1、 职业教育国家规划教材（电子与信息技术专业）数字图像处理及应用（第 2 版）谢凤英 主 编 赵丹培 李 露 罗晓燕 副主编 姜志国 主 审 Publishing House of Electronics Industry 北京BEIJING 内 容 简 介 本书在第 1 版的基础上修订而成，系统而全面地介绍了与数字图像处理相关的基础理论和应用技术，立足基础理论，突出经典算法，并注重总结当前的最新技术发展，同时重视工程应用。全书共 14 章，第 18 章为理论篇，第 914 章为应用篇。第 1 章为图像处理的基础知识，包括图像的获取、表达、存储及图像质量评价等。第 28 章为图像的基础理论，包括
2、图像变换、图像增强、图像复原、图像压缩编码、图像分割、图像的形态学处理，以及图像描述等。第 913 章为图像的应用技术，包括图像匹配、图像融合、目标检测、目标跟踪、图像识别等。第 14 章为工程应用系统案例分析，总结了作者实际课题研究中的典型工程案例，这些工程案例将本书的各章内容贯穿起来，是前面各种图像处理技术的综合运用，使读者对图像处理技术有一个更高层次的理解和提升。本书理论翔实，内容全面，前后贯穿。本书适合作为本科生教材，其中对图像领域先进理论和算法的总结很有价值，适合作为研究生教材，工程应用系统的综合分析，对科学研究及工程开发人员很有借鉴意义。未经许可，不得以任何方式复制或抄袭本书之部分
3、或全部内容。版权所有，侵权必究。图书在版编目（CIP）数据 数字图像处理及应用/谢凤英主编.2 版.北京：电子工业出版社，2016.9 ISBN 978-7-121-29874-5.数 .谢 .数字图象处理 .TN911.73 中国版本图书馆 CIP 数据核字（2016）第 216379 号 策划编辑：许存权 责任编辑：许存权 特约编辑：谢忠玉 等 印 刷：北京季蜂印刷有限公司 装 订：三河市鹏成印业有限公司 出版发行：电子工业出版社 北京市海淀区万寿路 173 信箱 邮编 100036 开 本：7871 092 1/16 印张：32.25 字数：826 千字 版 次：2014 年 6 月第
4、1 版 2016 年 9 月第 2 版 印 次：2016 年 9 月第 1 次印刷 定 价：69.00 元 凡所购买电子工业出版社图书有缺损问题，请向购买书店调换。若书店售缺，请与本社发行部联系，联系及邮购电话：（010）88254888，88258888。质量投诉请发邮件至 ，盗版侵权举报请发邮件至 。本书咨询联系方式：（010）88254484，。近几十年来，在数字信号处理技术和计算机技术发展的推动下，数字图像处理技术得到了飞速发展，已成为其他科学技术领域中不可缺少的一项重要工具。数字图像处理的应用领域越来越广泛，从空间探索到微观研究，从军事领域到工农业生产，从科学教育到娱乐游戏，越来越多
5、的领域用到了数字图像处理技术。作为一门实用而综合的交叉学科，图像处理技术研究的内容主要包括图像变换、图像压缩编码、图像增强与复原、图像分割、图像描述、图像匹配、图像融合、图像目标的检测跟踪、图像识别、图像的形态学处理等。本书以传统的图像处理方法为基础，突出经典理论，注重总结当前流行的新理论和新方法，系统介绍这些重要的数字图像处理技术，同时结合实际应用，对经典案例进行系统分析。本书力求基础理论、最新发展及工程应用紧密结合与统一。全书内容涵盖范围广，由经典到先进，深浅适中，读者通过本书的学习，既可以掌握基础理论，又能够熟悉领域内的发展动态，并通过案例分析加强理论内容的理解。本书由几位多年从事数字图
6、像处理教学和科研工作的教师编写，书中的内容及结构安排经过了课题组的多次讨论和审定，实例分析及工程应用案例来源于作者所在实验室的科研实践和课题研究。全书经过精心组织，有利于教师讲授和学生学习，同时也有利于相关领域科学研究和工程开发人员参考。本书由北京航空航天大学图像处理中心的谢凤英、赵丹培、李露和罗晓燕老师共同编写，其中，谢凤英主要负责第 3、6、7、8、13、14 章，1.1、1.3、1.4 节，2.12.4、2.7 节，9.19.3 节，赵丹培主要负责第 4、11、12 章，2.5、2.6、2.8 节，9.4.19.4.5 节的初稿，13.2.213.2.5 节；李露主要负责第 5 章，9.
