MATLAB圖像/視頻處理應(yīng)用及實(shí)例

前言

　　MATLAB是當(dāng)今國際上科學(xué)界最具有影響力，也是最有活力的軟件。在世界各高校，MATLAB已經(jīng)成為線性代數(shù)、數(shù)值分析、數(shù)理統(tǒng)計(jì)、優(yōu)化方法、自動(dòng)控制、數(shù)字信號(hào)處理、動(dòng)態(tài)系統(tǒng)仿真等高級課程的基本教學(xué)工具。 MATLAB具有不同于其他高級語言的一些優(yōu)點(diǎn)，它編寫簡單，編程效率高，易學(xué)易懂，被通俗地稱為演算紙式的科學(xué)算法語言。在通信、信號(hào)處理及科學(xué)計(jì)算等領(lǐng)域，MATLAB都被廣泛地應(yīng)用?！　ATLAB提供了圖像處理和圖像捕獲工具箱，為工程師和科學(xué)家提供了一套完整的用于圖像處理和分析的函數(shù)?？偣渤^200個(gè)圖像處理函數(shù)，與MATLAB的數(shù)據(jù)分析、算法開發(fā)和數(shù)據(jù)可視化環(huán)境集成在一起，使專業(yè)人士從耗時(shí)的圖像處理和操作中解脫出來，用戶只需花少量的時(shí)間在算法編程上，而把大部分時(shí)間用于問題的分析處理上。然而，MATLAB對數(shù)字視頻處理的支持目前還很有限。本書系統(tǒng)介紹了MATLAB在圖像、視頻信號(hào)處理中的應(yīng)用，涵蓋了它所涉及的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)、基本算法、各種典型方法和實(shí)用的處理技術(shù)，并根據(jù)編者近年來從事相關(guān)科研、教學(xué)的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，列舉了大量實(shí)例，以供讀者參考。目前，使用MATLAB進(jìn)行圖像、視頻信號(hào)處理的應(yīng)用越來越深入，在講解基本理論的同時(shí)還著重介紹了國內(nèi)外相關(guān)，特別是MATLAB Central的最新研究成果和應(yīng)用實(shí)例?！　∪珪鴥?nèi)容共分為13章。第1章是MATLAB 7概述，介紹了MATLAB編程基礎(chǔ)、M文件與M函數(shù)、MATLAB圖像的基本類型與轉(zhuǎn)換等內(nèi)容，MATLAB的中、高級用戶可以直接跳過本章。第2章是MATLAB圖像處理基礎(chǔ)，介紹了MATLAB圖像處理工具箱、圖像采集工具箱、圖像類型、圖像的讀/寫操作、色度空間轉(zhuǎn)換以及數(shù)字圖像的塊處理等。第3章是圖像的運(yùn)算，包括代數(shù)運(yùn)算和幾何操作。第4章是MATLAB視頻處理基礎(chǔ)，重點(diǎn)介紹了MATLAB對視頻處理的有限支持，視頻文件的讀/寫操作，從靜止圖像向AVI視頻文件的轉(zhuǎn)換以及MATLAB環(huán)境下的視頻捕獲。第5章是圖像的正交變換，包括傅里葉變換、離散余弦變換（DCT）和離散小波變換（DWT）。此外，還對Hough變換與Radon變換通過實(shí)例進(jìn)行了深入介紹。第6章是圖像增強(qiáng)，包括空域增強(qiáng)、頻域增強(qiáng)和彩色增強(qiáng)。第7章是圖像的壓縮編碼，在介紹JPEG壓縮原理的基礎(chǔ)上，突出JPEG編碼關(guān)鍵技術(shù)的MATLAB實(shí)現(xiàn)，并給出了一個(gè)基于DCT的圖像水印實(shí)例。第8章是形態(tài)學(xué)圖像處理，包括形態(tài)學(xué)基本運(yùn)算、擊中擊不中變換、形態(tài)學(xué)的圖像處理應(yīng)用與灰度形態(tài)學(xué)。第9章是圖像分割，包括閾值分割法、區(qū)域分割法和分水嶺分割法。第10章是圖像的特征提取與分析，包括紋理特征、顏色特征、形狀特征和結(jié)構(gòu)特征提取與分析。第11章是光流場計(jì)算與基于塊的運(yùn)動(dòng)估計(jì)。它包括了兩種典型的光流場算法，即Horn-Schunck算法和Lucas-Kanade算法的實(shí)現(xiàn)。此外，對于幾種典型的基于塊的運(yùn)動(dòng)估計(jì)，包括全搜索、三步搜索、四步搜索和菱形搜索的原理與實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了深入的闡述。第12章是視頻壓縮編碼，在介紹視頻編碼基本原理的基礎(chǔ)上，著重以MPEG-2為例，討論了基于MATLAB的MPEG-2編/解碼器實(shí)現(xiàn)。此外，還以運(yùn)動(dòng)矢量的致密化和準(zhǔn)確化、DC系數(shù)獲得及重建為例，討論了壓縮域視頻信號(hào)處理方法。第13章是一個(gè)完整的數(shù)字視頻水印實(shí)例，包括水印嵌入與提取。　　本書的內(nèi)容較為系統(tǒng)，重點(diǎn)突出，理論與實(shí)踐并重，實(shí)例分析循序漸進(jìn)，可作為高等院校計(jì)算機(jī)、信息工程、通信、電子技術(shù)和生物醫(yī)學(xué)工程、電視技術(shù)等相關(guān)專業(yè)的高年級學(xué)生和研究生的圖像處理教材，也可以作為工程技術(shù)人員或其他相關(guān)人員的參考書?！　”緯蓷罡卟?、杜青松編著。楊高波擬定了本書的編寫提綱，并編寫了第6～10章和第2章、第3章的部分內(nèi)容。杜青松編寫了本書的第1章、第2章和第3章的大部分內(nèi)容及第5章。此外，參加編寫的人員還有何英亮（第12章和第13章）、王會(huì)千（第11章）和陳麗娜（第4章）等碩士研究生。全書由楊高波教授統(tǒng)稿?！　∮捎跁r(shí)間倉促，加之編者水平有限，疏漏和不足之處在所難免。在此，編者懇請各領(lǐng)域的專家和廣大讀者批評指正。　　編　者　　2009年8月

