圖像處理原理技術(shù)與算法

前言

　　圖像處理技術(shù)是利用計(jì)算機(jī)來處理、分析和理解視覺信息的一項(xiàng)技術(shù)?！　≡?0世紀(jì)初，運(yùn)用機(jī)器來處理圖片是一件非常困難的事。但隨著計(jì)算機(jī)硬件、圖像獲取設(shè)備、顯示設(shè)備的不斷改進(jìn)和各種高性能工作站的出現(xiàn)，圖像處理這門新興學(xué)科迅猛地向前發(fā)展；而信息社會(huì)的到來，又使圖像處理技術(shù)進(jìn)入了一個(gè)更加蓬勃發(fā)展的階段。特別是多媒體技術(shù)、通信技術(shù)、信息存儲技術(shù)和以Internet為代表的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的加速發(fā)展和廣泛普及以及高清晰度電視（HDTV）的深入應(yīng)用研究，圖像處理技術(shù)研究和應(yīng)用的前景將更為廣闊。　　圖像處理技術(shù)從一開始就是一個(gè)基于線性代數(shù)、統(tǒng)計(jì)理論和物理學(xué)之上，具有很強(qiáng)理論背景的研究領(lǐng)域，它需要廣泛的基礎(chǔ)知識，包括計(jì)算機(jī)科學(xué)、數(shù)字信號處理、隨機(jī)過程奔口統(tǒng)計(jì)數(shù)學(xué)、矩陣分析、信息論、控制論和最優(yōu)化理論等。同時(shí)，圖像處理又是一門與應(yīng)用緊密結(jié)合的學(xué)科，應(yīng)用領(lǐng)域極為廣闊，如在計(jì)算機(jī)視覺、地理、氣象、航空航天、醫(yī)療保健、刑事偵查等領(lǐng)域中的應(yīng)用?！　”緯腔诮?jīng)典圖像處理參考文獻(xiàn)、最新有關(guān)圖像處理技術(shù)的文獻(xiàn)及作者多年的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)完成的。書中對每一種原理方法作了詳細(xì)的描述，并為書中每一種圖像處理技術(shù)的算法提供C語言程序，給出了許多實(shí)驗(yàn)結(jié)果以比較不同算法之間的優(yōu)缺點(diǎn)。本書的特點(diǎn)之一是不僅僅局限于理論描述，而是通過生動(dòng)形象的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，即使初學(xué)者對圖像處理技術(shù)這門學(xué)科有一個(gè)大概的直觀的了解，也為具有一定圖像處理知識的科技人員提供最新的圖像處理技術(shù)、圖像處理過程中的經(jīng)驗(yàn)及了解圖像處理技術(shù)的最新發(fā)展方向提供幫助。本書可以作為高等院校計(jì)算機(jī)、自動(dòng)化、電子工程、生物醫(yī)學(xué)工程等專業(yè)高年級選修課以及研究生的教材。本書還提供了一張光盤，將書中所有程序和實(shí)驗(yàn)結(jié)果刻錄在內(nèi)，以便讀者對照比較。

