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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1

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4

1.2.1 数字图像的表示4

1.2.2 数字图像的主要类型5

1.2.3 分辨率5

1.2.4 数字图像的主要研究内容6

1.2.5 数字图像处理的特点7

1.3 数字图像处理系统7

1.3.1 图像输入设备8

1.3.2 图像输出设备9

1.3.3 图像存储介质10

1.3.4 主机10

习题10

第二章 图像处理的光学与视觉基础知识11

2.1 视觉基础11

2.1.1 人眼构造11

2.1.2 图像的形成12

2.1.3 视觉功能12

2.1.4 光觉和色觉13

2.1.5 视觉特性研究14

2.2 光学基础知识16

2.3 色度学原理与颜色模型17

2.3.1 色彩的基本属性17

2.3.2 三基色原理18

2.3.3 颜色模型19

2.4 亮度和颜色感觉的视觉特征21

2.4.1 刺激强度与人眼感觉21

2.4.2 亮度适应和颜色适应22

2.4.3 颜色对比22

2.4.4 亮度和颜色视觉的恒常性22

2.4.5 颜色错觉23

2.5 视觉模型23

2.5.1 点扩散函数和调制转移函数23

2.5.2 空间深度感与立体视觉24

习题26

第三章 图像的数字化27

3.1 图像数字化器27

3.2 电视信号基础28

3.2.1 摄像与显像方式28

3.2.2 扫描与同步29

3.2.3 模拟彩色电视31

3.3 图像的数字化31

3.3.1 采样32

3.3.2 量化32

3.3.3 采样、量化参数与数字化图像间的关系34

3.4 图像文件格式34

3.4.1 BMP图像文件格式34

3.4.2 GIF文件格式36

3.4.3 TIFF文件格式36

3.4.4 JPEG文件格式36

习题37

第四章 图像变换38

4.1 二维连续线性系统38

4.2 傅里叶变换39

4.2.1 连续傅里叶变换40

4.2.2 离散傅里叶变换41

4.2.3 二维离散傅里叶变换的性质42

4.2.4 快速傅里叶变换44

4.2.5 傅里叶变换在图像处理中的应用47

4.3 离散余弦变换47

4.3.1 一维离散余弦变换47

4.3.2 二维离散余弦变换48

4.4 离散沃尔什-哈达玛变换49

4.4.1 离散沃尔什变换49

4.4.2 离散哈达玛变换53

4.4.3 离散沃尔什-哈达玛变换55

4.5 基于特征向量的变换——离散K-L变换56

4.5.1 图像的协方差矩阵56

4.5.2 离散K-L变换56

4.5.3 离散K-L变换的基本性质57

4.6 小波变换58

4.6.1 小波分析基础58

4.6.2 连续小波变换61

4.6.3 离散小波变换62

4.6.4 小波变换的多分辨率分析63

4.6.5 图像的小波变换64

4.6.6 提升小波变换67

4.6.7 小波变换的优异性能与应用68

4.7 S变换68

4.7.1 S变换的基本原理69

4.7.2 二维信号S变换71

4.7.3 广义S变换72

4.7.4 离散信号广义S变换的算法实现72

4.7.5 S变换实例分析73

习题80

第五章 图像增强81

5.1 灰度变换81

5.1.1 线性拉伸81

5.1.2 分段线性变换82

5.1.3 非线性拉伸83

5.2 直方图修正84

5.2.1 直方图的概念84

5.2.2 直方图均衡84

5.2.3 直方图规定化87

5.3 图像空域平滑90

5.3.1 邻域平均91

5.3.2 梯度倒数加权滤波92

5.3.3 中值滤波92

5.3.4 多帧累加平均94

5.4 图像锐化95

5.4.1 梯度法95

5.4.2 Laplacian算子97

5.5 频域滤波增强98

5.5.1 低通滤波98

5.5.2 高通滤波101

5.6 彩色图像增强102

5.6.1 假彩色图像处理102

5.6.1 伪彩色增强103

习题105

第六章 图像复原108

6.1 图像退化108

6.1.1 图像退化的原因及图像复原的意义108

6.1.2 连续图像退化的数学模型110

6.1.3 离散图像退化的数学模型111

6.2 非约束复原112

6.2.1 非约束复原的基本原理112

6.2.2 逆滤波复原113

6.2.3 均匀直线运动引起模糊的去除114

6.3 约束复原115

6.3.1 约束复原的基本原理115

6.3.2 维纳滤波方法复原115

6.3.3 平滑度约束最小平方滤波117

6.4 非线性复原方法119

6.4.1 最大后验复原119

6.4.2 最大熵复原119

6.4.3 投影复原120

6.4.4 同态滤波复原121

6.5 盲图像复原122

6.5.1 直接测量法122

6.5.2 间接估计法122

6.6 几何失真校正124

6.6.1 典型的几何失真124

6.6.2 空间几何坐标变换125

6.6.3 校正空间像素点灰度值的确定125

习题127

