图书简介:
第1章 概述
1.1 什么是数字图像处理
1.1.1 数字图像处理的基本概念
1.1.2 数字图像处理技术的产生与发展
1.2 数字图像处理的主要任务与方法
1.2.1 数字图像处理的主要任务
1.2.2 数字图像处理的主要方法
1.2.3 数字图像处理技术的特点
1.3 数字图像处理的应用
1.3.1 数字图像处理的应用领域
1.3.2 数字图像处理的新发展
本章小结
思考与练习题
拓展训练
第2章 数字图像处理的物理及技术基础
2.1 数字图像获取
2.1.1 成像过程
2.1.2 模拟图像描述
2.1.3 常用的图像格式
2.1.4 模拟图像数字化
2.2 数字图像显示及像质描述
2.2.1 数字图像显示
2.2.2 像质描述基本方法
2.3 色度学基础与颜色模型
2.3.1 分辨率
2.3.2 色度学基础
2.3.3 颜色模型
2.3.4 彩色显示
2.4 数字图像处理基础
2.4.1 灰度直方图及其应用
2.4.2 图像处理系统及编程语言
本章小结
思考与练习题
拓展训练
第3章 数字图像处理的数学基础
3.1 数字图像的基本运算
3.1.1 点运算
3.1.2 代数运算
3.1.3 几何运算
3.2 数字图像的正交变换
3.2.1 傅里叶变换
3.2.2 离散余弦变换
3.2.3 KL变换
3.2.4 小波变换与多尺度分析
本章小结
思考与练习题
拓展训练
第4章 图像增强
4.1 空域增强
4.1.1 基于点操作的图像增强
4.1.2 基于区域操作的图像增强
4.2 频域增强
4.2.1 低通滤波
4.2.2 高通滤波
4.2.3 同态滤波
4.3 彩色增强
4.3.1 伪彩色增强
4.3.2 假彩色增强
4.3.3 真彩色增强
*4.4 图像增强应用:侯马盟书图像增强
本章小结
思考与练习题
拓展训练
第5章 图像编码与压缩
5.1 概述
5.1.1 图像冗余
5.1.2 图像压缩
5.2 图像编码的保真度准则
5.2.1 客观保真度准则
5.2.2 主观保真度准则
5.3 无损压缩编码
5.3.1 无损预测编码
5.3.2 哈夫曼编码
5.3.3 算术编码
5.4 有损压缩编码
5.4.1 有损预测编码
5.4.2 变换编码
5.5 视频图像编码标准
5.5.1 JPEG标准
5.5.2 MPEG标准
5.5.3 H.261标准
5.5.4 H.264标准
5.6 中国音视频编解码标准(AVS)
5.6.1 第一代AVS标准
5.6.2 第二代AVS标准
5.6.3 第三代AVS标准
5.6.4 AVS产业形态
*5.7 图像编码与压缩应用:分块DCT编码水印嵌入
本章小结
思考与练习题
拓展训练
第6章 图像复原与重建
6.1 概述
6.1.1 图像复原与图像重建
6.1.2 图像退化的原因
6.1.3 连续图像退化的数学模型
6.1.4 离散图像退化的数学模型
6.2 典型的无约束复原图像方法——逆滤波复原
6.3 约束复原
6.3.1 约束复原的基本原理
6.3.2 维纳滤波复原
6.3.3 约束最小二乘滤波复原
6.4 非线性复原
6.4.1 最大后验复原
6.4.2 最大熵复原
6.4.3 投影复原
6.4.4 同态滤波复原
6.5 几何失真校正
6.5.1 典型的几何失真
6.5.2 空间几何坐标变换
6.5.3 校正空间像点灰度值的确定
*6.6 图像复原应用:壁画文物虚拟修复
6.6.1 修复过程
6.6.2 主要算法
6.6.3 修复结果
本章小结
思考与练习题
拓展训练
第7章 图像分割
7.1 概述
7.2 图像分割的定义与方法分类
7.2.1 图像分割定义
7.2.2 图像分割方法分类
7.3 图像的阈值分割法
7.3.1 直方图分割与图像二值化
7.3.2 图像阈值分割的常用方法
7.4 图像的区域生长法
7.4.1 传统区域生长法
7.4.2 无种子区域生长法
7.5 基于边缘的图像分割方法
7.5.1 边缘检测算法
7.5.2 轮廓检测算法——霍夫变换
7.6 图像分割应用
7.6.1 图像中数字的分割
7.6.2 基于区域生长法的医学影像分割
本章小结
思考与练习题
拓展训练
第8章 数学形态学在图像处理中的应用
8.1 概述
8.2 基本概念和运算
8.2.1 集合和元素
8.2.2 交集、并集和补集
8.2.3 腐蚀与膨胀
8.2.4 开运算和闭运算
8.2.5 击中/击不中变换(HMT)
8.3 数学形态学基本运算在图像处理中的应用
8.3.1 计算像素连接数
8.3.2 骨架抽取
*8.4 数学形态学处理图像应用:侯马盟书图像骨架提取
本章小结
思考与练习题
拓展训练
第9章 图像分析
9.1 图像表示
9.1.1 边界追踪
9.1.2 链码
9.2 图像描绘
9.2.1 边界描绘
9.2.2 区域描绘
9.2.3 关系描绘
9.2.4 相似性描绘
*9.3 图像纹理分析
9.3.1 基于邻域特征统计的方法
9.3.2 基于傅里叶频谱提取特征
9.3.3 基于灰度共生矩阵的方法
*9.4 图像分析应用:医学图像配准
9.4.1 图像配准的基本步骤
9.4.2 医学图像配准
本章小结
思考与练习题
拓展训练
第10章 图像识别
10.1 图像识别基础