內(nèi)容概要

　　圖像處理技術(shù)是利用計(jì)算機(jī)來處理、分析和理解視覺信息的一項(xiàng)技術(shù)。在20世紀(jì)初，運(yùn)用機(jī)器來處理圖片是一件非常困難的事。但隨著計(jì)算機(jī)硬件、圖像獲取設(shè)備、顯示設(shè)備的不斷改進(jìn)和各種高性能工作站的出現(xiàn)，圖像處理這門新興學(xué)科迅猛地向前發(fā)展；而信息社會(huì)的到來，又使圖像處理技術(shù)進(jìn)入了一個(gè)更加蓬勃發(fā)展的階段。特別是多媒體技術(shù)、通信技術(shù)、信息存儲技術(shù)和以Internet為代表的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的加速發(fā)展和廣泛普及以及高清晰度電視（HDTV）的深入應(yīng)用研究，圖像處理技術(shù)研究和應(yīng)用的前景將更為廣闊?！　D像處理技術(shù)從一開始就是一個(gè)基于線性代數(shù)、統(tǒng)計(jì)理論和物理學(xué)之上，具有很強(qiáng)理論背景的研究領(lǐng)域，它需要廣泛的基礎(chǔ)知識，包括計(jì)算機(jī)科學(xué)、數(shù)字信號處理、隨機(jī)過程奔口統(tǒng)計(jì)數(shù)學(xué)、矩陣分析、信息論、控制論和最優(yōu)化理論等。同時(shí)，圖像處理又是一門與應(yīng)用緊密結(jié)合的學(xué)科，應(yīng)用領(lǐng)域極為廣闊，如在計(jì)算機(jī)視覺、地理、氣象、航空航天、醫(yī)療保健、刑事偵查等領(lǐng)域中的應(yīng)用。

書籍目錄

第1章 緒論1.1 圖像處理技術(shù)的發(fā)展歷史及現(xiàn)狀1.2 圖像的數(shù)學(xué)模型1.2.1 正交模型1.2.2 統(tǒng)計(jì)模型1.2.3 預(yù)測模型1.3 圖像的采樣與亞采樣1.3.1 一維連續(xù)信號的采樣1.3.2 維連續(xù)圖像信號的采樣1.3.3 圖像的亞采樣第2章 圖像文件的格式及輸入／輸出技術(shù)2.1 引言2.2 GIF圖像文件格式2.2.1 GIF文件頭結(jié)構(gòu)2.2.2 LZW壓縮算法分析2.3 TIFF文件格式2.3.1 TIFF文件頭2.3.2 TIFF圖像文件的讀寫程序2.4 BMP文件格式2.4.1 BMP圖像文件的結(jié)構(gòu)2.4.2 BMP圖像文件的讀寫程序2.5 JPEG文件格式2.5.1 JPEG圖像文件的結(jié)構(gòu)2.5.2 JPEG圖像文件的讀寫程序2.5.3 JPEG圖像文件格式與GIF圖像文件格式的比較第3章 圖像變換3.1 引言3.2 二維傅里葉變換3.2.1 一維信號的傅里葉級數(shù)3.2.2 一維信號的傅里葉變換3.2.3 一維離散信號的頻譜3.2.4 一維信號有限離散傅里葉變換3.2.5 二維傅里葉變換3.3 離散K-L變換3.3.1 正交變換的物理意義3.3.2 離散K～L變換3.4 離散余弦變換3.4.1 離散余弦變換3.4.2 快速DCT算法3.5 小波變換3.5.1 短時(shí)傅里葉變換3.5.2 連續(xù)小波變換3.5.3 離散小波變換3.5.4 多分辨率分析3.5.5 小波系數(shù)分解的快速算法——Mallat算法3.5.6 二維小波的多分辨率分析及Mallat算法第4章 圖像編碼4.1 引言4.2 率失真理論和信息熵編碼4.2.1 圖像信息率4.2.2 香農(nóng)的率失真理論4.2.3 哈夫曼編碼4.2.4 游程編碼4.3 圖像量化4.3.1 量化原理4.3.2 標(biāo)量量化4.3.3 句量量化4.4 預(yù)測編碼4.4.1 預(yù)測編碼的基本原理4.4.2 DPCM工作原理4.5 變換編碼4.5.1 JPEG組織的產(chǎn)生過程4.5.2 JPEG編碼的總體框架4.6 圖像的分形編碼4.6.1 圖像分形編碼的數(shù)學(xué)原理4.6.2 圖像分形編碼的策略4.6.3 分形編碼與向量量化壓縮技術(shù)的比較4.6.4 分形編碼、傅里葉變換、小波變換編碼技術(shù)的比較第5章 圖像增強(qiáng)技術(shù)5.1 引言5.2 空域法5.2.1 灰度變換5.2.2 直方圖變換5.2.3 圖像中的脈沖噪聲模型5.2.4 鄰域平均法5.2.5 中值濾波5.2.6 圖像銳化5.3 變換域法5.3.1 低通濾波器5.3.2 同態(tài)濾波5.3.3 高通濾波器第6章 圖像恢復(fù)技術(shù)6.1 引言6.2 圖像退化模型6.3 逆濾波6.4 維納濾波6.5 卡爾曼濾波第7章 圖像分割技術(shù)7.1 引言7.2 灰度閾值分割法7.3 基于紋理的分割算法7.3.1 紋理分析的自相關(guān)函數(shù)方法7.3.2 紋理分割——Hurst系數(shù)7.3.3 灰度共生矩陣的紋理分析7.4 區(qū)域生長法7.4.1 區(qū)域生長法7.4.2 區(qū)域分割與合并7.5 Hough變換第8章 彩色圖像處理技術(shù)8.1 引言8.2 色彩的感知8.3 色彩與三維空間8.3.1 色度學(xué)彩色模型8.3.2 工業(yè)彩色模型8.3.3 視覺彩色六面錐模型8.4 彩色量化8.4.1 彩色統(tǒng)計(jì)算法(流行色算法)8.4.2 中位切分算法8.5 彩色圖像編碼8.6 抖動(dòng)算法