第七章 图像编码与压缩128

7.1 引言128

7.1.1 图像压缩的概念128

7.1.2 图像压缩的性能评价129

7.2 统计编码130

7.2.1 信息论基础知识131

7.2.2 霍夫曼编码131

7.2.3 游程编码133

7.2.4 算术编码133

7.3 预测编码135

7.3.1 DPCM编码135

7.3.2 最佳线性预测136

7.3.3 自适应预测编码137

7.4 变换编码138

7.4.1 正交变换的优点138

7.4.2 最佳变换139

7.4.3 子图像尺寸的选择139

7.4.4 系数选择与比特分配139

7.5 压缩新技术进展140

7.5.1 基于小波变换的图像压缩编码141

7.5.2 基于分形技术的压缩编码142

7.6 国际标准介绍144

7.6.1 JPEG144

7.6.2 MPEG标准147

7.6.3 H.261建议、H.263建议和H.264建议149

习题151

第八章 图像分割与描述152

8.1 边缘检测152

8.1.1 微分算子152

8.1.2 Marr算子154

8.1.3 Canny算子155

8.2 图像阈值分割157

8.2.1 双峰法159

8.2.2 最大方差阈值法160

8.2.3 利用最小误判概率准则161

8.3 区域分割162

8.3.1 区域描述162

8.3.2 区域生长163

8.3.3 分裂-合并165

8.4 Hough变换167

8.4.1 Hough变换检测直线168

8.4.2 Hough变换检测曲线170

8.4.3 广义Hough变换171

8.5 形态学分割172

8.5.1 基本形态学运算172

8.5.2 分水岭分割算法174

8.6 图像特征描述175

8.6.1 不变矩特征176

8.6.2 纹理特征179

8.6.3 角点特征181

8.6.4 SIFT方法185

习题187

第九章 图像融合188

9.1 图像融合概述188

9.2 图像配准190

9.2.1 图像配准基本理论及方法190

9.2.2 图像配准定义191

9.2.3 图像配准的空间变换模型原理191

9.2.4 变换模型配准参数求解192

9.2.5 重采样194

9.3 图像融合方法194

9.3.1 常用的融合方法194

9.3.2 基于提升小波变换的图像融合196

9.3.3 基于人眼视觉特性的图像融合199

9.4 图像融合质量的评价202

9.4.1 基于信息量的评价202

9.4.2 基于统计特性的评价203

9.4.3 基于信噪比的评价203

9.4.4 基于梯度值的评价204

9.4.5 基于光谱信息的评价204

9.4.6 基于小波能量的评价204

9.4.7 评价指标的选取205

9.5 多光谱图像融合205

习题206

第十章 光电成像系统207

10.1 光电成像207

10.1.1 光电成像对人类视觉的延伸207

10.1.2 光电成像系统的基本构成208

10.1.3 光学滤波系统及其应用210

10.2 光电图像传感器213

10.2.1 电荷耦合器件CCD213

10.2.2 CMOS图像传感器214

10.2.3 红外焦平面器件216

10.3 红外成像系统218

10.3.1 红外基础理论218

10.3.2 红外热像仪原理与发展219

10.4 微光成像技术220

10.4.1 夜天辐射220

10.4.2 微光像增器件221

10.4.3 微光夜视仪概述222

10.4.4 主动红外夜视仪222

10.4.5 基于红外和微光的夜视技术比较223

10.5 光电对抗224

10.5.1 光电对抗简介224

10.5.2 光电侦察告警技术224

10.5.3 光电干扰技术和装备226

10.5.4 光电隐身技术227

习题228

第十一章 运动目标检测与成像跟踪229

11.1 引言229

11.2 运动目标检测方法230

11.2.1 静止背景下的运动目标检测230

11.2.2 光流法233

11.2.3 块匹配方法236

11.3 运动目标跟踪方法239

11.3.1 波门跟踪239

11.3.2 相关跟踪242

11.3.3 卡尔曼滤波跟踪244

11.4 粒子滤波目标跟踪246

11.4.1 状态模型与观测模型247

11.4.2 贝叶斯递归滤波247

11.4.3 粒子滤波器原理248

11.4.4 粒子滤波跟踪模型249

11.4.5 图像序列跟踪试验251

11.5 智能跟踪策略与跟踪置信度253

习题253

第十二章 红外图像处理及应用255

12.1 红外成像机理255

12.1.1 设备红外辐射分布图255

12.1.2 红外成像光学系统255

12.1.3 红外成像探测256

12.1.4 红外成像系统中的综合特性257

12.1.5 信息处理259

12.2 红外图像处理260

12.2.1 红外图像增强260

12.2.2 红外图像的非均匀校正266

12.3 红外热成像系统应用介绍270

12.3.1 电路故障的红外热成像诊断270

12.3.2 飞机涡轮发动机叶片红外热波无损探伤系统272

12.3.3 红外末敏系统275

习题279

参考文献281