MATLAB數(shù)字圖像處理

前言

MATLAB的英文全稱(chēng)是Matrix Laboratory（矩陣實(shí)驗(yàn)室），一開(kāi)始它是一種專(zhuān)門(mén)用于矩陣數(shù)值計(jì)算的軟件。從這一點(diǎn)上也可以看出，它在矩陣運(yùn)算方面有自己的特點(diǎn)。實(shí)際上，MATLAB中的絕大多數(shù)運(yùn)算都是通過(guò)矩陣這一形式完成的。正是這一特點(diǎn)決定了MATLAB在處理數(shù)字圖像上的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。從理論上講，圖像是一種二維的連續(xù)函數(shù)，然而在計(jì)算機(jī)上對(duì)圖像進(jìn)行數(shù)字處理時(shí)，首先必須對(duì)其在空間和亮度上進(jìn)行數(shù)字化，即圖像的采樣和量化過(guò)程。通過(guò)對(duì)二維圖像的均勻采樣，就可以得到一幅離散化成MxN樣本的數(shù)字圖像。該數(shù)字圖像是一個(gè)整數(shù)陣列，因而用矩陣來(lái)描述是最直觀和最簡(jiǎn)便的了。而MKATLAB的長(zhǎng)處就是處理矩陣運(yùn)算，因此用MATLAB處理數(shù)字圖像非常方便。MATLAB支持索引色圖像、灰度圖像、二值圖像、RGB圖像和多幀圖像陣列五種圖像類(lèi)型，支持．BMP、GIF、HDF、JPEG、PCX、PNG、TIFF、XWD、CUR、ICO等圖像文件格式的讀、寫(xiě)和顯示。MATLAB對(duì)圖像的處理功能主要集中在它的圖像處理工具箱（Image Processing Toolbox）中。圖像處理工具箱由一系列支持圖像處理操作的函數(shù)組成，可以進(jìn)行諸如幾何操作、線(xiàn)性濾波和濾波器設(shè)計(jì)、圖像變換、圖像分析與圖像增強(qiáng)、二值圖像操作以及形態(tài)學(xué)處理等圖像處理操作。在數(shù)字圖像處理領(lǐng)域?qū)?wèn)題的求解通常需要寬泛的實(shí)驗(yàn)工作，包括軟件模擬和大量樣本圖像的測(cè)試。雖然典型算法的開(kāi)發(fā)是基于理論支持的，但這些算法的實(shí)現(xiàn)幾乎總是要求參數(shù)估計(jì)，并常常進(jìn)行算法修正與候選求解方案的比較。這樣，靈活的、綜合的以及由許多資料證明的軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境就是一個(gè)關(guān)鍵因素。這些因素在開(kāi)銷(xiāo)、開(kāi)發(fā)時(shí)間和圖像處理求解方法上都具有重要意義。盡管它很重要，但卻很少有以教材形式編寫(xiě)的涉及數(shù)字圖像處理原理和軟件實(shí)現(xiàn)方面的文獻(xiàn)。而本書(shū)恰好是以概要形式講述基本理論并緊密結(jié)合實(shí)際應(yīng)用研究為目的而編寫(xiě)的。全書(shū)共分11章，第1章介紹圖像處理與MATLAB 2007a簡(jiǎn)介；第2章介紹圖像的編碼和解碼；第3章介紹圖像復(fù)原；第4章介紹圖像處理的相關(guān)操作；第5章介紹圖像頻域變換；第6章介紹圖像處理中的代數(shù)運(yùn)算及幾何變換，并重點(diǎn)介紹圖像幾何的變換；第7章介紹圖像增強(qiáng)；第8章介紹圖像分割與邊緣檢測(cè)；第9章介紹小波分析及其在MATLAB中的應(yīng)用，主要講述小波技術(shù)在圖像處理中的應(yīng)用，并詳細(xì)展開(kāi)小波分析在圖像增強(qiáng)中的應(yīng)用，如基于小波的圖像降噪和壓縮、小波的融合技術(shù)、小波包在圖像邊緣檢測(cè)中的應(yīng)用；第10章介紹圖像特征的描述；第11章介紹MATLAB圖像處理的應(yīng)用，主要介紹MATLAB在醫(yī)學(xué)和遙感圖像處理方面的應(yīng)用。本書(shū)結(jié)合了作者多年來(lái)的教學(xué)實(shí)踐和研究經(jīng)驗(yàn)，并力圖體現(xiàn)以下三個(gè)特點(diǎn)。第一，將圖像處理理論和應(yīng)用舉例相結(jié)合，系統(tǒng)介紹了數(shù)字圖像處理技術(shù)的相關(guān)知識(shí)和內(nèi)容，每介紹一個(gè)知識(shí)點(diǎn)的理論都有相應(yīng)的應(yīng)用舉例，使讀者對(duì)數(shù)字圖像處理學(xué)科有一個(gè)全面的了解；第二，根據(jù)國(guó)內(nèi)有關(guān)專(zhuān)業(yè)本科生和研究生的培養(yǎng)規(guī)劃，介紹了圖像處理技術(shù)方面的新理論、新技術(shù)、新標(biāo)準(zhǔn)和新應(yīng)用，使讀者充分了解圖像處理技術(shù)的新發(fā)展和新應(yīng)用；第三，注重MATLAB圖像處理功能在實(shí)際生活中的應(yīng)用舉例，使讀者學(xué)以致用。本書(shū)力求內(nèi)容豐富、圖文并茂、文字流暢，將會(huì)成為一本學(xué)習(xí)和使用MATLAB數(shù)字圖像處理方面有價(jià)值的參考書(shū)。參加本書(shū)編寫(xiě)的有張德豐、許華興、王旭寶、王孟群、鄧恒奮、盧國(guó)偉、盧煥斌、伍志聰、莊文華、莊浩杰、許業(yè)成、何沛彬、何佩賢、張水蘭、張堅(jiān)、李勇杰、李秋蘭、李美妍、陳運(yùn)英、陳景棠、梁家科、黃達(dá)中、陳楚明、林健鋒、梁勁強(qiáng)、林振滿(mǎn)、周品。由于時(shí)間倉(cāng)促，加上作者水平所限，錯(cuò)誤或疏漏之處在所難免，敬請(qǐng)讀者批評(píng)指正。

