 空域滤波 57
3.4.1 原理和分类 57
3.4.2 线性平滑滤波器 58
3.4.3 线性锐化滤波器 60
3.4.4 非线性平滑滤波器 60
3.4.5 非线性锐化滤波器 63
总结和复习 64
第4章 彩色图像增强 66
4.1 三基色与色度图 66
4.1.1 三基色 66
4.1.2 色度图 67
4.2 彩色模型及转换 69
4.2.1 面向硬设备的彩色模型 69
4.2.2 面向视觉感知的彩色模型 71
4.3 伪彩色增强 74
4.4 真彩色增强 76
4.4.1 处理策略 77
4.4.2 彩色单分量增强 77
4.4.3 全彩色增强 79
总结和复习 81
第5章 图像变换 83
5.1 傅里叶变换 83
5.1.1 可分离和对称变换 83
5.1.2 2-d傅里叶变换 85
5.1.3 傅里叶变换定理 86
5.2 沃尔什和哈达玛变换 89
5.2.1 沃尔什变换 89
5.2.2 哈达玛变换 90
5.2.3 两种变换的联系 92
5.3 离散余弦变换 94
5.4 霍特林变换 96
5.4.1 变换的计算 96
5.4.2 变换的特点 98
总结和复习 99
第6章 频域图像增强 101
6.1 低通滤波器 101
6.1.1 理想低通滤波器 102
6.1.2 实用低通滤波器 103
6.2 高通滤波器 105
6.2.1 基本高通滤波器 105
6.2.2 特殊高通滤波器 107
6.3 带阻带通滤波器 109
6.3.1 带阻滤波器 109
6.3.2 带通滤波器 109
6.3.3 陷波滤波器 111
6.3.4 交互消除周期噪声 112
6.4 同态滤波器 113
6.5 空域技术与频域技术 115
6.5.1 空域技术的频域分析 115
6.5.2 空域或频域技术的选择 116
总结和复习 117
第7章 图像恢复 120
7.1 图像退化和噪声 121
7.1.1 图像退化示例 121
7.1.2 基本退化模型 122
7.1.3 噪声介绍 ..123
7.1.4 噪声概率密度函数 124
7.2 空域噪声滤波器 126
7.2.1 均值滤波器 126
7.2.2 排序统计滤波器 128
7.2.3 自适应滤波器 129
7.3 组合滤波器 131
7.3.1 混合滤波器 131
7.3.2 选择性滤波器 132
7.4 无约束恢复 133
7.4.1 无约束恢复模型 133
7.4.2 逆滤波 134
7.4.3 消除匀速直线运动模糊 135
7.5 有约束恢复 136
7.5.1 有约束恢复模型 136
7.5.2 维纳滤波器 136
总结和复习 138
第8章 图像投影重建 140
8.1 投影重建方式 140
8.1.1 透射断层成像 140
8.1.2 发射断层成像 142
8.1.3 反射断层成像 143
8.2 投影重建原理 143
8.2.1 基本模型 143
8.2.2 拉东变换 144
8.2.3 逆投影 145
8.3 傅里叶反变换重建 147
8.3.1 基本步骤和定义 147
8.3.2 傅里叶反变换重建公式 147
8.3.3 头部模型重建 149
8.4 卷积逆投影重建 151
8.4.1 连续公式推导 151
8.4.2 离散计算 152
8.4.3 扇束投影重建 153
8.5 级数展开重建 154
8.5.1 重建模型 154
8.5.2 代数重建技术 155
8.5.3 级数法的一些特点 156
总结和复习 156
第9章 图像编码基础 159
9.1 图像压缩和数据冗余 159
9.1.1 图像压缩原理 160
9.1.2 数据冗余类型 160
9.2 图像保真度 163
9.2.1 客观保真度准则 163
9.2.2 主观保真度准则 164
9.3 编码定理 164
9.3.1 信息和信源描述 165
9.3.2 无失真编码定理 166
9.4 变长编码 167
9.4.1 哈夫曼编码 167
9.4.2 算术编码 170
9.5 位平面编码 172
9.5.1 位面分解 172
9.5.2 位面编码 174
总结和复习 176
第10章 图像编码技术和标准 179
10.1 预测编码 179