7、4.6 节；罗晓燕主要负责第 10 章，1.2 和 1.5 节，9.4.19.4.5节的终稿。全书由北京航空航天大学图像处理中心姜志国教授主审，最后由谢凤英统稿和校对。特别感谢在百忙之中为本书主审并提出许多宝贵意见的姜志国教授。感谢北京航空航天大学图像处理中心的卢亚楠博士、史俊博士、李阳、吴叶芬、张杰和陆明同学在本书的编写中给予的大力支持。同时，在编写本书的过程中参考了国内外大量书籍和论文，在此对本书所引用论文和书籍的作者深表感谢。本书是在第 1 版的基础上修订而成，修正了其中的一些错误，改用通俗语言叙述一些概念。由于编者水平有限，书中还有不当之处，敬请读者批评指正。编 者 V 理论篇 第 1
8、 章 数字图像处理的基础知识（1）1.1 数字图像处理概述（1）1.1.1 图像和数字图像（1）1.1.2 数字图像处理的主要研究 内容（3）1.1.3 数字图像处理的发展及 应用（4）1.2 图像的获取技术（7）1.2.1 图像的获取手段（7）1.2.2 图像的显示与输出（9）1.3 图像数字化（9）1.3.1 采样（10）1.3.2 量化（10）1.4 图像数据的表示与存储（11）1.4.1 彩色空间（11）1.4.2 图像类型（14）1.4.3 数字图像的表示（15）1.4.4 图像数据的存储（15）1.5 图像质量评价（19）1.5.1 人类视觉系统（19）1.5.2 图像质量主观评价
9、（21）1.5.3 图像质量客观评价（22）1.5.4 算法性能评价（24）小结（25）习题（25）第 2 章 图像的数学变换（26）2.1 几何变换（26）2.1.1 空间变换（26）2.1.2 灰度级插值（28）2.1.3 几何校正（30）2.2 傅里叶变换（31）2.2.1 一维傅里叶变换（32）2.2.2 二维离散傅里叶变换（33）2.2.3 二维离散傅里叶变换的 性质（34）2.2.4 快速傅里叶变换（FFT）（38）2.3 离散余弦变换（42）2.3.1 离散余弦变换的定义（42）2.3.2 快速离散余弦变换（43）2.4 Gabor 变换（44）2.4.1 短时傅里叶变换（45）
10、2.4.2 连续 Gabor 变换（47）2.4.3 离散 Gabor 变换（48）2.4.4 高斯窗 Gabor 函数（48）2.5 离散 K-L 变换（51）2.5.1 离散 K-L 变换介绍（52）2.5.2 离散 K-L 变换的性质（53）2.5.3 主成分分析（PCA）（54）2.6 Radon 变换（56）2.6.1 Radon 变换介绍（56）VI 2.6.2 Radon 变换的性质（57）2.7 小波变换（58）2.7.1 多分辨率分析的背景 知识（58）2.7.2 多分辨率展开（61）2.7.3 一维小波变换（66）2.7.4 快速小波变换（69）2.7.5 二维离散小波变换
11、（73）2.8 数学变换在图像处理中的应用（76）2.8.1 傅里叶变换在图像去噪中 的应用（76）2.8.2 离散余弦变换在图像压缩 中的应用（77）2.8.3 Gabor 变换在纹理分析中 的应用（78）2.8.4 小波变换在图像压缩中 的应用（79）2.8.5 小波变换在图像去噪中 的应用（80）2.8.6 小波变换在边缘检测中 的应用（81）2.8.7 小波变换在图像融合中 的应用（83）2.8.8 小波变换在图像增晰中 的应用（84）小结（85）习题（85）第 3 章 图像增强（87）3.1 灰度级修正（88）3.1.1 灰度的线性变换（88）3.1.2 灰度的非线性变换（90）3.