內(nèi)容概要

本書(shū)利用MATLAB圖像處理工具箱進(jìn)行數(shù)字圖像處理的設(shè)計(jì)與應(yīng)用，簡(jiǎn)潔明了地指出了所介紹的函數(shù)與方法的理論背景，同時(shí)又緊密聯(lián)系實(shí)際應(yīng)用，以具體的實(shí)例說(shuō)明了函數(shù)的使用方法。在實(shí)例中強(qiáng)調(diào)了如何用MATLAB圖像處理工具箱解決圖像處理中的問(wèn)題、難題，節(jié)省了圖像處理的時(shí)間，提高了圖像處理的效率。    本書(shū)詳細(xì)介紹了數(shù)字圖像處理技術(shù)及利用MATLAB進(jìn)行圖像處理的方法和技巧，強(qiáng)調(diào)了圖像處理的理論和應(yīng)用相結(jié)合的方法，并給出了大量數(shù)字圖像處理技術(shù)的MATLAB實(shí)現(xiàn)程序。    本書(shū)可作為高等理工科院校電子信息、通信工程、信號(hào)與信息處理學(xué)科的本科生教材，也可作為研究生以及從事圖像研究的科研工作者的學(xué)習(xí)參考用書(shū)。

書(shū)籍目錄

前言第1章 圖像處理與MATLAB 2007a簡(jiǎn)介　1.1 概述　　1.1.1 MATLAB概述　　1.1.2 數(shù)字圖像處理技術(shù)的內(nèi)容與發(fā)展現(xiàn)狀　1.2 相關(guān)學(xué)科和領(lǐng)域　　1.2.1 數(shù)字信號(hào)處理學(xué)　　1.2.2 計(jì)算機(jī)圖形學(xué)　　1.2.3 計(jì)算機(jī)視覺(jué)　1.3 MATLAB 2007a的新功能　　1.3.1 MATLAB 2007a的新特性　　1.3.2 Simulink6的新特性　1.4 MATLAB 2007a圖像處理　　1.4.1 MATLAB圖像處理應(yīng)用舉例　　1.4.2 圖像處理基本操作　　1.4.3 圖像處理的高級(jí)應(yīng)用第2章 圖像的編碼和解碼　2.1 概述　　2.1.1 圖像壓縮編碼的必要性　　2.1.2 圖像壓縮編碼的可能性　　2.1.3 圖像壓縮編碼的評(píng)價(jià)準(zhǔn)則　2.2 統(tǒng)計(jì)編碼　　2.2.1 信息熵　　2.2.2 Shannon Fano編碼　　2.2.3 哈夫曼編碼　　2.2.4 算術(shù)編碼　　2.2.5 行程編碼　2.3 預(yù)測(cè)編碼　2.4 圖像的變換編碼　2.5 數(shù)據(jù)壓縮編碼的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)　　2.5.1 JPEG標(biāo)準(zhǔn)　　2.5.2 MPEG視頻編碼壓縮標(biāo)準(zhǔn)　2.6 小結(jié)　習(xí)題第3章 圖像復(fù)原　3.1 圖像復(fù)原的基本概念　3.2 圖像退化模型　　3.2.1 連續(xù)的退化模型　　3.2.2 離散的退化模型　3.3 非約束復(fù)原　　3.3.1 非約束復(fù)原的代數(shù)方法　　3.3.2 逆濾波復(fù)原法　3.4 有約束復(fù)原　　3.4.1 最小二乘類(lèi)約束復(fù)原　　3.4.2 維納濾波　　3.4.3 Lucy