章節(jié)摘錄

　　人類從一出生，人眼就在不斷地接受、分析和理解周圍的景物，這是人類的一種本能活動(dòng)。但是在計(jì)算機(jī)出現(xiàn)之前，不論是在科學(xué)研究領(lǐng)域還是在工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域，用機(jī)器來處理、分析、理解視覺和其他遙感圖片都是一件非常麻煩的事。在20世紀(jì)70～80年代，圖像處理的研究方向主要集中于用圖像變換和數(shù)學(xué)模型來表征圖像信號，圖像濾波和圖像恢復(fù)，靜止和視頻圖像的壓縮。雖然研究的方法沒有什么改變，但由于計(jì)算機(jī)硬件、圖像獲取設(shè)備和顯示設(shè)備的不斷改進(jìn)，使得圖像處理技術(shù)在世界各地蓬勃發(fā)展。20世紀(jì)80年代中期，各種高性能的工作站和個(gè)人電腦應(yīng)用的普及使圖像處理研究和應(yīng)用不再僅僅是大機(jī)構(gòu)或大型學(xué)術(shù)團(tuán)體的“專利”?，F(xiàn)在隨著Internet的廣泛普及，圖像處理技術(shù)和應(yīng)用前景將更為廣闊?！　膽?yīng)用的角度來看，數(shù)字照相技術(shù)、電子影像、數(shù)字化電視機(jī)、圖像數(shù)據(jù)庫和多媒體技術(shù)的出現(xiàn)都在推動(dòng)這一領(lǐng)域不斷地向前發(fā)展?？偟膩碚f，圖像處理技術(shù)將不再局限于電子工程研究領(lǐng)域，它已涉及到其他學(xué)科，如計(jì)算機(jī)科學(xué)、地理、醫(yī)療保健、刑事偵察等領(lǐng)域。另外，除了處理位于可視頻譜范圍的圖像信號外，在過去的20年里，對射電望遠(yuǎn)鏡形成的圖像、紅外圖像、合成孔徑雷達(dá)（synthetic Aperture Radar，SAR）圖像的研究都非?；钴S，特別是CT和核磁共振的利用都極大地豐富了這一領(lǐng)域研究的內(nèi)容。除了上述所講的這些研究領(lǐng)域之外，圖像處理技術(shù)研究人員還積極地著力于紋理和圖形形狀的分析與識別、運(yùn)動(dòng)檢測與估計(jì)、圖像處理并行系統(tǒng)、圖像處理技術(shù)的軟硬件研究等工作。 　　……

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