數字圖像處理與分析

前言

　　圖像是人類相互交流和認識客觀世界的主要媒體。已有數據表明，人類感知的各種信息中大約四分之三來自于視覺。伴隨著計算機技術的發(fā)展以及相關領域的迫切需求，圖像處理技術已廣泛應用于科學研究、工業(yè)生產、文化娛樂、醫(yī)療衛(wèi)生、教育、管理和航空航天等許多領域，已成為現代信息化社會的重要支柱之一?！　D像處理是一門融數學、物理、生理學、心理學、電子學和計算機科學于一體的交叉學科。其研究范圍與模式識別、機器視覺、計算機圖形學相互融合，其研究進展與人工智能、神經網絡、遺傳算法、模糊邏輯等理論和技術密切相關。目前，圖像處理已成為最具生命力的邊緣學科之一?！　”緯诰幣胚^程中，主要基于兩點考慮：其一，較為全面地介紹圖像處理的基本原理、方法和使用技術；其二，力求反映圖像處理近20年來的最新進展。因此在內容安排上，仔細歸納了圖像處理中的經典內容，同時又遴選了最新的一些研究成果。因此，本書包括了圖像處理的基本內容，同時又具有一定的深度和廣度。希望通過本書的學習，使讀者能夠掌握圖像處理的概貌，同時又能把握圖像處理的國際動態(tài)和發(fā)展趨勢。對于許多概念、原理和方法，書中都有具體的實例來闡釋，期望給讀者以直觀明了的認識。　　本書的許多內容除了源自于經典圖像處理內容的歸納總結外，另外許多篇章引自國內外的期刊文獻。前八章主要是圖像處理基本概念、原理和方法的介紹。從第9章到第13章，其中許多內容都是國際上最近的研究成果，部分內容是作者從事相關研究成果的積累。第9章到第12章中的內容主要是最新的圖像處理工具的介紹。最后一章是想突破二維圖像的概念，拓展至高維，考慮到內容的駁雜，僅以激光雷達圖像為例，介紹高維圖像的應用、原理與方法，以期達到引導讀者關注高維圖像處理研究與應用的目的?！　”緯趯懽鬟^程中得到了香港理工大學史文中教授的指導和幫助，他為本書提出了許多有益的建議，這使得本書大為增色，同時也得到了華中科技大學柳健教授的關心和鼓勵，他為本書提供了大量的建議和資料。另外本書還采用了李濤博士、彭士純博士以及張采芳、李勇江、黃應等研究生論文的若干實驗結果，趙坤博士和郭海雷、謝成等同學為本書的編寫搜集和整理了部分資料，在此一并致謝。　　由于作者水平有限，加之時間倉促，書中錯誤在所難免，懇請讀者批評指正。

內容概要

本書是作者多年從事圖像處理教學與科研工作的總結。主要介紹了圖像處理的基本原理、方法和基本技術，還包括圖像處理技術的現狀和最新進展。    書中首先論述了數字圖像處理的基本概念、圖像處理的預處理方法（包括圖像增強、圖像恢復等內容）、圖像分割、描述及圖像融合等常見的圖像處理內容；其次對目前流行的圖像處理的工具（包括小波變換的最新變種、數學形態(tài)學及經驗模式分解）進行了介紹；最后對以激光掃描數據為代表的三維數字圖像處理進行了介紹。書中的許多內容反映了圖像處理領域的最新研究成果，并結合應用實例進行了闡釋。每章末附有練習題（部分參考答案集中放書末），為讀者學習和掌握該章的主要內容提供了便利。    本書可作為信息與通信類專業(yè)研究生教材，以及遙感技術、計算機信息處理、自動控制、生物醫(yī)學工程等科技人員的入門書，也可以作為相關專業(yè)高校師生的教學參考書。