Richardson濾波復(fù)原　　3.4.4 盲解卷積復(fù)原　3.5 幾種其他圖像復(fù)原技術(shù)　　3.5.1 幾何畸變校正　　3.5.2 盲目圖像復(fù)原　3.6 運(yùn)動(dòng)模糊圖像的復(fù)原　　3.6.1 模糊模型　　3.6.2 水平勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)引起模糊的復(fù)原　3.7 小結(jié)　習(xí)題第4章 圖像處理的相關(guān)操作　4.1 圖像類(lèi)型轉(zhuǎn)換　4.2 圖像數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)　　4.2.1 圖像模式　　4.2.2 顏色空間　　4.2.3 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)　4.3 線(xiàn)性系統(tǒng)和移不變系統(tǒng)　　4.3.1 線(xiàn)性系統(tǒng)　　4.3.2 移不變系統(tǒng)　4.4 調(diào)用信號(hào)分析　　4.4.1 調(diào)諧信號(hào)　　4.4.2 對(duì)調(diào)諧信號(hào)的響應(yīng)　　4.4.3 系統(tǒng)傳遞函數(shù)　4.5 數(shù)字圖像的顯示特性　　4.5.1 圖像的屏幕顯示　　4.5.2 顯示特性　　4.5.3 數(shù)字圖像的暫時(shí)顯示　　4.5.4 數(shù)字圖像的永久顯示　4.6 二維系統(tǒng)及矩陣運(yùn)算　　4.6.1 二維線(xiàn)性系統(tǒng)　　4.6.2 二維位置不變線(xiàn)性系統(tǒng)　　4.6.3 二維系統(tǒng)的梯度算子　　4.6.4 常用矩陣運(yùn)算　4.7 圖像的塊操作　　4.7.1 邊緣操作　　4.7.2 顯示塊操作　4.8 特定區(qū)域處理　　4.8.1 特定區(qū)域　　4.8.2 特定區(qū)域?yàn)V波　　4.8.3 特定區(qū)域填充　4.9 圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)　　4.9.1 圖像質(zhì)量的客觀評(píng)價(jià)　　4.9.2 圖像質(zhì)量的主觀評(píng)價(jià)　習(xí)題第5章 圖像頻域變換第6章 圖像處理中的代數(shù)運(yùn)算及幾何變換第7章 圖像增強(qiáng)第8章 圖像分割與邊緣檢測(cè)第9章 小波分析及其在MATLAB中的應(yīng)用第10章 圖像特征的描述第11章 MATLAB圖像處理的應(yīng)用醫(yī)學(xué)圖像增強(qiáng)附錄參考文獻(xiàn)

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《MATLAB數(shù)字圖像處理》特色：合理、完善的知識(shí)體系結(jié)構(gòu)，內(nèi)容豐富，重點(diǎn)突出，應(yīng)用性強(qiáng)，免費(fèi)提供相關(guān)程序源代碼下載，深入、詳細(xì)剖析MATLAB工程應(yīng)用技術(shù)。

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