10.1.1 无损预测编码 179
10.1.2 有损预测编码 181
10.2 变换编码 185
10.2.1 基于dct的变换编码 185
10.2.2 基于dwt的变换编码 187
10.3 静止图像压缩国际标准 189
10.4 运动图像压缩国际标准 191
总结和复习 197
第11章 基本图像分割技术 200
11.1 图像分割定义和技术分类 200
11.1.1 图像分割定义 200
11.1.2 图像分割技术分类 201
11.2 并行边界技术 201
11.2.1 边缘及检测原理 201
11.2.2 一阶导数算子 202
11.2.3 二阶导数算子 204
11.2.4 边界闭合 207
11.3 串行边界技术 208
11.3.1 图搜索 208
11.3.2 动态规划 209
11.4 并行区域技术 211
11.4.1 原理和分类 211
11.4.2 全局阈值的选取 212
11.4.3 局部阈值的选取 214
11.4.4 动态阈值的选取 217
11.5 串行区域技术 218
11.5.1 区域生长 218
11.5.2 分裂合并 219
总结和复习 220
第12章 典型图像分割算法 224
12.1 susan检测算子 224
12.1.1 usan原理 224
12.1.2 susan算子边缘检测 225
12.2 主动轮廓模型 228
12.2.1 主动轮廓 228
12.2.2 设计能量函数 229
12.3 特色的取阈值技术 232
12.3.1 多分辨率阈值选取 232
12.3.2 类间最大交叉熵阈值 233
12.3.3 类内最小模糊散度阈值 235
12.3.4 借助过渡区选择阈值 237
12.4 分水岭分割算法 240
总结和复习 243
第13章 目标表达和描述 245
13.1 目标标记 245
13.2 基于边界的表达 247
13.2.1 技术分类 247
13.2.2 链码 247
13.2.3 边界段和凸包 249
13.2.4 边界标记 249
13.2.5 多边形 251
13.2.6 地标点 252
13.3 基于区域的表达 253
13.3.1 技术分类 253
13.3.2 空间占有数组 253
13.3.3 四叉树 253
13.3.4 金字塔 254
13.3.5 围绕区域 255
13.3.6 骨架 256
13.4 基于边界的描述 258
13.4.1 简单边界描述符 258
13.4.2 形状数 259
13.4.3 边界矩 260
13.5 基于区域的描述 261
13.5.1 简单区域描述符 261
13.5.2 拓扑描述符 262
13.5.3 不变矩 263
总结和复习 264
第14章 特征提取和测量误差 267
14.1 区域形状特征及测量 267
14.1.1 形状紧凑性 267
14.1.2 形状复杂性 270
14.2 区域纹理特征及测量 272
14.2.1 统计法 272
14.2.2 结构法 274
14.2.3 频谱法 276
14.3 运动检测及测量 278
14.3.1 差图像的计算 278
14.3.2 累积差图像的计算 279
14.4 特征测量的准确度 280
14.4.1 准确度和精确度 281
14.4.2 影响测量准确度的因素 282
14.4.3 直线长度测量 283
总结和复习 284
第15章 数学形态学方法 286
15.1 二值形态学基本运算 286
15.1.1 膨胀和腐蚀 287
15.1.2 开启和闭合 290
15.2 二值形态学组合运算 292
15.2.1 击中-击不中变换 292
15.2.2 组合运算 294
15.3 二值形态学实用算法 297
15.4 灰度数学形态学 300
15.4.1 灰度图像排序 300
15.4.2 灰度膨胀和腐蚀 301
15.4.3 灰度开启和闭合 305
总结和复习 306
部分练习题解答 308
参考文献 318
索引 ...324
Course of image processing and analysis
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