10.1.1 模式识别过程
10.1.2 模式识别方法
10.1.3 图像识别过程
10.1.4 图像识别应用
10.2 传统神经网络的图像识别
10.2.1 感知机神经网络
10.2.2 BP神经网络
10.3 卷积神经网络的图像识别
10.3.1 卷积神经网络的基本结构
10.3.2 卷积神经网络训练
10.3.3 典型卷积神经网络模型
*10.4 图像识别应用:手写数字识别
10.4.1 感知机实现手写数字识别
10.4.2 BP神经网络实现手写数字识别
本章小结
思考与练习题
拓展训练
*第11章 基于模型驱动法的图像处理综合应用
11.1 图像融合
11.1.1 图像融合概述
11.1.2 像素级图像融合过程
11.1.3 图像融合实例——双色中波红外图像融合
11.2 基于最低有效位方法的图像加密
11.2.1 算法步骤
11.2.2 算法实现
11.2.3 仿真结果分析
11.3 图像目标提取
11.3.1 运动目标特征提取步骤
11.3.2 运动目标特征提取实现
11.4 基于图像的三维绘制
11.4.1 单幅图像图形化
11.4.2 多幅图像图形化
11.5 视频图像分析与目标动画制作
11.5.1 视频图像内容关联性分析
11.5.2 视频图像运动目标动画制作
11.6 图像处理软件开发
11.6.1 准备工作
11.6.2 图形用户界面设计
11.6.3 系统代码编辑
11.6.4 壁画文物虚拟修复展示系统
本章小结
思考与练习题
拓展训练
*第12章 基于深度学习的图像处理综合应用
12.1 CNN的Deep Network Designer实现
12.1.1 加载使用预训练的网络
12.1.2 自行创建网络
12.2 基于Python的速采磁共振图像重建
12.2.1 U-Net网络架构
12.2.2 图像重建的Python实现
本章小结
思考与练习题
拓展训练
附录A 常用术语中英文对照
附录B Python语言常用图像处理函数
参考文献
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本书作为工业和信息化部“十四五”规划教材,是作者在十多年面向本科生、研究生教学和从事相关研究工作的基础上编写的,自2022年第1版发行以来,受到了读者的欢迎。为深入贯彻党的二十大精神,提高人才自主培养质量,同时为了反映数字图像处理应用和发展的新成果,更好地满足不同学科、不同层次教学以及新工科和课程思政建设的需要,保持本书的先进性、科学性和实用性,我们对第1版进行了修订。
主要修订内容如下:
(1)为了适应人工智能、计算机视觉和机器学习研究中对编程语言发展的需要,对书中例题、工程实例和相关内容同时提供了MATLAB和Python两种语言的实现代码,方便读者选择和阅读。
(2)为了满足科技日新月异发展中人们对泛在学习的需要,本书配套提供新形态教学资源:①在和鲸平台上构建了数字图像处理技术及应用学习Jupyter Notebook项目,PPT、微视频等挂载在主流开源网站上;②“像的世界”微信公众号,用于介绍数字图像处理技术相关的前沿动态,弥补纸质图书更新迭代慢的缺点,引领学生创新拓展;③“像的世界”微信小程序,生动形象地展示了图像处理结果,激发学生的学习兴趣,同时有助于提高学生的编程能力。这些资源对实名注册者免费开放,同时欢迎广大读者共建共享(邮箱:19722765933@163.com)。
(3)第5章增加了具有我国自主知识产权的“中国音视频编解码标准(AVS)”。
(4)增加了部分思考与练习题。
本书内容既全面又相对独立,理论与应用并举,内容涵盖了从图像输入到分析处理的全过程,体例上改变了大多数教材沿用的“总(绪论)—分(每个子方向)—总(新发展等)”范式,采用了“总—分+小总(工程实例)—总(综合应用)”形式,便于教师针对不同专业、不同类别的学生挑选不同章节内容进行教学,例如,本科生选学第1章和第3~8章,研究生选学第1~2章、第3~8章的工程实例和第9~12章,工程技术人员选学对应方向的工程实例和第11~12章。
本次修订得到了工业和信息化部、山西省教育厅研究生创新计划项目(编号:2023JC15)、中北大学和电子工业出版社的大力支持,书中实例部分主要采用了课题组的研究成果和参编老师们所带硕士、博士研究生的部分习作,在此表示感谢!同时,感谢广大读者在使用本书和配套新形态教学资源过程中通过和鲸平台、邮件、公众号等提出了意见和建议,这是本书修订中重要的参考资料。
本书由蔺素珍教授担任主编,编写分工如下:蔺素珍教授编写第1、2、4、6、8、11章和12.2节;秦品乐教授编写第7章;王丽芳教授编写第9章;李大威副教授编写第5章、第10章、12.1节和附录B,并验证了全书的程序代码;王彦博博士编写第3章和附录A,并组织了部分新形态教学资源的设计与开发。
本书配有电子课件和程序源代码,读者可登录华信教育资源网(www.hxedu.com.cn),注册后免费下载。
尽管经过了认真的修订,但疏漏之处在所难免,敬请同行专家和广大读者批评指正。
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