12、1.3 直方图修正（91）3.2 图像平滑（97）3.2.1 邻域平均法（97）3.2.2 中值滤波（100）3.2.3 帧间平滑（102）3.2.4 频域低通滤波法（103）3.3 图像锐化（107）3.3.1 微分法（107）3.3.2 频域高通滤波法（112）3.4 图像增晰（114）3.4.1 同态滤波（114）3.4.2 基于 Retinex 的增强（116）3.4.3 基于 LIP 的增强（118）3.4.4 基于照度区域划分的 增强（123）3.5 彩色增强（127）3.5.1 伪彩色增强（127）3.5.2 真彩色增强（130）小结（131）习题（131）第 4 章 图像复原（
13、133）4.1 图像的退化模型（134）4.1.1 图像的退化与复原过程（134）4.1.2 连续函数的退化模型（135）4.1.3 离散函数的退化模型（136）4.1.4 图像复原的基本步骤（138）4.2 常用的图像退化模型（139）4.3 退化模型的参数估计（141）4.3.1 运动模糊的退化原理（141）4.3.2 运动模糊退化模型的参 数估计（145）4.3.3 散焦模糊的退化原理（154）4.3.4 散焦模糊退化模型的参 数估计（155）4.4 图像复原的典型方法（156）4.4.1 逆滤波法（157）4.4.2 维纳滤波（159）4.4.3 等功率谱滤波（161）4.4.4 几何
14、均值滤波器（162）4.4.5 无约束最小二乘复原 方法（162）4.4.6 有约束最小二乘复原 方法（163）4.4.7 投影复原法（166）4.4.8 Richardson-Lucy 算法（167）VII 4.4.9 振铃效应的去除（168）4.5 图像复原的质量评价（169）4.5.1 有参考的图像质量评价（169）4.5.2 无参考的图像质量评价（171）小结（172）习题（173）第 5 章 图像压缩编码（174）5.1 图像压缩编码概述（174）5.1.1 图像压缩编码的必要性 和可行性（174）5.1.2 图像压缩编码的发展（175）5.1.3 图像压缩编码的分类（176）5.2
15、 图像压缩编码的基本理论（177）5.2.1 信息的度量（177）5.2.2 香农编码定理（178）5.2.3 图像压缩编码的一般 流程（180）5.3 经典图像压缩编码方法（181）5.3.1 霍夫曼编码（181）5.3.2 算术编码（183）5.3.3 游程编码（184）5.3.4 预测编码（184）5.3.5 变换编码（187）5.4 现代图像压缩编码方法（189）5.4.1 分形编码（190）5.4.2 模型基编码（191）5.4.3 小波变换编码（193）5.4.4 神经网络编码（194）5.5 图像压缩编码的性能评价（195）5.6 图像压缩技术标准（198）5.6.1 静止图像压
16、缩标准简介（198）5.6.2 运动图像压缩标准简介（201）小结（203）习题（203）第 6 章 图像分割（204）6.1 非连续性分割（205）6.1.1 点检测（205）6.1.2 线检测（206）6.1.3 边缘检测（207）6.1.4 基于梯度的局部处理（210）6.1.5 基于 Hough 变换的全局 处理（212）6.1.6 基于图论的全局处理（214）6.2 阈值分割（216）6.2.1 阈值分割的原理（216）6.2.2 最小误差阈值分割（217）6.2.3 最大类间方差阈值分割（218）6.2.4 最大熵阈值分割（220）6.3 基于区域的分割（223）6.3.1 区域生长法（223）6.3.2 分裂合并法（226）6.4 聚类分割（228）6.4.1 K-均值聚类（228）6.4.2 模糊 C 均值聚类（231）6.4.3 Mean-shift 聚类分割（232）6.5 基于参数活动轮廓模型的分割（236）6.5.1 传统 Snake 模型（237）6.5.2 GVF Snake 模型（240）6.6 基于几何形变模型的分割（243）6.6.1 曲线演化理论（2