內(nèi)容概要

MATLAB具有編程高效、易學(xué)易用的特點(diǎn)，是目前工程上流行最廣泛的編程語言。它提供了圖像處理和圖像捕獲工具箱，與MATLAB的數(shù)據(jù)分析和可視化環(huán)境集成在一起，可使專業(yè)人士從繁雜的編程中解脫出來，而集中在問題的分析與算法設(shè)計(jì)上。然而，MATLAB對數(shù)字視頻處理的支持目前還很有限。本書系統(tǒng)介紹了MATLAB在圖像、視頻信號(hào)處理中的應(yīng)用，涵蓋了它所涉及的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)、各種典型方法和實(shí)用的處理技術(shù)，并根據(jù)編者近年來從事相關(guān)科研、教學(xué)的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，列舉了大量實(shí)例，以供讀者參考。    本書的內(nèi)容較為系統(tǒng)，重點(diǎn)突出，理論與實(shí)踐并重，實(shí)例分析循序漸進(jìn)，可作為高等院校計(jì)算機(jī)、信息工程、通信、電子技術(shù)和生物醫(yī)學(xué)工程、電視技術(shù)等相關(guān)專業(yè)的高年級學(xué)生和研究生的圖像處理教材，也可以作為工程技術(shù)人員或其他相關(guān)人員的參考書。

書籍目錄

第1章 MATLAB 7概述   1.1 MATLAB 7簡介   1.2 MATLAB數(shù)據(jù)類型   1.3 MATLAB操作基礎(chǔ)   1.4 MATLAB腳本文件和函數(shù)文件   1.5 MATLAB程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)   1.6 提高M(jìn)ATLAB程序運(yùn)行效率 第2章 MATLAB圖像處理基礎(chǔ)   2.1 數(shù)字圖像處理基礎(chǔ)   2.2 MATLAB工具箱簡介   2.3 MATLAB中圖像的數(shù)據(jù)類型   2.4 MATLAB中的圖像類型   2.5 圖像文件的讀/寫和顯示   2.6 顏色空間   2.7 數(shù)字圖像的塊處理   2.8 圖像質(zhì)量的客觀評價(jià) 第3章 圖像的運(yùn)算   3.1 圖像的代數(shù)運(yùn)算   3.2 幾何操作 第4章 MATLAB視頻處理基礎(chǔ)   4.1 MATLAB圖像處理工具箱中對視頻處理的支持   4.2 其他的視頻文件讀/寫操作函數(shù)   4.3 從靜止圖像向AVI視頻文件的轉(zhuǎn)換   4.4 YUV向MATLAB Movie文件的轉(zhuǎn)換   4.5 VFW視頻捕獲 第5章 圖像的正交變換   5.1 傅里葉變換   5.2 離散余弦變換   5.3 離散小波變換DWT   5.4 Hough變換   5.5 Radon變換 第6章 圖像增強(qiáng)   6.1 空間域圖像增強(qiáng)   6.2 空域?yàn)V波增強(qiáng)   6.3 頻域增強(qiáng)   6.4 彩色增強(qiáng) 第7章 圖像的壓縮編碼   7.1 概述   7.2 JPEG靜止圖像壓縮的基本原理   7.3 JPEG編碼的關(guān)鍵技術(shù)   7.4 JPEG 2000   7.5 基于DCT的圖像水印實(shí)例 第8章 形態(tài)學(xué)圖像處理 第9章 圖像分割 第10章 圖像的特征提取與分析 第11章 光流場計(jì)算與基于塊的運(yùn)動(dòng)估計(jì) 第12章 視頻壓縮編碼 第13章 數(shù)字視頻水印實(shí)例 參考文獻(xiàn)

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