書籍目錄

第1章 緒論　1.1 數字圖像處理的定義　1.2 數字圖像處理的意義　1.3 數字圖像處理的基本內容　1.4 數字圖像處理系統(tǒng)簡介　參考文獻第2章 數字圖像處理基礎　2.1 電磁波譜　2.2 視覺基礎　　2.2.1 人眼與亮度視覺　　2.2.2 顏色視覺　　2.2.3 光度學　2.3 遙感平臺及傳感器　　2.3.1 遙感平臺的種類　　2.3.2 幾種遙感衛(wèi)星簡介　2.4 數字圖像的采樣和量化　2.5 數字圖像的像素關系　　2.5.1 相鄰像素　　2.5.2 鄰接性、連通性、區(qū)域和邊界　　2.5.3 距離度量　習題　參考文獻第3章 圖像增強　3.1 概述　3.2 圖像的對比度處理　　3.2.1 圖像灰度變換法　　3.2.2 直方圖處理　3.3 圖像的平滑和銳化　　3.3.1 鄰域平均法　　3.3.2 中值濾波器　　3.3.3 低通濾波　　3.3.4 微分法　　3.3.5 反銳化掩模與高提升濾波　　3.3.6 高通濾波　3.4 圖像的代數運算　3.5 圖像的同態(tài)濾波　習題　參考文獻第4章 圖像恢復　4.1 圖像退化模型　　4.1.1 連續(xù)的圖像退化模型　　4.1.2 離散的圖像退化模型　4.2 圖像的去噪恢復　　4.2.1 均值濾波器　　4.2.2 順序統(tǒng)計濾波器　　4.2.3 帶阻濾波器　　4.2.4 帶通濾波器　4.3 點擴展函數的估計　　4.3.1 運用先驗知識的方法　　4.3.2 運用后驗判斷的方法　　4.3.3 誤差一參數曲線分析法　4.4 圖像恢復的濾波方法　　4.4.1 逆濾波　　4.4.2 等功率譜濾波　　4.4.3 維納濾波　　4.4.4 約束最小平方濾波　　4.4.5 幾何均值濾波　4.5 圖像恢復的非線性方法　　4.5.1 最大后驗法　　4.5.2 最大熵法　　4.5.3 凸集投影法　4.6 超分辨率恢復　　4.6.1 反向投影迭代（IBP）　　4.6.2 統(tǒng)計理論的超分辨率恢復方法　　4.6.3 集合論方法　4.7 幾何畸變校正　　4.7.1 坐標的幾何校正——多項式扭曲　……第5章 圖像壓縮第6章 圖像分割第7章 圖像的描述第8章 圖像融合第9章 小波變化及其在圖像處理中的應用第10章 數學形態(tài)及其在圖像處理中的應用第11章 分形在圖像處理中的應用第12章 經驗模式分解第13章 激光掃描數據處理

章節(jié)摘錄

　　第1章　緒論　　圖像是人類傳遞信息的主要媒體之一，由于圖像具有直觀、生動、信息量大等特點，它成為人類獲取信息、感知世界，進而改造世界的一種重要手段。有資料顯示，通過視覺獲取的信息占人類接受信息總和的75％以上，圖像信息的重要性由此可見一斑。圖像處理的發(fā)展迄今已有50年左右，其應用領域愈來愈廣，許多技術已日臻成熟并產生了巨大的效益。目前，圖像處理和其他相關學科交叉融合、廣泛滲透，已成為科學研究、社會生產乃至人類生活中不可或缺的有效工具?！　‰m然圖像在人類生活中早已司空見慣，圖像一詞也頻繁地出現在人們的日常交流中，但究竟何謂圖像并沒有一個嚴格的定義。在韋伯（Webster）英文詞典中，對圖像的定義為：圖像是人或事物的一種模擬或表示（an imitation or representation of a person or thing，drawn，painted，photographed）。其他描述和定義的還有：“在一般意義下，一幅圖像是另一個東西的一個表示”，“圖像是以某一技術手段被再現于二維平面上的視覺信息”。但從數學的觀點來看，可以認為圖像是對真實事物的一種近似或逼近?！　?.1 數字圖像處理的定義　　在計算機尚未出現時，圖像處理指的是模擬圖像處理（analog image pocessing），模擬圖像是指圖像空間坐標和明暗程度都連續(xù)變化的、計算機無法直接處理的圖像。模擬圖像處理主要包括光學處理（利用透鏡）和電子處理，其優(yōu)點是速度快，理論上可達到光速；缺點是精度低，靈活性差。數字圖像處理（digital image processing）是指經過空間采樣和幅值量化后的圖像，它可以利用計算機或其他實時的硬件處理，因而又稱之為計算機圖像處理（computer imageprocessing）。它的優(yōu)點是精度高，變通能力強，然而處理速度低下是其不足之處。

編輯推薦

　　他為《數字圖像處理與分析》提供了大量的建議和資料。另外《數字圖像處理與分析》還采用了李濤博士、彭士純博士以及張采芳、李勇江、黃應等研究生論文的若干實驗結果，趙坤博士和郭海雷、謝成等同學為《數字圖像處理與分析》的編寫搜集和整理了部分資料，在此一并致謝?！　∮捎谧髡咚接邢蓿又畷r間倉促，書中錯誤在所難免，懇請讀者批評指正。

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